食品抗生素残留快速电化学检测方法的研究

Antibiotic residues in animal derived food is not only concerned with food safety, but also export trade. Therefore, methodologies and techniques of food safety control and residues detection need to be highly developed, due to the limitations and shortcomings in current methods. In this project, techniques in bioassay, fabrication of nano-devices, fast detection and aptamer screening will be applied in a combined format. Firstly, aptamer library for scalable antibiotics detection will be founded through modification of reported RNA aptamer or screening ssDNA via SELEX procedure. Then a variety of detection strategies will be designed, where aptamers together with some antibodies and special enzymes are used as recogniation elements, different nanomaterials are used as carriers of recognition-marker-amplification detection systems. Based on the effective mark manner by different probes and signal amplification mechanisms, detection methods with high sensitivity, high selectivity, and low detection limit can be developed by using electrochemical and spectral technologies. Finally, after studying on the stability and repeatablity, scalable and rapid detection systems for antibiotic residues in food can be established by using screen-printed electrodes and dry reagents techniques, portable electrochemical devices, or reagents kit based on complex of gold nanoparticles and aptamers. Therefore, rapid detection for real samples can be achieved.

动物源食品中抗生素残留问题关系到食品安全和出口贸易，对食品安全控制和检测技术提出很高的要求，而现有方法存在很大局限性。本项目拟将生物传感分析、纳米器件构建、快速检测技术及适配体优选技术联合，首先通过对已报道RNA适配体改造和ssDNA适配体筛选结合的方法获得适合抗生素规模化检测应用的适配体文库；其次在检测策略设计中以适配体为主，辅以抗体和特定酶作为识别元件，以纳米材料为载体构建识别-标记-放大和表征体系，以电化学和光谱学方法为主要手段，通过不同标记物对靶分子有效标记，对检测信号进行有效放大和表征，发展出多种高灵敏度、高选择性、低检测限的方法；最后通过考察方法的稳定性和重复性，并通过对功能化丝网印刷电极和干试剂技术、整合型便携式电化学检测技术和基于功能化AuNPs或适配体复合物的试剂盒型检测技术等的运用，建立起对食品抗生素残留规模化快速检测的平台，实现对实际样品的高效检测。

动物源性食品中抗生素残留问题关系到食品安全和出口贸易，对食品安全控制和检测技术提出很高的要求，而现有方法存在很大局限性。本项目将生物传感分析、纳米器件构建、快速检测技术及适配体优选技术联合，来解决食品中抗生素残留快速有效检测的问题。取得的成果包括：（1）通过适配体的筛选和优化研究获得所需的抗生素特异性适配体序列，初步建立能应用于抗生素检测的适配体文库。考察了多种SELEX技术，选择和优化了磁珠SELEX和氧化石墨烯SELEX作为抗生素适配体筛选的主要手段，在获得高亲和力、高特异性适配体序列的基础上，进一步通过对序列截短和优化，获得适合检测应用的适配体序列，初步构建了常用抗生素的适配体文库；（2）以适配体为主要识别元件，以纳米材料例如金纳米颗粒、氧化石墨烯等为载体构建了识别-标记-放大和表征体系，以电化学技术为主要手段，辅以光谱学等方法，通过不同标记物对靶分子有效标记，对检测信号进行有效放大和表征，发展出多种高灵敏度、高选择性、低检测限的方法；（3）考察了所建立的检测方法的稳定性、重复性、操作可行性等应用特性，将这些方法应用于对实际食品样品，如牛奶、蜂蜜等的抗生素含量的测定，建立了多种抗生素同时检测的方法，研究食品样品预处理方法对检测结果的影响，确定简洁有效的预处理步骤；（4）初步开发研制了基于适配体的抗生素快速检测试纸条，在实验室规模实现了食品中抗生素残留的快速检测。以上研究成果中抗生素特异性适配体的获得为适配体传感器在抗生素检测中的应用打下基础，而多种检测策略和方法的设计为抗生素检测提供了多样化的手段，并在实际食品样品中验证了实用性，基于适配体的抗生素检测试纸条的开发研制为适配体在食品抗生素残留检测中的大规模使用提供了可能。综上，本项目的研究初步建立起对食品抗生素残留的快速检测平台，对于食品分析学科发展和食品安全检测具有理论意义和参考价值。