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食品和饲料中动物源性成分检测技术

2014-3-18 饲料人才网
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    “掺杂使假”一直是食品加工、流通和餐饮领域中存在的质量问题,也是消费者投诉的焦点之一。由于价格差带来的利益诱惑,驱使一些不法商贩、企业在牛、羊、鹿等高价肉制品中掺杂猪、鸭等低价肉原料,用低价肉或非肉成分经香精处理后冒充高价肉,用牛奶冒充羊奶,用非原产地产品冒充原产地产品等,这些“掺杂使假”行为不仅会侵害消费者利益,更会损害我国食品企业的整体形象而影响出口贸易。随着国家监管制度的完善和消费者权益意识的提升,对包括肉种成分鉴别技术在内的一些食品中动物源性成分来源鉴别和追溯技术产生了强烈需求。
    另外,流行病学证明疯牛病、羊痒病和人的克雅氏病都是由阮病毒通过食物链传播而引起的,含动物源性成分饲料可能是主要诱因。目前许多国家已经颁布法令,禁止向饲料中添加动物源性成分来降低风险,因而动物源性检测技术也成为进出口饲料质量安全监管的的必备技术。基于动物源性成分检测技术的食品“掺杂使假”鉴别技术近年来得到了快速发展,本文中动物源性成分是指动物组织以及蛋和奶,包括肉类及其制品(含动物脏器)、水生动物产品等,检测技术是指上述成分中蛋白质和DNA等具有种间特异性物质的物种鉴定和含量分析技术。该技术已成为保护消费者权益和安全的重要技术手段。
    动物源性成分检测技术通常建立在对样品蛋白质、DNA、脂肪酸等分子结构、序列或组成特异性分析的基础上。涉及的技术手段包括酶联免疫、聚合酶链式反应、电泳、色谱、生物传感分析等。本文根据分析对象对动物源性成分检测技术进行分类论述,讨论各方法的优势与局限性及其发展趋势。
1 基于蛋白特异性的检测技术
    蛋白质是主要的生命物质之一,生命体构成和功能实现大多都离不开蛋白质,其氨基酸序列和三维结构通常具有一定的种内保守性和种间特异性,是适用于物种鉴别技术理想的分析对象。除了用于物种鉴别外,一些蛋白分子还具有组织、部位特异性,可用于特定组织成分的鉴别。常用的技术包括基于抗原-抗体特异性反应的免疫学技术(ELISA、免疫层析试纸、光学传感器法等)和基于蛋白或短肽组成特征的分析方法(LC、HPLC、EC等)。
1.1 蛋白分子立体结构特异性
    基于蛋白的鉴别技术大多以蛋白分子立体结构特异性为基础,应用抗原-抗体特异性结合的原理建立,通过检测标记信号的有无或强弱来判断目标成分的有无或多少。该类技术具有操作简单、特异性好、不需要大型仪器设备的优点,容易操作,可以进行大规模检测,其核心技术是特异性抗原和抗体的筛选与制备。骨骼肌中的肌钙蛋白I(troponinI,tnI)具有高特异性和热稳定性,

 是理想的抗原之一,Liu等以猪tnI为抗原制备了两种单克隆抗体Mab8F10和Mab5H9,Mab8F10能够和所有的哺乳动物tnI而Mab8F10只和猪tnI特异性反应,用该组抗体开发的抗体夹心法能够检出鸡肉和牛肉中掺杂的猪肉成分(检出限分别为0.05%和0.1%)、检出大豆蛋白基料饲料中和肉骨粉中的肉成分(检出限分别为0.05%和1%),而且样品经过132℃、2h的高温处理后不影响检测效果。Chen等利用tnI为抗原也得到了系列单克隆抗体,其中Mabs1F9、Mabs2G3和Mabs7F7可识别所有物种的tnI,Mabs7A12和Mabs8A12只识别哺乳动物的tnI,而Mab2A8只识别反刍动物。h-钙调素结合蛋白(h-caldesmon)也是常用抗原之一,Kim等针对属于热稳定蛋白的牛h-钙调素结合蛋白开发了用于检测饲料中肉骨成分的ELISA法。h-钙调蛋白具有强烈的组织特异性,只存在于平滑肌组织中,因此抗体Mab5E12不会与饲料中的植物蛋白、牛奶成分和其他添加剂成分发生交叉反应产生假阳性。可利用此技术监测香肠产品中的下水添加成分。
    免疫层析试纸法也建立在抗原-抗体特异性识别基础上,Rao等对已经商用的免疫层析试纸法进行了评价,结果能在20min内完成生肉样品或高温灭菌后混合肉样品中的牛和山羊成分的检测,检出限为0.5%。
    Sultan等利用中枢神经组织特异性抗原(neuron-specificenolase,NSE)和髓鞘碱性蛋白(myelinbasicprotein,MBP)开发出了能够特异性检出样品中含有中枢神经组织成分的免疫印记法,检测经70℃或115℃处理过的样品检出限为1%,进一步提高了饲料监管的针对性。
    基于蛋白分子立体结构特异性的检测方法也有局限性,蛋白抗原决定簇的立体结构会受到多种环境因素影响而改变,当检测加工过的成分时其特异性和准确性会大打折扣,此时需要有其他手段辅助检测。
1.2 蛋白或肽谱特异性
    基于蛋白的鉴别技术不仅仅局限于ELISA法为代表的免疫学方法,应用液相色谱(LC)、高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(EC)或二维电泳分析样品蛋白和短肽组成特点也能实现对样品中动物源性成分种类的识别。例如,Ashoor等开发了能够定性检测多种肉类成分和定量检测鸡肉-火鸡肉混合物成分的LC技术。
    Schonherr等分别利用动物种间特异性的组氨酸二肽、肌肽、鹅肌肽、鲸肌肽等短肽类物质的分布情况建立用于定性鉴别肉类成分的HPLC技术,如果样品是纯猪肉、羊肉、鸡肉或牛肉,二肽谱分析技术可准确识别肉种类别。Aristoy等应用等电聚焦电泳获得混合碎肉样品的蛋白图谱,通过多元数据分析也可实现对牛肉、猪肉和火鸡肉的识别。Nakamura等对荧光差异双向电泳技术(2D-DIGE)的应用提高了结果判定的准确性。表1列举了一些基于蛋白的检测方法信息。但这些方法大多只作为实验室的方法研究,在实际应用中较少,因为无论是色谱、毛细管还是二维电泳都对仪器、试剂和样品处理具有较高要求,而且该类方法在分析混合成分时难度较大。Bendixen对蛋白质组学在肉中鉴别中的应用进行了全面的综述。
    由于蛋白质的肉种鉴定方法的局限性,一般不作为标准制定方法或仲裁鉴定方法,通常作为快速筛查方法使用,而且常需要和其他鉴定手段辅助才能下确切结论。

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