食品中六種化學(xué)藥物殘留的免疫快速檢測方法

抗生素、磺胺類等藥物被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖，其殘留可通過食物鏈在動物源性食品中富集，危害消費(fèi)者健康。為保障食品安全，建立快速、靈敏、準(zhǔn)確的食品中化學(xué)藥物殘留檢測方法至關(guān)重要。免疫分析技術(shù)具有操作簡便、檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)，在食品化學(xué)污染物檢測中得到了廣泛應(yīng)用，但也面臨著靈敏度不足、基質(zhì)效應(yīng)顯著、交叉反應(yīng)嚴(yán)重等挑戰(zhàn)。本文綜述了食品中六種常見化學(xué)藥物殘留的免疫快速檢測方法，剖析了其存在的問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，以期為食品安全檢測提供參考。

一、食品中六種化學(xué)藥物殘留及其危害

食品中常見的六種化學(xué)藥物殘留包括抗生素類、磺胺類、喹諾酮類、硝基呋喃類、氯霉素類和β-受體激動劑類，它們主要用于畜禽養(yǎng)殖過程中，以預(yù)防和治療疾病、提高飼料利用率、促進(jìn)生長等，但若使用不當(dāng)或違規(guī)使用，食品中就可能殘留這些有害物質(zhì)。

比如，四環(huán)素類抗生素通過抑制細(xì)菌核糖體30S亞基與氨基酰tRNA結(jié)合，能夠阻斷細(xì)菌蛋白質(zhì)合成而發(fā)揮抗菌作用，但四環(huán)素在體內(nèi)代謝緩慢，容易在肝、腎、骨骼等組織中蓄積。人體若長期攝入含有四環(huán)素殘留的食品，可能會導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，引發(fā)腹瀉、消化不良等癥狀，甚至損害肝腎功能，影響骨骼發(fā)育。又如，氯霉素通過抑制細(xì)菌核糖體50S亞基催化肽鍵形成，能夠阻礙細(xì)菌蛋白質(zhì)合成而發(fā)揮抑菌作用，但氯霉素又具有骨髓毒性，可引起再生障礙性貧血，因此我國明令禁止在食品動物中使用氯霉素。

食品中化學(xué)藥物殘留危害著人體健康機(jī)制，涉及多種毒理學(xué)過程，如致突變、致畸、致癌、免疫毒性、生殖毒性等。因此，化學(xué)藥物殘留已成為食品安全領(lǐng)域亟待解決的問題，加強(qiáng)食品安全風(fēng)險監(jiān)測和評估、規(guī)范獸藥使用，對于保障消費(fèi)者身體健康意義重大。

二、免疫快速檢測方法的基本原理

免疫快速檢測方法是基于抗原抗體特異性結(jié)合反應(yīng)的原理，利用抗體高效識別待測物，實(shí)現(xiàn)快速、靈敏、特異檢測目標(biāo)分析物。常見的免疫快檢技術(shù)包括酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）、膠體金免疫層析技術(shù)、免疫傳感技術(shù)等。

ELISA主要將特異性抗體包被于微孔板上，再向其中加入待測樣品，若樣品中存在相應(yīng)抗原，則會與包被抗體結(jié)合。洗滌去除未結(jié)合物質(zhì)后，加入酶標(biāo)記的二抗，使其與抗原抗體復(fù)合物結(jié)合。再次洗滌后，加入顯色底物，在酶的催化下生成有色產(chǎn)物，通過測定吸光度即可定量分析待測物濃度。ELISA具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，但操作相對繁瑣，不適合現(xiàn)場快檢。

膠體金免疫層析技術(shù)的操作更為簡便，先將抗原或抗體偶聯(lián)于納米金顆粒表面，再將其固定于硝酸纖維素膜上，形成檢測線。當(dāng)含有待測物的樣品滴加到樣品墊后，待測物會與金標(biāo)記抗體結(jié)合，并隨液體遷移至檢測線處與固定抗體發(fā)生“三明治”反應(yīng)，形成紅色條帶，實(shí)現(xiàn)目視判讀。該方法快速、易攜帶，適合現(xiàn)場檢測，但靈敏度和定量性稍遜于ELISA。

免疫傳感技術(shù)通過將免疫反應(yīng)與電化學(xué)、光學(xué)等傳感器結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對待測物的快速、在線、實(shí)時檢測，具有廣闊的應(yīng)用前景。

三、食品中六種化學(xué)藥物

殘留免疫快檢存在的問題

（一）檢測靈敏度不足的技術(shù)挑戰(zhàn)

現(xiàn)有的食品中化學(xué)藥物殘留免疫快檢方法在檢測靈敏度方面仍面臨一定技術(shù)挑戰(zhàn)。比如，ELISA雖然靈敏度較高，但在檢測痕量級別的藥物殘留時，仍可能出現(xiàn)假陰性結(jié)果。這主要是由于樣品基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的干擾問題，食品基質(zhì)成分復(fù)雜，包含大量的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等，可能會與待測物競爭性結(jié)合抗體或包裹住待測物，影響待測物與抗體的充分反應(yīng)，從而降低檢測的靈敏度。

