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标记免疫层析技术在食品安全检测中应用进展

文档作者：汤轶伟, 高子媛, 魏立巧, 李译, 兰建兴, 张德福, 高雪, 励建荣* ( 文档来源：渤海大学化学化工与食品安全学院辽宁省食品安全重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年06月14日
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第5 卷 第7 期 食品安全质量检测学报 Vol. 5 No. 7
2014 年7 月 Journal of Food Safety and Quality Jul. , 2014
基金项目: 国家自然科学基金项目(31201370)、辽宁省博士启动基金项目(20121080)、国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD29B06)
Fund: Supported by the National Natural Science Foundation of China (31201370), Research Fund for the Doctoral Program of Liaoning
Province (20121080) and the National Key Technologies R &amp;amp; D Program of China during the 12th Five-Year Plan Period (2012BAD29B06)
*通讯作者: 励建荣, 教授, 主要研究方向为食品安全检测。E-mail: lijr6491@163.com
*Corresponding author: LI Jian-Rong, Professor, Food Science Research Institute of Bohai University, No. 19, Technology Road, Songshan
District, Jinzhou 121013, China. E-mail: lijr6491@163.com
标记免疫层析技术在食品安全检测中应用进展
汤轶伟, 高子媛, 魏立巧, 李 译, 兰建兴, 张德福, 高 雪, 励建荣*
(渤海大学化学化工与食品安全学院, 辽宁省食品安全重点实验室, 锦州 121013)
摘要: 食品安全检测技术是食品质量保证和食品安全管理的重要基础, 主要以仪器检测方法为主。标记免疫
层析技术是建立在层析技术和和抗原-抗体特异性免疫反应基础上的一项新兴免疫检测技术, 具有灵敏度高、
特异性强、使用便捷、检测速度快等特点, 被广泛应用于食品安全快速检测过程中。本文对胶体金标记免疫层
析技术、量子点标记免疫层析技术、上转换发光标记免疫层析技术等在食品安全检测领域的应用进行了综述,
通过分析目前各种标记免疫层析技术的优点和不足, 提出了发展方向, 以期为我国食品安全快速检测技术的
发展提供文献支持。
关键词: 标记免疫层析技术; 食品安全; 进展
Progress on immunolabelling chromatographic techniques in
food safety detection
TANG Yi-Wei, GAO Zi-Yuan, WEI Li-Qiao, LI Yi, LAN Jian-Xing, ZHANG De-Fu,
GAO Xue, LI Jian-Rong*
(Food Safety Key Lab of Liaoning Province, School of Chemical Engineering and Food Safety, Bohai University,
Jinzhou 121013, China)
ABSTRACT: Instrument detection methods are predominant food safety testing technology which is a significant
foundation for maintaining food quality and food safety management. Immunolabelling chromatographic
technique, a new immunosorbent assay based on chromatography and specific immune responsible between antibody
and antigen, is widely used in food safety detection due to its high sensitivity, specificity, simplicity, and
high determination speed. In this paper, the application of gold immunochromatographic technique, quantum
dots immunochromatographic technique, up-converting phosphor immunochromatographic technique in food
safety detection were detailed summarized, and the development direction of immunolabelling chromatographic
technique was given after the advantages and disadvantages were analyzed. It provided the bibliographic support
to promote the rapid detection of food safety in our country.
