
食品安全與動(dòng)植物檢疫是保障公眾健康、維護(hù)生態(tài)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來(lái),食品市場(chǎng)中“牛肉摻馬肉”“羊肉摻鴨肉”“名貴中藥材以偽代真”等物種摻假問(wèn)題頻發(fā),不僅損害消費(fèi)者權(quán)益,還可能引發(fā)過(guò)敏、食源性疾病等風(fēng)險(xiǎn);同時(shí),外來(lái)物種入侵(如紅火蟻、假高粱)及疫病載體物種(如攜帶禽流感病毒的野禽)的快速識(shí)別,也對(duì)檢疫檢測(cè)的時(shí)效性與準(zhǔn)確性提出更高要求。
傳統(tǒng)物種鑒定方法存在明顯局限:形態(tài)學(xué)鑒定依賴(lài)專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn),無(wú)法識(shí)別破碎、加工后的樣本;普通PCR需電泳驗(yàn)證,操作繁瑣且無(wú)法定量;進(jìn)口熒光定量PCR儀則存在成本高、售后響應(yīng)慢等問(wèn)題。博清生物科技(南京)有限公司作為國(guó)產(chǎn)儀器代表,其研發(fā)的熒光定量PCR儀具有高性?xún)r(jià)比、適配國(guó)產(chǎn)試劑、操作便捷等特點(diǎn)。本研究通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)體系,系統(tǒng)驗(yàn)證該儀器在物種鑒定中的性能,為其推廣應(yīng)用提供科研依據(jù)。
一、材料與方法
(一)實(shí)驗(yàn)材料
1、樣本來(lái)源:實(shí)驗(yàn)用牛肉、豬肉、羊肉、雞肉、三文魚(yú)、鱈魚(yú)、西洋參、人參等樣本均采自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng);檢疫截留樣本(疑似攜帶外來(lái)物種卵的木材、進(jìn)口凍品)由當(dāng)?shù)睾jP(guān)提供。
2、試劑:動(dòng)物基因組DNA提取試劑盒、植物基因組DNA提取試劑盒、2×TaqMan? Probe qPCR Mix、目標(biāo)物種特異性引物與探針。
3、儀器:博清生物熒光定量PCR儀、超微量分光光度計(jì)、高速離心機(jī)。
(二)實(shí)驗(yàn)方法
1、樣本前處理與DNA提取
肉類(lèi)/水產(chǎn)品樣本:取50mg組織,經(jīng)液氮研磨后,用動(dòng)物基因組DNA提取試劑盒提取總DNA,操作嚴(yán)格遵循試劑盒說(shuō)明書(shū)。
中藥材樣本:取100mg粉末,用植物基因組DNA提取試劑盒去除多糖、多酚干擾,提取總DNA。
檢疫樣本:木材樣本刮取表面粉末,凍品樣本取100mg組織,按對(duì)應(yīng)試劑盒提取DNA。
用超微量分光光度計(jì)檢測(cè)DNA純度(A260/A280值1.8~2.0為合格)與濃度,并用無(wú)酶水稀釋至100ng/μL備用。
2、引物與探針設(shè)計(jì)
以物種保守基因序列為靶點(diǎn),通過(guò)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),設(shè)計(jì)特異性引物與TaqMan探針,確保僅對(duì)目標(biāo)物種產(chǎn)生熒光信號(hào),無(wú)交叉反應(yīng)。
3、qPCR反應(yīng)體系與程序
反應(yīng)體系(20μL):2×TaqMan Probe qPCR Mix 10μL,上游引物(10μmol/L)0.8μL,下游引物(10μmol/L)0.8μL,探針(5μmol/L)0.4μL,DNA模板2μL,無(wú)酶水6μL。空白對(duì)照以無(wú)酶水替代模板,陰性對(duì)照以非目標(biāo)物種DNA為模板。
反應(yīng)程序:預(yù)變性95℃ 30s;擴(kuò)增階段40個(gè)循環(huán)(95℃ 5s,60℃ 30s,熒光信號(hào)采集于60℃階段);溶解曲線(xiàn)分析(60℃→95℃,升溫速率0.1℃/s)。
4、儀器性能驗(yàn)證
特異性驗(yàn)證:以目標(biāo)物種與非目標(biāo)物種DNA為模板,檢測(cè)熒光信號(hào),判斷是否存在交叉反應(yīng)(Ct值>38或無(wú)擴(kuò)增為陰性)。
靈敏度驗(yàn)證:將目標(biāo)物種標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒(濃度10?~101copies/μL)梯度稀釋?zhuān)瑱z測(cè)最低檢出濃度,分析Ct值與濃度的線(xiàn)性關(guān)系(R2≥0.99為合格)。
重復(fù)性驗(yàn)證:對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)(批內(nèi)重復(fù)),連續(xù)3天檢測(cè)(批間重復(fù)),計(jì)算CV值(CV<5%為合格)。
實(shí)際樣本檢測(cè):對(duì)100份市場(chǎng)盲樣(宣稱(chēng)“純牛肉丸”“進(jìn)口三文魚(yú)”等)及50份檢疫截留樣本進(jìn)行檢測(cè),與對(duì)照設(shè)備熒光定量PCR儀的結(jié)果比對(duì),計(jì)算準(zhǔn)確率。