此外，針對某些半抗原性藥物分子，現(xiàn)有抗體的親和力不足，難以實(shí)現(xiàn)痕量檢出。比如，喹諾酮類藥物分子量較小、結(jié)構(gòu)簡單，很難篩選出高親和力的抗體。因此，如何提高抗體的親和力、優(yōu)化抗體篩選策略，是免疫分析領(lǐng)域亟待攻克的難題。

（二）樣本處理中的潛在污染風(fēng)險

樣本處理環(huán)節(jié)中的潛在污染風(fēng)險也是食品化學(xué)藥物殘留免疫快檢面臨的一大挑戰(zhàn)。由于食品基質(zhì)復(fù)雜多樣，且樣品前處理過程繁瑣，極易引入外源性污染物，導(dǎo)致檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性下降。比如，肉類制品富含脂肪和蛋白質(zhì)，在勻漿、離心等處理過程中可能會析出大量固體雜質(zhì)，并吸附待測物，造成分析物損失。同時，這些固體雜質(zhì)還可能堵塞液相色譜柱，影響儀器的分離效果和使用壽命。如果選用酶解法處理蛋白質(zhì)，添加的外源酶制劑則可能帶入β-內(nèi)酰胺類抗生素等污染物，干擾后續(xù)檢測；如果使用有機(jī)溶劑萃取，則試劑級溶劑中的痕量雜質(zhì)也可能成為污染源，提高檢出限。

此外，實(shí)驗(yàn)環(huán)境、器皿耗材、操作人員等也是潛在的污染途徑。因此，如何在復(fù)雜基質(zhì)中有效去除干擾，以最大限度降低干擾物的影響，從源頭控制污染風(fēng)險，是樣本前處理技術(shù)急需解決的難點(diǎn)。

（三）交叉反應(yīng)的準(zhǔn)確性影響

免疫分析方法的特異性一直是學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)，而交叉反應(yīng)則是影響特異性的關(guān)鍵因素之一。食品基質(zhì)中普遍存在結(jié)構(gòu)相似的干擾物質(zhì)，且容易與目標(biāo)分析物競爭性結(jié)合抗體，導(dǎo)致假陽性結(jié)果。比如，磺胺類藥物結(jié)構(gòu)中均含有對氨基苯磺酰胺基團(tuán)，差異僅在苯環(huán)上的取代基。而植物源性食品中天然存在水楊酸、對羥基苯甲酸等酚酸類物質(zhì)，與磺胺類藥物具有相似的結(jié)構(gòu)骨架，這些內(nèi)源性干擾物可能與抗磺胺抗體發(fā)生交叉反應(yīng)，提高檢測背景值，降低分析方法的準(zhǔn)確性。與之類似，四環(huán)素類抗生素與金屬離子易形成螯合物，改變空間構(gòu)象，削弱目標(biāo)分析物與抗體的親和力，當(dāng)樣品中鎂離子、鈣離子等含量較高時，可能干擾四環(huán)素的免疫檢測。

解決交叉反應(yīng)的關(guān)鍵在于提高抗體的特異性，傳統(tǒng)多克隆抗體的特異性通常不夠理想，容易受到結(jié)構(gòu)類似物的干擾。近年來，單克隆抗體、重組抗體等新型抗體的開發(fā)和應(yīng)用，為提高免疫分析特異性提供了新思路。然而，如何大規(guī)模制備高特異性抗體，并將其應(yīng)用于實(shí)際樣品檢測中，仍需進(jìn)一步探索。同時，采用樣品凈化、阻斷劑掩蔽等策略去除或屏蔽交叉反應(yīng)物質(zhì)，也是提高免疫分析準(zhǔn)確性的有效手段。

四、提高食品中化學(xué)藥物

殘留免疫快檢準(zhǔn)確性的措施

（一）提升檢測靈敏度的方法優(yōu)化

第一，納米材料的應(yīng)用前景廣闊。比如，碳量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和表面修飾特性，能夠高效標(biāo)記抗體或抗原，大大增強(qiáng)免疫反應(yīng)的信號強(qiáng)度。同時，碳量子點(diǎn)合成簡單、成本低廉，有望實(shí)現(xiàn)高靈敏、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的免疫檢測。

第二，發(fā)展新型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和讀出技術(shù)是一個重要方向。比如，將免疫反應(yīng)與等溫擴(kuò)增技術(shù)巧妙結(jié)合，通過特異性引物的設(shè)計(jì)，在恒溫條件下實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)的快速、指數(shù)級擴(kuò)增，從而大幅提高檢測靈敏度。又如，利用生物素-親和素系統(tǒng)引入多重信號放大策略，通過鏈霉親和素-生物素化酶的連續(xù)催化反應(yīng)，產(chǎn)生大量可檢測的信號分子，顯著提高分析靈敏度。

