受氣候、貯藏條件等的影響,我國是世界上被真菌毒素(Mycotoxin)污染最嚴重的國家之一。真菌毒素是真菌產生的有毒代謝產物,嚴重危害農業和畜牧養殖業的發展及消費者的身體健康。糧油中常見真菌毒素包括黃曲霉毒素 B1、B2、G1、G2(Aflatoxins,AFB1/ AFB2/ AFG1/ AFG2),赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA),玉米赤霉烯酮 (Zearalenone,ZEN),嘔吐毒素(Deoxynivalenol,DON)和 T-2毒素(T-2 toxin)等;而動物食用被真菌毒素污染的飼料,動物源性食品中就會含有對應毒素的代謝物,如黃曲霉毒素M1。我國每年因霉變而導致2500多噸糧食不能食用;出口糧食由于真菌毒素超過輸入國限量標準而遭警告或降低等級的現象時有發生。
真菌毒素形態圖
真菌毒素污染的全球分布圖
真菌毒素污染的危害已引起世界各國的重視,目前已有100多個國家/組織規定了食品中真菌毒素的限量。對真菌毒素限量的強制性規定有助于推動真菌毒素檢測方法的發展。
真菌毒素檢測主要有以現代色譜、色質聯用法為代表的儀器分析方法及免疫檢測為代表的快檢方法等。業內認為真菌毒素免疫檢測試劑的國內市場容量是3~5個億。
(1)樣本前處理
在樣本前處理的凈化過程中,常用到各種凈化柱提取待測物,主要有固相萃取柱(SPE)、免疫親和柱(IAC)和多功能凈化柱。目前的凈化柱由凈化一種或一類真菌毒素向多種類凈化發展。近年來IAC在國際和國內都比較熱門,是美國分析化學家協會(AOAC)、國際標準化組織(ISO)、歐盟標準(EN)及我國國家標準(GB)主要推薦的前處理方法。IAC的基礎是抗原-抗體反應,對樣品中的目標物具有高度的選擇性,極大提高了操作的簡易性和方便性。免疫親和柱理論上是可以重復使用的,但實際應用中都作為一次性消耗品。免疫親和柱在真菌毒素檢測中的普及,一方面是因為真菌毒素本身的化學結構和特性,易于開發免疫親和柱,另一方面是真菌毒素檢測的巨大利潤和檢測量。
國內IAC市場最初主要是Romer、VICAM等國外公司壟斷,后來由北京華安麥科率先打破了這種壟斷,并成功開發了多種類的凈化柱(如ToxinFast@真菌毒素多功能凈化柱),其他如勤邦生物、中檢維康、武漢華美、普瑞邦、維德維康、蘇微等國內企業都可以生產IAC柱。
免疫親和柱示意圖
華安麥科真菌毒素免疫親和柱
(2)檢測儀器
大多數真菌毒素的限量是ng級的,對檢測儀器沒有特殊的要求,常規的熒光(或紫外)檢測器就可以滿足要求。黃曲霉毒素是毒性最強的毒素,檢測限量低,在HPLC檢測中,一般需要使用光學衍生器增加待測物的熒光信號,以得到更為靈敏的檢測結果。液相色譜配置檢測器價格相對便宜,可以滿足基層或常規檢測的需求。液質聯用儀可以實現更加準確的定量分析,而且可以作為非定向篩查的手段,發現更多的新毒素污染。在快檢技術得到充分發展和普遍應用的今天,儀器分析作為具有一種法檢手段,在真菌毒素的確證檢測起到不可替代的作用。此外,液相或液質聯用技術可以同時檢測多種真菌毒素污染,這也是NY/T(如:NY/T 3803-2020飼料中37種霉菌毒素的測定 液相色譜串聯質譜法》)和LS/T(如:LS/T 6133-2018 糧油檢驗 主要谷物中16種真菌毒素的測定 液相色譜-串聯質譜法)等推薦的檢測技術。
能夠應用于真菌毒素液相色譜檢測的主要品牌:安捷倫、島津、沃特世、賽默飛和珀金埃爾默等,國產液相色譜在配置衍生功能和熒光檢測后也能檢測黃曲霉毒素。