KEY WORDS: immunolabelling chromatographic technique; food safety; progress
1914 食品安全质量检测学报 第5 卷
1 引 言
随着科学技术的发展, 食品种类越来越多, 极大改善
和提高了民众的生活质量。但是随着人民生活水平的不断
提高, 公众的注意力已从食品供应保障转向食品营养与安
全方面[1]。食品安全问题是关系国民健康、种族存亡的重
大问题, 随着经济全球化和食品国际贸易的发展, 食品从
生产到消费要经过更多的环节, 这使得现在的食品比以往
更容易被污染, 也为部分食品生产者提供了不法生产劣质
食品的机会。
食品安全检测技术是食品质量保证和食品安全管理
的重要基础, 可对食品中有毒、有害成分进行定性或(和)
定量分析, 以保障食品安全。目前, 食品安全检测技术主要
是仪器检测法, 该方法具有灵敏、准确等优点, 主要包括[2]:
高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,
HPLC)、气相色谱法(gas chromatography, GC)、高效薄层色
谱法(high performance thin layer chromatography, HPTLC)、
毛细管电泳法(capillary electrophoresis, CE)、红外吸收光谱
法(infrared absorption spectrometry, IR)、原子吸收分光光度
法(atomic absorption spectrometry, AAS)、原子荧光光谱法
(atomic fluorescence spectrometry, AFS)、电感耦合等离子体
质谱分析(inductively coupled plasma-mass spectrometry,
ICP-MS)、γ 谱仪法等。但是仪器测定法一般对样品的前处
理要求非常严格, 且需要对检测人员进行培训, 不适合现
场及大量样品的筛选测定[3]。
免疫层析技术是建立在层析技术和抗原-抗体特异性
免疫反应基础上的一项新兴免疫检测技术, 具有灵敏度
高、快速、简单等特点, 适合现场及大量样品的检测。
免疫层析技术以固定有测试线和质控线的条状纤维
层析材料为固定相, 以测试液为流动相, 通过毛细管作用
使待测物在层析试纸条上移动, 经过检测线时发生特异性
免疫反应, 游离物在质控线处发生免疫反应, 最后通过测
试线颜色的深浅判断测试结果。
2 不同标记免疫层析技术
2.1 胶体金标记技术
胶体金标记技术是目前应用最广的标记免疫层析技
术之一, 示意图见图1, 该技术以化学性质稳定的胶体金
为示踪标记物, 通过金颗粒表面的负电荷与待测目标物抗
体结合在一起沉淀在结合释放垫上, 最后根据检测线颜色
的深浅定性或半定量样品中目标物。
按照抗原与抗体结合方式的不同, 免疫层析可分为
非竞争性免疫层析与竞争性免疫层析[5]。非竞争性免疫层
析常用于检测食品中具有多个抗原决定簇目标物的残留,
如致病菌、毒蛋白等。竞争性免疫层析常用于检测食品中
带有单一抗原决定簇的目标物残留, 如农药、兽药、水产
品药物、生物毒素、违禁药物等。两种免疫层析方法的区
别见表1。
图1 免疫层析试纸条组装示意图[4]
Fig. 1 Assemblage of the GICA strip[4]
表1 竞争性免疫层析和非竞争性免疫层析的区别
Table 1 Difference between competitive and non-competitive
gold immunochromatography assay
结合释放垫 检测线 质控线
竞争性免疫层析 Ab1 Ab2 Ab3
竞争性免疫层析 Ab1 Ag Ab2*
注: Ab1 金标记目标物抗体; Ab2 目标物抗体; Ab3 抗Ab1 抗体;
Ab2*包被抗原
胶体金免疫层析技术对食品中有害物质残留检测方
法的研究文献很多, 主要集中在食品中有害微生物、农兽
药和生物毒素残留、违禁药品残留等[6-12]。
