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        水產(chǎn)品中志賀氏菌雙抗夾心ELISA檢測方法建立與應(yīng)用

        2021-02-26 03:13:28朱芳茜何擴(kuò)張秀媛李育峰陳一王云峰王碩趙瑞平
        食品研究與開發(fā) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:賀氏大白兔夾心

        朱芳茜,何擴(kuò)*,張秀媛,李育峰,陳一,王云峰,王碩,趙瑞平

        (1.河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全與檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北北方學(xué)院,河北 張家口 075000;2.南開大學(xué),天津 300000)

        志賀氏菌(Shigella)通稱痢疾桿菌,在我國感染性腹瀉病原菌中高居首位,它主要侵染人體的結(jié)腸,引發(fā)腸道炎癥、潰瘍以及頻繁的黏液性血性腹泄,少數(shù)嚴(yán)重可導(dǎo)致驚厥、低鈉血癥、低血糖、溶血性尿毒綜合征、腸穿孔和死亡[1-2]。每年全世界有1.6億人感染此類疾病,約有110萬人死亡,其中5歲以下兒童為主要受害者[3]。由于水源或食品受到志賀氏菌污染會(huì)引起痢疾、腹瀉等疾病[4]。因此,建立一種快速、準(zhǔn)確的志賀氏菌檢測方法顯得尤為重要。目前,志賀氏菌常用檢測方法主要有兩大類:一是傳統(tǒng)生化培養(yǎng)法,二是快速檢測法。傳統(tǒng)生化培養(yǎng)法結(jié)果準(zhǔn)確,且無復(fù)雜設(shè)備等特點(diǎn),但由于步驟繁瑣、周期長、試劑繁多等缺陷,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代快速檢測的需要[5-6]。基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)技術(shù)、分子生物學(xué)原理的各種快速檢測法具有準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),但由于其需要昂貴的試劑和設(shè)備、有時(shí)需帶回專業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測等缺陷,無法滿足現(xiàn)場分析的需要[7-9]。經(jīng)典的免疫學(xué)分析方法具備靈敏度高、特異性強(qiáng)、周期短、操作簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于食品有毒有害物的檢測中,其中酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)最為常用[10]。針對以上情況,本研究以廣泛污染水產(chǎn)品的志賀氏菌抗原免疫動(dòng)物獲取多克隆抗體,在此基礎(chǔ)上建立雙抗夾心ELISA方法,實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)樣品的志賀氏菌定性及定量快速檢測。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)、卵清蛋白(ovalbumins,OVA)、弗氏完全佐劑、弗氏不完全佐劑:美國 Sigma 公司;石蠟油、3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine,TMB):Biosharp 公司;辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP):北京博奧森生物技術(shù)有限公司;志賀氏菌培養(yǎng)基、聚乙二醇 1500 (polyethylene glycol1500,PEG1500):Gibco公司;新西蘭大耳白兔(雌性,兩月齡):軍事科學(xué)研究院;志賀氏菌、大腸埃希氏菌、鼠傷寒沙門氏菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌及副溶血弧菌菌株:河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存制備;LB肉湯培養(yǎng)基:青島天祺生物科技有限公司;蛋白純化柱(Protein A-Sepharose 4B):美國Amersham公司;扇貝:市購;其它試劑均為分析純級。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Thermo Fisher Multiskan酶標(biāo)儀:美國thermo公司;RH-KT加熱磁力攪拌器:美國IKA公司;Profinia蛋白純化儀、Powerpac蛋白電泳儀:美國BIO-RAD公司;SPH-300D恒溫?fù)u床:上海世平實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 免疫原制備

        將實(shí)驗(yàn)室保存的志賀氏菌(ATCC12022)活化后,挑取菌種接種到LB肉湯培養(yǎng)基(200 mL)中,搖床200r/min,37℃振蕩培養(yǎng)24h,培養(yǎng)后的菌液5000r/min離心10min,收集的菌體用0.01mol/LpH7.4磷酸緩沖液(phosphate buffer solution,PBS)洗滌兩次,加入 30 mL 0.5%福爾馬林,室溫20℃下作用24 h滅活菌體,5 000 r/min 離心 10 min,收集菌體[11-12]。

        1.3.2 抗志賀氏菌多克隆抗體制備

        以滅活的志賀氏菌為免疫原,選擇新西蘭大白兔(雌性,兩月齡)進(jìn)行背部皮下多點(diǎn)免疫。首免時(shí),50 μL菌液與等體積的弗氏完全佐劑乳化后,按劑量100μL/只進(jìn)行注射;兩周后,同樣劑量加強(qiáng)免疫,佐劑換成為弗氏不完全佐劑,之后進(jìn)行第3次免疫。每次免疫后10 d,靜脈采血檢測血清的效價(jià)。待血清中抗體效價(jià)達(dá)到80 000左右后動(dòng)脈取血,采用以Protein A-Sepharose 4B作親合層析介質(zhì)純化抗血清并用Western Blot檢測抗體,最后測定其蛋白濃度后分裝保存于-20℃冰箱中作為捕獲抗體[13]。