能夠應用于真菌毒素串聯液質聯用儀的主要品牌有:SCIEX、賽默飛、安捷倫、島津、沃特世、珀金埃爾默等,最近,譜育也推出了串聯四極桿液質聯用,大家可以參見各家的應用資料。
免疫檢測是根據抗原-抗體競爭性結合原理開發的定量或定性快檢產品,在真菌毒素檢測中起到了第一道安全防線的作用,極大的縮減了檢測時間和提高了監管效率。在相當長的時間內,我國真菌毒素快檢市場,尤其糧油領域,幾乎完全被國外產品壟斷。隨著我國快檢試劑生產企業的成長及產品質量的提高,這種情況已經得到了極大的扭轉。鑒于國家對真菌毒素污染的日益重視、市場抽檢量的增加,食品安全快檢產品生產企業(簡稱:快檢企業)紛紛將關注點轉向高利潤的真菌毒素檢測,投入優勢人力和大量資金來博弈,極大推動了我國真菌毒素快檢產品的快速發展,逐漸引領食品安全快檢技術的發展方向。真菌毒素檢測領域甚至出現了建樹頗豐的工程院院士,更多的前沿技術在企業得到轉化,出現了千帆競發,百舸爭流的繁榮景象。
食品安全行業市場準入的門檻較低,快檢企業很容易根據市場需求及時對產品做出調整,因此國內快檢企業的產品普遍多樣化。真菌毒素檢測快檢產品體系主要包括膠體金檢測卡、時間分辨熒光定量檢測卡、酶聯免疫檢測試劑盒等。以下筆者將就國內市場使用的主要品牌做一概述,包括國內外品牌。
(1)膠體金檢測卡(試紙條)
膠體金檢測卡是真菌毒素快檢市場的主流產品,國外品牌主要有Romer 和Charm(國內只有代理商);國內知名品牌有華安麥科、武漢維士康、易瑞、勤邦、維德維康等。但不同廠家技術上又存在一定差異。就檢測試紙條來說,Charm是三條線,一條C線,兩條T線(其中一條為校準T線),最后根據T/C的比值來定量,通過雙T線來保證產品的穩定性。其他廠家大多是兩條線,一條C線,一條T線。與檢測卡不同之處是,試紙條需要在檢測前,加入樣品和金標抗體的孵育步驟,以克服檢測靈敏度的不足。
應用于糧油領域的真菌毒素試劑需要滿足定量檢測的行業需求,這在一定程度推動了食品安全免疫層析快檢產品由定性向定量檢測發展。其中Charm在中國最初的代理公司甚至推動制定了四大真菌毒素膠體金定量檢測技術的糧食行業標準 [LST 611(1~4)-2015年]。這與國家標準委員會提出的“在標準制定中采用國際標準和國外先進技術、積極與國際接軌”的要求相一致。真菌毒素檢測技術的各類標準廢止和更新得非常快,從側面反映了真菌毒素檢測市場的活躍性。
Charm膠體金定量檢測試劑最早進入我國糧油真菌毒素檢測市場,并在相當長的時間內處于壟斷地位。但隨著國內食品安全快檢廠家的發展壯大和深入,華安麥科首先分得了第一杯羹,然后更多的企業開始進入,紛紛占據市場。
Romer真菌毒素膠體金檢測試紙條
勤邦真菌毒素膠體金檢測試紙條
(2)時間分辨熒光定量檢測卡
時間分辨熒光定量檢測卡近年來在真菌毒素檢測領域發展迅速。時間分辨熒光定量檢測技術采用稀土元素銪(Eu3+)作為標記物,激發后熒光猝滅時間長,Stokes 位移寬達270 nm,通過時間分辨功能,消除背景熒光及激發光和發射光的互相干擾。Eu3+被聚苯乙烯納米微球包裹后,再用葡聚糖修飾微球表面,可以大大提升了微球的穩定性和對可逆環境的抗干擾性。在此基礎上開發出的熒光定量免疫層析技術具有準確度高,穩定性和精密度好,線性范圍寬等優點。時間分辨熒光檢測卡的批內、批間差小,檢測結果穩定,極大的提高了檢測靈敏度,彌補了免疫層析技術在靈敏度方面的弱勢。但時間分辨熒光檢測卡也存在檢測結果不直觀的缺點,需要必須借助儀器才能讀出。
