多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)属于卤代芳烃类化合物,可作为树脂、防火剂、涂料等多种工业品的添加剂[1-2],是一种用途很广的工业化学品。而该物质属于致癌物,容易在人体的脂肪组织中积累,对神经系统、生殖系统、免疫系统均有危害作用;同时对水体和大气环境均可造成污染[1-2]。虽然大多数国家已停止了生产和使用多氯联苯,但其物理化学性质非常稳定,会长期存在于地球的生态系统中[3]。在PCBs的209种同系物中,多氯联苯PCB118是毒性较强的一种。因此,检测PCB118残留量是必要的[4]。
目前,检测多氯联苯的方法有气相色谱法、气相色谱-串联质谱法、光电化学传感器法等。其中,蓝梦哲[5]建立了鱼粉饲料中多氯联苯残留量的气相色谱分析方法,对7种指示性多氯联苯(PCBs)在3个添加水平的平均回收率(n=5)为83.1%~109.4%,相对标准偏差为0.70%~7.28%。陈丽金[6]建立了测定饲料中多氯联苯残留量的气相色谱析方法,测定结果显示,18种多氯联苯的检出限为0.004~0.010 mg/kg。张桃英等[7]建立了使用快速溶剂萃取(accelerated solvent extraction,ASE)技术提取,毛细管柱为分离柱,以电子捕获检测器检测,用气相色谱法同时测定果蔬中15种有机氯农药的残留量,最低检出限为1.1~20 μg/kg。王文兰等[8]建立了一种气相色谱内标标准曲线法测定鱼肉中7种指示性多氯联苯不确定度的分析方法。时磊等[9]用气相色谱法测定了稻谷中18种有机氯农药和7种多氯联苯的含量。侯圣军等[10]建立了大米中12种有机氯农药气相色谱-电子捕获检测器检测方法。杜静等[11-14]也应用了气相色谱法测定多氯联苯残留量。何芳等[15]为监测小麦中多氯联苯污染状况,应用超声波提取、分散固相萃取净化、气相色谱-质谱法(gas chromatography-massspectrometer,GC-MS)检测,建立了一种简单、快速测定小麦中7种指示性多氯联苯(PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138、PCB180)的分析方法。王定森等[16]研究了Aroclor系列多氯联苯的组成特点,提出了选取各Aroclor系列多氯联苯中5~10个特征峰,将选取的特征峰面积加和与浓度制作标准曲线进行定量的方法,作为标准方法的补充说明。杨代凤等[17]建立了气相色谱-质谱法同时快速测定小麦中12种二噁英类多氯联苯(dioxin-like polychlorinated biphenyls,DL-PCBs)的分析方法。朱芸等[18]建立了加速溶剂萃取-气相色谱质谱法同时测定34种有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)和18种多氯联苯类化合物(PCBs)的方法。杨梅[19]研究了固相萃取-气相色谱串级质谱联用方法测定食品中多氯联苯的方法。宋梓亮等[20]建立了饲料中多氯联苯Aroclor 1242系列的气相色谱-质谱联用分析方法。潘娟等[21-23]同样应用了气相色谱-质谱法对多氯联苯残留量进行了测定。王贵珍[24]以单个多氯联苯的适配体为识别元件,将适配体修饰于不同的纳米材料上,构建不同的电化学和光电化学适配体传感器实现对多氯联苯(PCBs)单体PCB77和PCB72的测定。
与上述方法相比,免疫化学检测法对药物检测具有快速、特异、灵敏、准确、可以批量监测、样品处理简单、能实现自动化操作等优点[25-26]。而免疫化学法检测多氯联苯的前提是具备抗多氯联苯的抗体,本研究制备出一种多氯联苯单克隆抗体,并应用于胶体金免疫层析试纸条,费用及检测时限均能够满足基层实验室的检测需求,该产品已市场化,具有实际应用价值。