目前, 胶体金免疫层析技术是我国现场快速测定中
不可或缺的技术之一, 但多为定性或半定量分析, 这大大
限制了该技术的应用。为了实现胶体金免疫标记层析技术
的定量分析, 陈曦等[13] 基于表面增强拉曼散射
(surface-enhanced Raman scattering, SERS)理论, 指出吸附
在金粒子表面的某些化合物会使拉曼散射信号得到巨大增
强, 并以此设计了一种基于金标试纸的定量快速检测系统,
为胶体金免疫层析技术的定量分析奠定了基础。2013 年,
常化仿[14]以SERS 为基础, 将拉曼标记免疫探针固定在检
测线上, 方便信号采集, 缩短了检测所需时间, 改善了
SERS-胶体金免疫层析检测方法的重现性。
2.2 量子点标记技术
量子点(quantum dots, QDs)是一类能在光激发后产生
荧光的准零维纳米半导体材料, 通常由II B~VI B、III
B~VB、副族化合物及Si 等元素组成[15,16]。量子点材料具
有激发光谱宽、发射光谱窄、量子产率高、光化学性质稳
定及可修饰性等特点, 已成为一种理想的荧光探针。
Hu 等[17]采用巯基丁二酸为表面修饰剂, 水相法合成
水溶性CdTe/ZnSe 核壳量子点, 在N-羟基琥珀酰亚胺作用
下将量子点标记在抗克伦特罗(CLE)多克隆抗体上, 并以
凝胶电泳和斑点杂交试验验证是否连接成功。光谱分析结
第7 期 汤轶伟, 等: 标记免疫层析技术在食品安全检测中应用进展 1915
果表明: 量子点与抗体结合后光强度增强, 荧光峰发生了
红移; 将合成的CdTe/ZnSe-Anti-CLE pAb 偶联物作为指示
CLE 分子的荧光标记物, 研制出用于检测CLE 的免疫层析
试纸条, 最低检测量可达1 μg/L, 为实际样品中CLE 残留
检测奠定了基础。
Anna 等[18]建立了量子点标记免疫层析法检测牛奶中
氯霉素残留的检测方法。在硫代N-羟基琥珀酰亚胺和N-(3-
二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐作用下将量子点与
抗氯霉素单克隆抗体结合。实验对样品垫的种类、氯霉素
包被原的种类、包被抗原用量等进行了优化。结果显示: 最
佳实验条件下所建立方法的最低检测限为0.1 ng/mL, 能
满足实际样品中氯霉素残留检测的需要。
李文军[19]建立了检测赭曲霉毒素的量子点标记层析
检测方法。该方法利用偶联试剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙
基碳二亚胺盐酸盐(EDC)将CdTe 量子点上的羧基与抗体
上的氨基共价连接, 并通过斑点实验法验证偶联结果。检
测结果显示建立的量子点标记荧光层析试纸条检测方法的
检测线为5 ng/mL, 具有良好的特异性。
定量检测系统的发展是量子点免疫层析试纸条定量
分析的基础。马义才等[20]设计了一种基于电荷耦合(CCD)
的量子点免疫层析试纸条定量检测系统, 其中包括试纸条
架、扫描系统、电荷耦合器、信号放大器、模/数转换器、
微处理器、输出显示装置、打印机、键盘、IC 卡。IC 卡与
试纸条配套使用, 微处理器读取IC 卡参数后控制试纸条架
运动以适合扫描系统的光纤维头对试纸条进行自动扫描。
实验结果表明, 该系统具有检测快速、操作简单、使用灵
活等优点, 具有较广的应用前景。
2.3 上转换发光材料标记技术
上转换发光标记免疫层析技术是国内外最新建立的
以上转磷光体为标记物的新型快速检测方法[21]。上转磷光
体是将稀土元素掺杂在某些杂质晶体晶格中, 使其形成基
质晶格中的发光中心。该标记物属于惰性无机发光材料,
具有耐用性强、稳定性好, 有效期长、通量高、无干扰等
特点, 已成为标记免疫层析技术的研究热点。
上转换发光标记免疫层析技术的研究多集中在核酸
及病原菌的检测方面[22-25], 在食品安全检测领域的研究相
对较少。王浩然[26]以上转换发光材料标记大肠杆菌O157、
甲型副伤寒沙门氏菌、伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌等10
