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编号:10260716
农副产品中污染真菌的血清学检测
http://www.100md.com 《卫生研究》 1999年第3期
     作者:陈福生 李根久 陈九武 甘志波

    单位:陈福生 陈九武 甘志波 华中农业大学食品科学系,武汉430070;李根久 湖北省农科院食品质量检测中心,430064

    关键词:真菌、农副产品、血清学检测

    卫生研究990322 摘要 本文就真菌抗原的种类及其纯化、抗真菌抗体的纯化及其特异性以及血清学在农副产品污染真菌检测中的应用等方面进行了综述。用于农副产品中污染真菌血清学检测的真菌抗原主要是分泌于胞外的蛋白质和多糖,其分离纯化的方法与一般蛋白质和多糖的分离纯化方法相同;抗真菌抗体的特异性是衡量抗体质量的一个重要的指标,只有特异性较好的抗体才能从农副产品众多的污染真菌中鉴别检测出目的真菌。

    中图分类号 TS207.4

    Detection of fungi from agricultural commodities with serological method
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    Chen Fusheng, Li Genjiu, Chen Jiuwu, Gan Zhibo

    Department of Food Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China

    The types of fungus antigen and the purification of fungus antigen, the purification of anti-fungus antibody, and the application of serology in detecting fungi from agricultural commodities are introduced. Fungi antigen are mainly from extra-cellular protein and extra-cellular polysaccharide. The method for antigen purification was the same as the common method used to separate and purify proteins and polysaccharides. The specificity of an antibody is the most important parameter for the quality of antibody. As long as the specificity of a antibody is high, the antibody could delect the target fungi from agricultural commodities.
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    Key words:fungus, agricultural commodity, serological detection.

    农副产品由于真菌污染引起霉变腐烂造成的损失是巨大的。据统计全球平均每年因霉变腐烂所造成的损失约占总产量的10%。产毒真菌污染后,所产生的毒素通过直接或间接途径进入人类食物链,所造成的危害则难以估计[1]

    为了减少真菌污染,控制污染真菌对人类的危害,快速准确检测农副产品中污染真菌的方法是极为必要的。然而目前所使用的各种微生物快速检测法,由于这样或那样的原因都不适合于农副产品中真菌的快速检测。

    已经知道血清学技术在真菌分类、植物病原真菌检测以及医学病原真菌的检测中发挥着重要的作用,然而所采用的双向扩散、免疫电泳等方法由于灵敏度低而不适合于农副产品中污染真菌的检测[2]。70年代初诞生的酶联免疫吸附法(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,简称ELISA),以其灵敏度高、特异性好、可定量、操作简便经济等优点,极大地推动着血清学研究的进展,也使血清学方法用于农副产品中污染真菌的快速检测成为可能。从80年代中后期开始,Dewey、等人及其领导的研究小组,运用ELISA进行了大量有关农副产品中污染真菌快速特异检测的研究[1,3],现综述如下。
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    1 抗原的种类、纯化

    真菌完整的菌丝体和孢子、提纯的细胞壁、蛋白质、多糖、DNA、RNA等都曾作为真菌抗原被研究过,但到目前为止,在农副产品污染真菌的血清学研究中,主要是以分泌于胞外的蛋白质、多糖作为抗原即所谓离体抗原(exoantigens),也有少数以完整的菌丝体作为抗原的研究报道[4]

    关于抗原的纯化,首先是将目的真菌的培养液或固体斜面培养物的浸提液冷冻干燥或低温真空旋转蒸发浓缩,浓缩物可直接作为抗原免疫动物,如需分析抗原的组成和结构则需对浓缩物进一步的分离纯化。蛋白质抗原的分离纯化方法和一般蛋白质的分离纯化一样,尽可能采用较温和的分离手段与方法,以防止蛋白质的变性。为了获得足够量的蛋白质抗原,通常以富含酵母膏或蛋白胨的培养基培养目的真菌[4,5]。多糖抗原,常用麦芽汁等含糖丰富的培养基,为了防止其中多糖对实验的干扰,需先用透析袋透析去除培养基中的多糖,培养物适当浓缩后,以80%左右的(NH4)2SO4沉淀去除蛋白质,然后用Sepharose、ConA-Sepharose等柱层析及亲和层析提纯多糖抗原[5]
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    2 抗体的纯化、特异性分析