多氯联苯PCB118、PCB52、PCB101、PCB28、PCB138、PCB153、PCB180等标准品(纯度≥95%):北京标准物质研究中心。
GT-700胶体金分析仪:北京勤邦生物技术有限公司;HFJ-10均质器、MX-F涡旋仪:湖南湘立科学仪器有限公司;JA2003电子天平:上海力辰仪器科技有限公司。
1.3.1 多氯联苯半抗原的制备
取多氯联苯PCB118326mg,加N,N-二甲基甲酰胺20mL溶解,充分搅拌,加入氢氧化钾0.56 g,加入50%乙醛酸水溶液0.51 mL,加热至90 ℃,反应8 h,停止反应,加1 mol/L盐酸,调节pH值至6,加水60 mL,加1,2-二氯乙烷100 mL萃取,静置分层,分去水相,有机相水洗,干燥,蒸干,上硅胶柱,二氯甲烷/甲醇(10/1,V/V)洗脱分离,得到羧基多氯联苯PCB118 0.24 g,回收率60%。氯联苯半抗原合成途径如下:
1.3.2 免疫原的制备
取羧基多氯联苯15 mg,加二甲基甲酰胺1 mL溶解,加1-羟基苯并三唑11.4 mg,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺14 mg,室温反应3 h,得到半抗原溶液A液;取牛血清白蛋白50 mg,加0.05 mol/L碳酸盐缓冲液溶解,得到B液,将A液滴加到B液中,4 ℃反应12 h,0.02 mol/L磷酸盐缓冲液透析纯化3 d,每天换液3次,得到多氯联苯-牛血清白蛋白偶联物,即为免疫原,-20 ℃保存,备用。
1.3.3 包被原的制备
取羧基多氯联苯9 mg,加二甲基亚砜1 mL溶解,加N-羟基琥珀酰亚胺7.9 mg,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺8.4 mg,室温反应3 h,得到半抗原溶液A液;取卵清蛋白50 mg,后续步骤同1.3.2,得到包被原。
1.3.4 微孔试剂的制备
取0.01%氯金酸水溶液100 mL加热至沸腾;一边搅拌,一边准确加入1%柠檬酸三钠溶液1.5 mL;待氯金酸水溶液变为酒红色,继续煮沸15 min,冷却后,4 ℃避光保存。在磁力搅拌作用下,用0.2 mol/L Na2CO3溶液调节胶体金溶液的pH值至7.2,加入60 μg多氯联苯单克隆抗体/mL胶体金溶液,混匀,静置10 min,加入10%牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA),使其在胶体金溶液中的体积分数为1%,静置10 min。离心、洗涤、重悬,4 ℃保存备用。
试纸条的检测线T线包被有1.3.3制备的包被原,包被量为1.0 μg/cm2;质控线C线包被有羊抗鼠抗抗体,包被量为1.0 μg/cm2。
将100 μL多氯联苯单克隆抗体-胶体金标记物加入微孔板中,置于冷冻干燥机,冷阱温度为-50 ℃,预冻3 h,再真空干燥15 h,得到微孔试剂。
1.3.5 样本前处理方法
用均质器均质饲料样本;称取(5.0±0.05)g均质后的饲料样本至50 mL聚苯乙烯离心管中,加入25 mL体积分数50%甲醇,用振荡器剧烈振荡5 min,室温条件下3 000×g离心5min;移取500μL上清液至2 mL聚苯乙烯离心管中,加入500 μL10%氯化钠水溶液,用振荡器振荡1 min,混匀;待用。
1.3.6 检测方法
向微孔中加入100 mL待测样本,孵育3 min,吸取70 mL滴至试纸条上,反应10 min,判读检测结果,见图1。
图1 多氯联苯胶体金试纸条结果判定示意图
Fig.1 Schematic diagram of polychlorinated biphenyl test strip result determination
1.3.7 试纸条检测限的测定