        1.3.3 酶標(biāo)抗體制備

        稱取4 mg HRP溶于0.5 mL蒸餾水中,加入1 mL 0.06mol/LNaIO4新配溶液,4℃下磁力攪拌混勻30min。加入0.6 mL 0.16 mol/L乙二醇溶液,4℃下磁力攪拌再次混勻30 min。加入4 mg抗志賀氏菌多克隆抗體,混合均勻后裝入透析袋中,4℃下放入1 000 mL碳酸鹽緩沖液(0.05 mol/L,pH9.6)中透析 12 h,中間換取緩沖液3次。將透析袋中液體取出,加入0.2 mL 5 mg/mL NaBH4溶液,4℃下緩慢混勻2 h。然后采用飽和硫酸銨沉淀法純化,沉淀物用1 mL PBS溶解,4℃下透析12 h,中間換取緩沖液3次。后加入等體積甘油,-20℃冰箱中保存作為檢測抗體[14-15]。

        1.3.4 雙抗夾心ELISA檢測方法的建立

        采用棋盤滴定法優(yōu)化捕捉抗體與檢測抗體稀釋度,將純化后的志賀氏菌多克隆抗體按照優(yōu)化稀釋度稀釋4℃包被過夜(100 μL/孔),磷酸鹽吐溫緩沖液(phosphate tween buffered solution,PBST) 洗滌 3 次,0.5%脫脂乳粉封閉液封閉(100 μL/孔),37℃封閉 1 h。棄去封閉液,PBST洗滌3次,加入梯度稀釋的志賀氏菌菌液,100 μL/孔,并設(shè)置空白對照和陰性對照,37℃孵育30 min,PBST洗滌4次。將酶標(biāo)抗體按優(yōu)化結(jié)果稀釋,100 μL/孔,37 ℃孵育 1 h,PBST 洗滌 4 次,加入TMB底物顯色液進(jìn)行顯色,100μL/孔,37℃孵育15min;加入終止液(2 mol/L H2SO4),50 μL/孔,終止顯色反應(yīng);在酶標(biāo)儀上測定OD450nm值[16]。

        1.3.5 雙抗夾心ELISA檢測志賀氏菌的特異性

        將大腸埃希氏菌、鼠傷寒沙門氏菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌及副溶血弧菌稀釋成1×106cfu/mL,采用建立的雙抗夾心ELISA方法進(jìn)行檢測。設(shè)立志賀氏菌為陽性對照,同時(shí)作陰性對照,重復(fù)試驗(yàn)3次,得出平均值,以檢驗(yàn)雙抗夾心ELISA體系的特異性。

        1.3.6 人工接種扇貝的檢測

        扇貝是經(jīng)檢測不含志賀氏菌的陰性樣品。扇貝樣品的制備:無菌條件下,將扇貝肉打成肉泥,稱取扇貝肉泥10 g,接入志賀氏菌不同濃度的菌懸液,按10、1、0.1 cfu/g樣品接種量接種,并以無菌生理鹽水作陰性對照。在上述各樣品中加入100 mL肉湯培養(yǎng)基,混勻,37℃,轉(zhuǎn)速180 r/min的恒溫?fù)u床上分別增菌培養(yǎng)5、10、20 h后取樣檢測OD值,同時(shí)用空白血清作陰性對照,大于陰性對照2.1倍(實(shí)驗(yàn)組OD值∶對照組OD值≥2.1)則為陽性[17]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以M±SD表示。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 志賀氏菌多克隆抗血清效價(jià)的測定

        選擇4只新西蘭大白兔(雌性,兩月齡)分別編號為1、2、3、4。將制備好的免疫原同時(shí)免疫4只大白兔,每次免疫后10 d,靜脈采血后,采用間接ELISA對志賀氏菌免疫大白兔的抗血清進(jìn)行效價(jià)測定,其中3號大白兔的抗血清效價(jià)最好,3號大白兔的抗血清效價(jià)測定結(jié)果見圖1。

        圖1 3號大白兔的抗血清效價(jià)Fig.1 Antiserum titer of the third rabbit

        由圖1可以看出,3號大白兔隨著免疫次數(shù)的增加,抗血清效價(jià)都有不同程度的增長,尤其是在第4次免疫后,其抗血清效價(jià)提高到81 000左右,最終選擇3號大白兔的血清作為捕獲抗體。

        2.2 抗體純化與檢測

        抗體純化與Western Blot免疫檢測結(jié)果見圖2。

        圖2 抗體純化與Western Blot免疫檢測Fig.2 Antibody purification and immunologic detection of Western Blot

        由圖2A可知,圖中出現(xiàn)兩條清晰的條帶,一條大小為55 kDa,為重鏈帶。另一條大小為26 kDa,為輕鏈帶。且聚丙酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)中沒有明顯的雜帶,說明其純化效果好。取志賀氏菌菌體懸液進(jìn)行12%SDS-PAGE,轉(zhuǎn)聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜后用純化后的抗血清進(jìn)行Western Blot免疫檢測,結(jié)果如圖2B所示。從圖中可以看出,每個(gè)菌株都出現(xiàn)了多條條帶,說明制備的志賀氏菌多克隆抗體對菌體有較好的識別能力,同時(shí)說明志賀氏菌菌株中有多個(gè)蛋白可以刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