    按常规的方法,将真菌的抗原免疫动物获得的抗血清虽然可以直接用于血清学实验,但在ELISA实验中,为了获得二抗和酶标抗体,需对抗血清中的抗体进行纯化。提纯的方法包括(NH4)2SO4沉淀、凝胶过滤、离子交换层析及亲和层析等。一般首先用33%的(NH4)2SO4沉淀抗血清中的IgG,然后再经柱层析进一步纯化IgG,也可通过亲和层析直接从抗血清中提纯抗体[6~7]

    总之,抗真菌抗体的提纯方法与技术和抗细菌、病毒抗体的提纯是一致的。当然也可以应用单克隆抗体技术制备单克隆抗体,单克隆抗体的特异性强、重复性好,但成本较高,在农副产品污染真菌的研究中,虽然有一些关于单克隆抗体制备及应用的研究报道,但主要还是多克隆抗体[3]。无论是单克隆抗体还是多克隆抗体,抗体的特异性都是极为重要的,所谓特异性指的是抗体能和制备它的抗原进行特异性结合反应,而和其它抗原不发生或很少发生结合反应的特性。没有特异性的抗体不可能将目标微生物从混杂的微生物群中检测出来,当然特异性有强有弱。一般而言,特异性越强则对目标微生物的针对性越强,和其它微生物发生交叉反应也越少,所得到的结果越准确可靠。对抗体特异性的要求和检测对象有关,例如要检测的是某农副产品中所有青霉属(Penicillium)真菌的污染情况,那么只要求所用的抗体具有青霉属特异性就可以了;如果要检测的是农副产品中岛青霉(P.islandicum)的污染情况则对抗体的特异性要求较高,必须具备这个种的特异性。一般而言,对小分类单位(如种)特异的抗体比对大分类单位(如属)特异的抗体更难获得。抗体的特异性高低可通过竞争ELISA进行分析判定,一般竞争抑制率≤10%则可认为特异性较好[9]
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    3 血清学在农副产品污染真菌检测中的应用研究

    虽然农副产品中污染真菌的血清学研究起步较晚,但据文献资料已有地霉属(Geotrichum)、根霉属(Rhizopus)、青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)、链孢霉属(Alternaria)、毛霉属(Mucor)、拟茎点青霉属(Phomopsis)、分枝孢属(Cladosporium)、腐质霉属(Humicola)、散囊菌属(Eurotium)、镰刀菌属(Fusarium)等十多个属的农副产品中常见的污染真菌被研究过,并获得过相应的特异性抗原和抗体。

    1986年Lin和Cousin等人,以西红柿汁中常见的污染真菌,交链孢霉(Alternaria alternata)、白地霉(Geotrichum candidum)、葡匐根霉(Rhizopus stolonifer)为研究对象,以它们冷冻干燥菌丝为抗原,通过免疫兔子获得特异性抗体,ELISA实验结果的交叉反应率小于10%,最小检出量达到1μg干菌每克样品,无背景干扰,ELISA读数和西红柿汁中这些菌丝体的含量有较好的相关性,因而他们认为所获得的抗体可用于西红柿汁中这些污染真菌的定性和定量快速检测[12]。次年他们仍然以这几个菌种所获得的抗体与污染果蔬产品、面包、奶酪、粮食等食品的交链孢霉(Alternaria alternata)、白地霉(Geotrichum candidum)、葡匐根霉(Rhizopus Stolonifer)、镰刀菌(Fusarium spp)、木霉(Trichoderma spp)、腐霉(Pythium spp)、腐皮根肿菌(Rhizoctonia solani)、点青霉(Penicillium digitanum)、汉逊氏酵母(Hansenula uvarum)、明胶红酵母(Rhadotorula glutinis)、月桂烷隐球酵母(Cryptococcus Laurenii)等不同种属总共近30个菌株进行交叉试验,发现虽然它们之间存在一定程度的交叉反应,但各自还是有相当的特异性,而且背景影响小,可以用于快速检测相应的污染真菌。他们还将ELISA的结果与Howard计数结果相比较,证明它们之间有很好的相关性,并证明多糖是其特异性抗原[10]
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    1988年Notermans等人以各种坚果以及坚果混合物为实验样品,以真菌分泌的多糖为抗原,运用ELISA分析了污染它们的曲霉属(Aspergillus)、根霉属(Rhizopus)、分枝霉属(Cladosporium)、毛霉属(Mucor)、青霉属(Penicillium)等属的真菌,并和常规的霉菌平板菌落计数法相比较,发现ELISA能更好地反映食品中这些真菌的污染程度,而平板计数法由于在样品处理过程中对真菌的影响较大,因而计数结果不能很准确地反映污染情况[11]