二、結(jié)果與分析
(一)特異性結(jié)果---
博清生物熒光定量PCR儀對(duì)目標(biāo)物種(牛肉、三文魚(yú)、西洋參)均產(chǎn)生明顯熒光擴(kuò)增曲線(xiàn)(Ct值22~28),非目標(biāo)物種(豬肉、鱈魚(yú)、人參)及空白對(duì)照均無(wú)擴(kuò)增(Ct值>38),特異性達(dá)100%。表明該儀器可通過(guò)特異性引物-探針體系,精準(zhǔn)區(qū)分目標(biāo)物種與干擾物種,避免假陽(yáng)性。
(二)靈敏度結(jié)果
目標(biāo)物種標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒濃度在101~10?copies/μL范圍內(nèi),Ct值與濃度呈良好線(xiàn)性關(guān)系(R2=0.998~0.999),最低檢測(cè)限為101copies/μL。該靈敏度可滿(mǎn)足微量摻假檢測(cè)需求(如牛肉中摻5%以下馬肉)及檢疫中低濃度樣本(如昆蟲(chóng)卵、微量組織)的識(shí)別。
(三)重復(fù)性結(jié)果
批內(nèi)重復(fù)實(shí)驗(yàn)中,各濃度標(biāo)準(zhǔn)品的CV值為0.8%~1.5%;批間重復(fù)實(shí)驗(yàn)中,CV值為1.2%~1.8%,均小于2%。表明博清生物儀器的檢測(cè)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異,數(shù)據(jù)可靠性高,可滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢測(cè)的重復(fù)性要求。
(四)實(shí)際樣本檢測(cè)結(jié)果
100份市場(chǎng)盲樣中,博清生物儀器檢出8份摻假樣本(如“牛肉丸”摻豬肉、“西洋參”摻人參),與進(jìn)口儀器檢測(cè)結(jié)果完全一致,準(zhǔn)確率100%;50份檢疫截留樣本中,檢出3份攜帶外來(lái)物種(如木材中檢出天牛卵DNA),準(zhǔn)確率96%(2份因樣本DNA降解導(dǎo)致假陰性,進(jìn)口儀器同樣未檢出)。整體實(shí)際樣本檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)98%,且單輪反應(yīng)耗時(shí)1.5小時(shí),較傳統(tǒng)PCR(3~4小時(shí))效率提升50%以上。
三、討論
本研究證實(shí),博清生物熒光定量PCR儀在物種鑒定中具備“三高一快”優(yōu)勢(shì):
(一)高特異性:基于保守基因的引物-探針設(shè)計(jì),結(jié)合儀器精準(zhǔn)的溫度控制(溫控精度±0.3℃),有效避免交叉反應(yīng),解決了“近緣物種難區(qū)分”的問(wèn)題(如牛肉與馬肉、西洋參與人參)。
(二)高靈敏度與重復(fù)性:最低檢測(cè)限達(dá)101copies/μL,可檢測(cè)微量摻假或低濃度檢疫樣本;CV值<2% 的穩(wěn)定性,確保不同批次、不同操作人員的檢測(cè)數(shù)據(jù)一致,符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制要求。
(三)高效率:1.5小時(shí)完成單輪檢測(cè),且儀器支持96孔板同時(shí)運(yùn)行,可滿(mǎn)足批量樣本篩查需求(如食品企業(yè)原料驗(yàn)收、海關(guān)集中檢疫),較傳統(tǒng)方法大幅縮短檢測(cè)周期。
與進(jìn)口儀器相比,博清生物儀器還具有明顯的成本優(yōu)勢(shì):儀器采購(gòu)成本降低40%~50%,適配國(guó)產(chǎn)試劑(價(jià)格僅為進(jìn)口試劑的1/3),且售后響應(yīng)時(shí)間<24小時(shí),更適合基層實(shí)驗(yàn)室及中小企業(yè)推廣應(yīng)用。
本研究仍存在局限:目前僅驗(yàn)證了12種常見(jiàn)物種的檢測(cè)體系,未來(lái)需擴(kuò)展更多物種(如珍稀動(dòng)物、外來(lái)入侵植物)的引物-探針庫(kù);針對(duì)高脂肪、高色素樣本(如動(dòng)物內(nèi)臟、深色中藥材)的DNA提取干擾,需進(jìn)一步優(yōu)化前處理方法。后續(xù)可結(jié)合多重qPCR技術(shù),實(shí)現(xiàn)“一次反應(yīng)檢測(cè)多種物種”,進(jìn)一步提升檢測(cè)效率。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的熒光定量PCR儀在食品安全物種摻假檢測(cè)與動(dòng)植物檢疫物種鑒定中,表現(xiàn)出高特異性、高靈敏度、高重復(fù)性與高效率的綜合性能,且成本可控、操作便捷。該儀器可作為國(guó)產(chǎn)替代方案,廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)企業(yè)、市場(chǎng)監(jiān)管部門(mén)、海關(guān)檢疫機(jī)構(gòu)等場(chǎng)景,為保障食品安全與生態(tài)安全提供有力的技術(shù)支持。
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