种食源性致病菌的单克隆抗体为特异性生物探针, 以双抗
夹心作为检测模型, 依次研制了10 种食源性致病菌对应的
上转换发光标记试纸条, 并在此基础上研制了十通道型生
物传感器(图2), 提高了检测通量, 但是食品中的防腐剂、
细菌培养性能等因素会对检测造成一定影响。
2.4 其他标记免疫层析技术
超顺磁性纳米颗粒是内部含有金属氧化物的纳米材
料, 可通过改性与将生物抗体作为探针建立免疫层析检测
方法, 该方法即可通过肉眼观察或光学比色实现快速定性
分析, 也可利用磁信号检测进行定量分析, 图3 为磁标记
免疫层析试纸条示意图。
图2 十通道型生物传感器示意图[18]
Fig. 2 Scheme of ten-channel of biosensor[18]
图3 磁性标记免疫层析试纸条示意图[27]
Fig. 3 Schematic diagram showing structures of magnetic lateral
flow immunoassay[27]
黄薇[28]以磁性纳米微球为标记物建立了氯霉素残留
的磁性免疫层析检测方法。实验对磁性微球与抗氯霉素抗
体偶联的条件、检测线和质控线的包被条件等进行了优化。
结果显示: 磁性微球与抗体的最佳偶联比为100:1, 检测线
包被量为1:5, 质控线的包被量为1:100, 检出限为4
ng/mL。该方法的建立为食品中其他抗生素残留的检测奠
定了基础。
Yan 等[29]以Fe3O4 纳米粒子偶联抗副溶血弧菌抗体为
探针建立了水产中副溶血弧菌磁性标记免疫层析检测方
法。实验主要研究了磁性纳米粒子粒径与形貌对检测方法
的影响。实验结果显示, 当纳米粒子为球形、粒径小于1 μm
时的检出限为1×105 CFU/mL, 磁性纳米粒子的粒径、形貌
及理化性质是建立稳定、高效磁性标记免疫层析检测方法
的重要影响因素。
1916 食品安全质量检测学报 第5 卷
3 展 望
标记免疫层析技术以其简便快速、特异性强、灵敏度
高、无需特殊仪器等优点, 广泛应用于食品安全快速检测
中, 对保证我国的食品质量安全和丰富食品检测技术具有
重要意义。目前, 我国的标记免疫层析技术主要分为胶体
金标记免疫层析技术、量子点标记免疫层析技术、上转换
发光材料标记免疫层析技术等。这些技术在实际研究及应
用过程中仍存在一些不足。
胶体金标记免疫层析技术是一种发展较为成熟的标
记技术。但是, 降低检测过程中出现假阳性或假阴性、提
高检测的灵敏度及可重复性依然是亟待解决的问题[30]。量
子点以其优越的荧光强度和稳定性成为一种理想的标记免
疫层析探针, 故开发具有高通量、选择性好、检测简便的
量子点标记免疫层析技术是当前研究者的重要任务。上转
化发光材料的低毒、稳定、成本低等特点成为最有潜力的
标记免疫层析技术之一, 但是该技术在食品中农药、兽药、
违禁物品等残留方面研究较少。所以, 针对上述问题, 今后
标记免疫层析技术的研究可从以下几个方面深入探索: 1)
研究开发稳定剂以提高标记物-抗体探针抗干扰能力, 减
少假阳性或假阴性现象的发生; 2)探寻能与标记探针相容
的生物信号放大物质, 提高检测的灵敏度; 3)制备特异性
好的类生物抗体或改进标记技术以提高标记免疫层析方法
的检测通量, 降低检测成本; 4)研究标记物的制备方法、探
索标记抗体探针与目标物的识别机理, 为拓宽标记免疫层
析技术的检测范围奠定基础; 5)研究其他标记免疫层析技
术以补充食品安全检测方法。
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(责任编辑:赵静)
作者简介
汤轶伟, 讲师, 主要研究方向为食品
安全检测。
E-mail: tangyiwei81@163.com
励建荣, 教授, 主要研究方向为水产
品和果树贮藏加工、食品安全。
E-mail: lijr6491@163.com

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