時間分辨熒光免疫層析技術示意圖
時間分辨熒光真菌毒素定量檢測卡的廠家自上海飛測(南京微測)、智云達、蘇微等開始,逐步又出現了維德維康、勤邦生物、北京納迅等廠家。其中智云達和維德維康參與了真菌毒素時間分辨熒光定量檢測技術糧油行業標準的起草。
上海飛測時間分辨熒光定量檢測卡
(3)檢測儀器和檢測箱
檢測卡的定量檢測結果需要依靠儀器讀出,讀卡儀內置標準曲線,可以直接得到待測樣品中真菌毒素的濃度。目前市場上讀卡儀兼具小型化、便攜化、數據聯網上傳,直接打印等特點,部分儀器還推出了多項目同時檢測的功能。
在儀器小型化的基礎上,廠家從客戶需求著手,將包括前處理在內的整個檢測過程所需的設備耗材,諸如:檢測試劑、讀卡儀、孵育器、移液器、粉碎機、計時器及各種耗材整合成檢測箱,成為了一個移動的小型實驗室,檢測人員使用起來更加便利。
Romer真菌毒素膠體金檢測卡讀數儀
武漢華美真菌毒素檢測儀及快速檢測箱
(4)酶聯免疫檢測試劑盒
近些年,酶聯免疫試劑盒在食品安全領域的市場需求一直在縮減,真菌毒素也不例外;根本原因是酶聯免疫對實驗操作要求較高、費時、需要積累夠一定數量的樣本。雪上加霜的是國家市場監督管理局頒布的一系列快檢方法中,沒有一個是支持ELISA的。在行業標準方面,支撐真菌毒素ELISA檢測的幾乎只剩下農業標準了。所幸GB 5009推薦的真菌毒素檢測方法中包括了ELISA。事實上,ELISA試劑盒在飼料檢測中一直得到持續性的應用,一旦檢測樣本超過十幾個,其檢測優勢是非常明顯的。河北伊萊莎生物技術有限公司應該是最專注真菌毒素ELISA產品的公司之一。當然,談到真菌毒素ELISA檢測,依然不能缺少華安麥科、勤邦、維德維康、蘇微等老牌快檢企業。
河北伊萊莎ELISA檢測試劑盒
(5)其他產品
真菌毒素快檢產品是食品安全領域最豐富的。除了以上描述的產品和技術外,還有熱景生物的上轉換化學發光檢測試劑及拜發(biopharm)的化學發光成像檢測試劑。
(6)標準物質
真菌毒素標準物質是快檢產品開發和應用的前提,是檢驗快檢產品準確度的保障。標準物質屬于天然陽性樣本,不能簡單的由標準品+空白樣品制備。目前,只有很少的機構獲得真菌毒素標準物質資質,包括國家糧食和物質儲備局科學研究院和上海農科院。
真菌毒素污染因氣候、存儲等原因產生,受人為因素干擾較少,只能在后續的收購、加工、銷售環節監管控制。因此對真菌毒素是我國食品安全領域的重點,對其的探索和監管將是一個漫長的過程。
過去的十幾年,我國真菌毒素檢測領域發展迅速。2019年底,國內最早從事真菌毒素檢測華安麥科(美正)被美國公司PE收購。真菌毒素檢測企業的未來何去何從?這是一個值得去思考的問題。
當筆者寫完這篇小文,“兩會”正在進行,更多對食品安全檢測技術支持和重視的決策將要問世。
在這篇小文發布之后,多家快檢公司的總經理或高管與筆者聯系(感謝筆者曾經在快檢企業多年工作積累),進行了有意義的溝通。但也有一些不同的聲音,比如到底是哪家公司打破了國外品牌的壟斷問題,其實最初推出產品和有力量抗衡國外品牌,是兩個概念。華安麥科在推動真菌毒素快檢產品的民族品牌上,功不可沒。但現在華安麥科被PE收購,又成為了國外公司的產品。還是前文提到的問題,真菌毒素快檢企業何去何從,依然是值得我們關注的問題。
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