    1990年Dewey等人以污染谷物的产毒青霉——岛青霉(P.islandicum)为研究对象,将其新鲜固体表面培养物的浸提液注射小白鼠,按单克隆抗体制备技术获得特异性单克隆抗体,以此单克隆抗体对东南亚地区仓储粮食中的污染真菌进行检测,发现在印度尼西亚采集的霉烂样品中有90%的含有岛青霉。而在发霉变色的粮食样品中,印度尼西亚和菲利宾的岛青霉检出率分别为32%和14%,这些结果都比表面消毒粮食直接计数法(Direct plating of surface-sterilized grains)的检出率高,主要原因是ELISA的灵敏度较高[13]
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    1998年陈福生等人将黄曲霉AS3.4408分泌的胞外多糖抗原注射免疫兔子后,得到了曲霉属特异性抗血清,以该抗血清为材料,运用双抗夹心ELISA能快速地检测出饲料中污染曲霉的含量[6]

    相关的研究报到还有很多,1989年Dewey等人以单克隆抗体检测谷物中的污染真菌Humicola Langinosa[12]。同年,Macdonald等人比较了运用单克隆抗体与HPLC分析Ophiostoma spp、Humicola spp、Penicillium spp等真菌的多糖成份,发现无论用哪种方法进行分析都说明这些菌有特异性糖蛋白存在[13]。1991年Ricker等人用ELISA方法定量分析了成熟葡萄中灰色葡萄孢菌(Botrytis cinerea)的污染情况[7]

    留学回国人员基金资助

    作者简介:陈福生,男,博士,讲师
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    参考文献

    1 甘志波,Marquardt RR. 鸡抗镰刀菌多克隆抗体的ELISA分析,见现代农业科学研究进展.第二届青年学术年会湖北卫星会农科分会论文集.天津:天津科学出版社,1997,63—67

    2 Rataj-Guranowska M, Wolko B. Comparison of Fusarium oxysporum and Fusarium oxysporum var. reclons by analyzing the isoenzyme and serological patterns. J Pythopathol, 1991, 132:289—293

    3 Dewey FM, Macdonald MM, Phillips SI et al. Development of monoclonal-antibody-ELISA and-DIP-STICK immunoassays for Penicillium islandicum in rice grains. J Gen Microbiol.1990,136:753—760 1990.
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    4 甘志波,Marquardt RR.镰孢体外抗原的电泳及免疫印渍分析.微生物学报,1996,36(3):208—212

    5 Bank JN, Cox SJ. The solid phase attachment of fungal hyphae in ELISA to screen for antifungal antibodies. Mycopathologia, 1992,120:79—85

    6 Notermans S, Wieten G, Engel HWB, et al. Purification and properties of extracellular polysaccharide antigens produced by different mould species. J Appl Bacteriol, 1987,62:157—166.

    7 Ricker RW, Marois JJ, Dlott JW. et al. Immunodetection and quantification of Botrytis cinerea on harvested wine grapes. Phytopathology, 1991,81(4):404—411
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    8 李成文编著.现代免疫化学技术.上海:上海科学技术出版社,1992

    9 Lin HH, Lister RM Cousin MA. ELISA for detection of mold in tomato puree. J Food Sci,1986, 51(1):180—183

    10 Lin HH. Cousin MA. Evaluation of ELISA for detection of mold in foods. J Food Sci, 1989, 52(4):361—374

    11 Notermans S., Dufrenne J, Soentorop S. Dectection of mold in nuts and species:the mold colony count versus the ELISA. Food Sci, 1988,53(6):1831—1843
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    12 Dewey FM, Macdonald MM, Phillips SI. Development of monoclonal-antibody-ELISA and-DIP-STICK immunoassays for Humicola langinosa in rice. J Gen Microbiol;1989,135:361—374.

    13 Macdonald MM, Dunstan RH, Dewey FM. et al. Detection of low-Mt glycoproteins in surface washes of some fungal cultures by HPLC and by monoclonal antibodies, J Gen Microbiol, 1989,135:375—383

    1998-10-08收稿, 百拇医药