第三，分子印跡技術(shù)也是一個具有潛力的領(lǐng)域。與傳統(tǒng)抗體相比，分子印跡聚合物具有預(yù)定的識別位點(diǎn)和特異的結(jié)合能力，可以克服抗體制備工藝復(fù)雜、批次差異大等不足。通過引入新型基質(zhì)材料和表面改性方法，分子印跡聚合物的吸附容量和結(jié)合動力學(xué)可得到顯著提升，增強(qiáng)其對痕量待測物的捕獲能力。值得一提的是，分子印跡聚合物化學(xué)穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用，有利于降低檢測成本。

（二）增強(qiáng)樣本處理的防污染措施

第一，引入密閉式、自動化樣品處理系統(tǒng)。比如，微流控芯片技術(shù)可以將樣品前處理、抗原抗體反應(yīng)、信號讀出等環(huán)節(jié)集成于一個封閉的微納尺度通道內(nèi)，最大限度地隔絕外源性干擾，降低污染風(fēng)險。

第二，發(fā)展新型樣品凈化介質(zhì)。比如，采用具有尺寸排阻和化學(xué)識別雙重作用的限制進(jìn)入介質(zhì)（Restricted Access Media，RAM）作為固相萃取介質(zhì)，并利用其表面保護(hù)層對大分子進(jìn)行物理位阻，內(nèi)部結(jié)合相則可選擇性富集小分子待測物，在去除蛋白等干擾的同時，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分析物的快速、高效提取。若能進(jìn)一步引入分子印跡聚合物作為RAM的結(jié)合相，則有望實(shí)現(xiàn)待測物的專一性捕獲，最終達(dá)到“一站式”樣品凈化與富集。

第三，在提取溶劑的選擇上，優(yōu)先使用高純度試劑，以免引入新的污染?？紤]到常規(guī)有機(jī)溶劑的毒性和揮發(fā)性，探索如離子液體等綠色環(huán)保的提取介質(zhì)也很有必要，該類新型溶劑熱穩(wěn)定性好、選擇性可調(diào)，且不易揮發(fā)，可有效降低交叉污染風(fēng)險。

（三）抗體特異性和交叉反應(yīng)的改進(jìn)策略

第一，對于抗體制備，可采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和定點(diǎn)突變等手段，針對性地優(yōu)化抗體的互補(bǔ)決定區(qū)（CDR），增強(qiáng)其與目標(biāo)抗原的結(jié)合能力和專一性。比如，利用分子對接和動力學(xué)模擬技術(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測抗體與抗原的結(jié)合位點(diǎn)和作用方式，并據(jù)此引導(dǎo)抗體的定向進(jìn)化，篩選出高親和力、低交叉反應(yīng)的候選克隆，有望從源頭上提高抗體的特異性。同時，巧妙設(shè)計(jì)抗原偶聯(lián)物的結(jié)構(gòu)，選擇性掩蔽或暴露特定表位，以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生針對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元的抗體，也是一個行之有效的思路。

第二，在構(gòu)建檢測體系時，可借鑒“化學(xué)發(fā)光酶聯(lián)免疫技術(shù)”的原理，將抗體與化學(xué)發(fā)光基團(tuán)偶聯(lián)，利用抗原抗體結(jié)合使發(fā)光基團(tuán)相近，從而引發(fā)高效的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。由于該發(fā)光反應(yīng)對空間位阻非常敏感，當(dāng)交叉反應(yīng)物質(zhì)結(jié)合抗體時，往往難以誘導(dǎo)有效的信號放大，從而大大降低非特異性干擾。若再結(jié)合磁性微球等新型固相載體，不僅可以實(shí)現(xiàn)樣品的自動化處理，提高檢測通量，還能夠進(jìn)一步降低基質(zhì)效應(yīng)，最大限度地消除潛在的交叉反應(yīng)風(fēng)險。

綜上所述，食品中化學(xué)藥物殘留免疫快速檢測技術(shù)日趨成熟，在保障食品安全方面發(fā)揮著重要作用。然而，面對復(fù)雜多變的食品基質(zhì)和嚴(yán)苛的檢測要求，傳統(tǒng)免疫分析方法也暴露出靈敏度、特異性等方面的不足。納米材料、新型識別分子、微流控芯片等新興技術(shù)的引入，有望顯著提升免疫檢測性能。未來，跨學(xué)科交叉融合將成為食品免疫分析領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，智能手機(jī)等移動終端與免疫技術(shù)的結(jié)合也值得期待，便攜、高通量檢測新模式的出現(xiàn)指日可待。

作者簡介：劉青（1987-），女，漢族，山東濱州人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)槭称饭こ獭?/p>