在空白饲料样本(豆粕、牛浓缩饲料、猪浓缩饲料、猪配合饲料、鸡配合饲料、鱼饲料、玉米胚芽饼)中分别添加多氯联苯标准品,质量浓度为0、6 μg/L、8 μg/L、10 μg/L、12 μg/L、14 μg/L,按照1.3.6检测三批试纸条,每个浓度重复5次,根据实验结果确定样本检测限[25-26]。
1.3.8 试纸条特异性的测定
分别配制100 μg/L的PCB52、PCB101、PCB28、PCB138、PCB153、PCB180等药物,用试纸条重复检测3次,检测试纸条的特异性。
1.3.9 试纸条准确性的测定
试纸条的准确性通常以假阳性率和假阴性率表示,假阳性率应小于5%,假阴性率应为0。用试纸条检测样品中是否残留多氯联苯,通过仪器确证的50份阴性饲料样品(质量浓度<10 μg/kg)和50份阳性饲料样品(质量浓度>10 μg/kg),计算假阳性率和假阴性率。
1.3.10 试纸条稳定性的测定
用试纸条检测20份阴性饲料样品(质量浓度<10μg/kg)和20份阳性饲料样品(质量浓度>10 μg/kg),上述样品均经过仪器确证,试纸条于2~8 ℃冷藏保存,保存时间分别为1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月、7个月、8个月、9个月、10个月、11个月、12个月、13个月,每个样品重复测定2次,判定试纸条的稳定性。
分别配制多氯联苯质量浓度为0、6μg/L、8μg/L、10μg/L、12 μg/L、14 μg/L的豆粕、牛浓缩饲料、猪浓缩饲料、猪配合饲料、鸡配合饲料、鱼饲料、玉米胚芽饼等饲料样品,按照
1.3.6 步骤进行检测,确定检测限[25-26],试验结果见表1。结果表明,当饲料样品中多氯联苯质量浓度为0、6 μg/L、8 μg/L时,试纸条显示阴性,即未能检测到样品中含有多氯联苯;当饲料样品中多氯联苯质量浓度≥10 μg/L时,试纸条显示阳性,即能够检测到样品中含有多氯联苯,则该试纸条的检测限定为10 μg/kg。
表1 多氯联苯快速检测试纸条的检测限
Table 1 Detection limit of the polychlorinated biphenyl test strip for rapid detection
注:“-”表示阴性,“+”表示阳性。下同。
该试纸条检测100 μg/L 的PCB52、PCB101、PCB28、PCB138、PCB153、PCB180等药物的特异性测定结果见表2。结果表明,检测结果均呈阴性,即该试纸条与上述药物无交叉反应,特异性较好。
表2 特异性测定结果
Table 2 Result of specificity tests
用试纸条检测50份阴性和50份阳性豆粕、牛浓缩饲料、猪浓缩饲料、猪配合饲料、鸡配合饲料、鱼饲料、玉米胚芽饼等饲料样品,检测结果见表3。结果表明,未出现假阳性和假阴性,即试纸条准确性较高。
表3 准确性测定结果
Table 3 Result of accuracy tests
续表
针对豆粕、牛浓缩饲料、猪浓缩饲料、猪配合饲料、鸡配合饲料、鱼饲料、玉米胚芽饼等饲料样本,试纸条进行了假阳性率和假阴性率的测试,结果见表4。
表4 稳定性测定结果
Table 4 Result of stability tests
结果表明,12个月内,稳定性指标均符合要求,说明稳定性能够维持12个月。从第13个月起,试纸条会出现少量失效、假阳性等现象,即超过12个月,试纸条质量已不稳定。
本研究制备出多氯联苯半抗原,使之与牛血清白蛋白/卵清蛋白偶联,分别得到多氯联苯免疫原和多氯联苯包被原,从而制备出多氯联苯胶体金免疫层析试纸条。测定了多氯联苯胶体金试纸条的产品检测限,并对其特异性、准确性和稳定性等指标进行了测试,均符合《农残办技术材料要求及审查程序》要求。另外,多氯联苯胶体金试纸条的检测限为10 μg/kg,检测时间仅为15 min,灵敏度高且用时短,即具有免疫快速检测产品的特点。
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