        2.3 雙抗夾心體系

        棋盤滴定優(yōu)化結(jié)果見表1。

        表1 棋盤滴定法優(yōu)化OD結(jié)果Table 1 OD results of checkerboard titration

        從表1可以看出,當(dāng)捕捉抗體和檢測抗體的濃度分別為3.125 g/mL和2.5 μg/mL時(shí),測定的OD值為1.007,這個(gè)數(shù)值在所有OD值中最接近1。表明該體系志賀氏菌多克隆抗體作為捕獲抗體的最佳包被質(zhì)量濃度為3.125 g/mL,辣根過氧化物酶標(biāo)記志賀氏菌多克隆抗體作為檢測抗體的最佳稀釋質(zhì)量濃度為2.5 μg/mL。

        2.4 雙抗夾心體系標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

        根據(jù)雙抗夾心體系優(yōu)化的結(jié)果,最終確定的工作條件:捕獲抗體的包被量為0.3125 g/孔,4℃下包被過夜,0.5%脫脂乳粉封閉液封閉,37℃封閉1 h,加入志賀氏菌菌液,從1×107cfu/mL開始用PBS緩沖液10倍梯度進(jìn)行稀釋,100 μL/孔室溫20℃下反應(yīng)1 h,加入酶標(biāo)抗體,37℃孵育1 h,37℃顯色15 min。最后用終止液終止反應(yīng),用酶標(biāo)儀在450 nm下讀取吸光度值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖3。根據(jù)計(jì)算可得線性方程為y=6×10-7x+0.142,根據(jù)方程可計(jì)算檢測限(limit of detection,LOD)為4.12×104cfu/mL,檢測曲線的線性范圍為 4.12×104cfu/mL~3.4×106cfu/mL。

        圖3 志賀氏菌雙抗夾心ELISA標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard curve line of double antibody sandwich ELISA

        2.5 雙抗夾心體系的特異性

        在雙抗夾心ELISA體系中檢測大腸埃希氏菌、鼠傷寒沙門氏菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌及副溶血弧菌,同時(shí)檢測陰性對照與陽性對照志賀氏菌,結(jié)果如圖4所示。

        由圖4可知,志賀氏菌陽性對照正常顯色并檢出,而其它菌株均不顯色。說明建立的雙抗夾心ELISA體系與大腸埃希氏菌、鼠傷寒沙門氏菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌及副溶血弧菌無交叉反應(yīng)性,具有良好的特異性。

        圖4 檢測不同菌屬菌株的交叉反應(yīng)Fig.4 detection of the cross-reaction of different strains of bacteria

        2.6 扇貝樣品人工接種志賀氏菌檢測

        扇貝樣品人工接種志賀氏菌檢測試驗(yàn)結(jié)果見表2。

        表2 雙抗夾心ELISA檢測扇貝中人工接種的志賀氏菌Table 2 Detection of Shigella in artificial inoculation of scallop by sandwich ELISA

        由表2可以得出,當(dāng)樣品增菌培養(yǎng)5 h時(shí),取樣經(jīng)雙抗夾心體系檢測獲得試驗(yàn)組和對照組OD值,根據(jù)ELISA檢測判斷標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)接種量為0.1、1 cfu/100 g時(shí),試驗(yàn)組/對照組<2.1,結(jié)果為陰性,當(dāng)接種量為10 cfu/100 g時(shí),呈弱陽性。增菌培養(yǎng)10 h取樣檢測時(shí),接種量為0.1 cfu/100 g和1 cfu/100 g的扇貝樣品試驗(yàn)組/對照組<2.1,結(jié)果為陰性,接種量為10 cfu/100 g的扇貝樣品試驗(yàn)組/對照組≥2.1,可檢測到志賀氏菌的存在。當(dāng)增菌培養(yǎng)20 h時(shí)取樣檢測,接種量為0.1 cfu/100 g、1 cfu/100 g和10 cfu/100 g的扇貝樣品試驗(yàn)組/對照組≥2.1,結(jié)果均為陽性。因此建立的雙抗夾心ELISA檢測體系的檢測樣品,經(jīng)過10 h后增菌志賀氏菌檢出限(LOD)為105cfu/mg。

        3 結(jié)論

        以志賀氏菌多克隆抗體為捕獲抗體進(jìn)行包被,以HRP標(biāo)記抗志賀氏菌多克隆抗體作為檢測抗體,建立了志賀氏菌的雙抗夾心ELISA檢測體系,建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較好,R2=0.999 4,檢測限(LOD)為 4.12×104cfu/mL,檢測曲線的線性范圍為4.12×104cfu/mL~3.4×106cfu/mL。在扇貝樣品的添加試驗(yàn)中,建立的雙抗夾心ELISA方法進(jìn)行檢測,接種量105cfu/mg的樣品在培養(yǎng)10 h后可檢出陽性結(jié)果,表明本方法具有良好的靈敏度與特異性。

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