文章編號：1674-2419（2024）02-0201-04

作者簡介：連恩曉（1994.3- ），女，山東煙臺人，漢，碩士研究生學(xué)歷。張家港市塘橋鎮(zhèn)綜合服務(wù)中心助理農(nóng)藝師。主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：lianenxiao@sina.com。

摘" 要：食品安全問題是關(guān)系到公眾健康的重大問題，例如食源性致病微生物污染、毒素產(chǎn)生、抗生素濫用、食品添加劑過度使用、重金屬離子污染、農(nóng)獸藥殘留和有害物質(zhì)非法添加等。因此，快速、靈敏、可靠的食品有害物質(zhì)檢測對于食品安全的防控具有極其重大的意義。核酸適體是一種可與靶標(biāo)高親和力、高特異性結(jié)合的單鏈核酸，能有效識別食品有害物質(zhì)，在食品安全檢測新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。文章詳細(xì)介紹核酸適體以及核酸適體傳感器監(jiān)測機(jī)制，并闡述核酸適體在抗生素、農(nóng)藥以及其他物質(zhì)的檢測功能，展望核酸適體傳感器的發(fā)展，希望為水產(chǎn)食品安全分析和核酸適體研究發(fā)展提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：核酸適體；水產(chǎn)食品安全；傳感器

中圖分類號：TS254；S986文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

海鮮被認(rèn)為是動物蛋白的重要來源，約占全球動物蛋白攝入量的約17%，占所有蛋白質(zhì)的6.7%。很大一部分人群依靠漁業(yè)來滿足其生計和營養(yǎng)需求。然而，隨著人類活動的不斷增加，水生生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)藥、抗生素和重金屬等污染物的水平正以驚人的速度上升。通過持續(xù)地生物濃縮和生物放大過程，這些污染物在魚類體內(nèi)濃度已經(jīng)變得極高。而這些受污染的海產(chǎn)品將最終被人類食用，嚴(yán)重威脅人類生命健康。此外，海產(chǎn)品的致病性污染、隨后產(chǎn)生的微生物毒素以及為延長產(chǎn)品保質(zhì)期而使用的防腐劑，也進(jìn)一步對人類健康構(gòu)成風(fēng)險。因此，為了最大限度地減少健康風(fēng)險和確保食品安全，對污染物的有效檢測和監(jiān)測更加重要。文章通過對核酸適體的研究，探討其在水產(chǎn)食品安全分析中的應(yīng)用，也希望能為核酸適體的研究與發(fā)展提供新的思路。

1" 核酸適體概述

核酸適體，通常是由25～80個核苷酸組成的單鏈DNA或者RNA片段，是具有選擇性結(jié)合特定靶標(biāo)的功能性核酸，也是生物傳感中主要生物識別元件之一。自從1990年，Ellington和Tuerk通過指數(shù)富集配體系統(tǒng)化體外篩選技術(shù)（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment，SELEX）得到核酸適體后，越來越多的功能性核酸被發(fā)現(xiàn)。與抗體相比，核酸適體通過不同堿基序列而產(chǎn)生不同的二級結(jié)構(gòu)和構(gòu)型，從而更穩(wěn)定地與靶標(biāo)分子產(chǎn)生特異性結(jié)合。其優(yōu)點是特異性更高，親和力更強(qiáng)，靶標(biāo)分子范圍廣，易于合成，檢測成本更低。核酸適體能選擇性地與特定目標(biāo)，比如與蛋白質(zhì)、病毒、抗生素等目標(biāo)物高選擇性、高特異性結(jié)合，是檢測靶標(biāo)、分子識別的有效手段。目前核酸適體篩選方式多種多樣，例如CE-SELEX，磁珠-SELEX等，在分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及生物技術(shù)等多個領(lǐng)域應(yīng)用。其中，本身不具備熒光特性的核酸適體與熒光標(biāo)記物構(gòu)建的傳感器，能快速、靈敏、高效地檢測出與核酸適體結(jié)合的靶標(biāo)物質(zhì)的濃度，從而更廣泛應(yīng)用于食品安全分析中。

2" 核酸適體傳感器監(jiān)測機(jī)制

目前，使用的核酸適體傳感器主要分為光學(xué)與電化學(xué)兩種類型。從光學(xué)傳感器的角度來看，所用的檢測方法包括內(nèi)濾效應(yīng)（IFE）、表面能量轉(zhuǎn)移（SET）、光致電子轉(zhuǎn)移（PET）以及熒光共振能像轉(zhuǎn)移（FRET）等。其中，內(nèi)濾效應(yīng)則指當(dāng)受體或者是供體的熒光體濃度過大時，在與其他吸光物質(zhì)共存的條件下，兩者相互激發(fā)或者光譜重疊，從而出現(xiàn)熒光減弱的情況；表面能量轉(zhuǎn)移則是指供體與金屬納米受體所發(fā)生的非輻射能量轉(zhuǎn)移；光致電子轉(zhuǎn)移則是在光誘導(dǎo)的基礎(chǔ)下，讓供受體之間的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移從而出現(xiàn)熒光猝滅或者是恢復(fù)的情況；光共振能像轉(zhuǎn)移指供體與受體近距離聚集時，供體的熒光能量則向受體轉(zhuǎn)移，受體則出現(xiàn)熒光猝滅的情況。從電化學(xué)傳感器的角度來看，主要是固定電極表面的適體，根據(jù)其與目標(biāo)分析物之間的結(jié)合強(qiáng)度來判斷實際的電流、電壓、電位信號等參數(shù)的傳感平臺，常用的檢測方法包括阻抗法、伏安法、電化學(xué)發(fā)光法等。其中，伏安法主要是測定電流，阻抗法主要是測定阻抗信號，電化學(xué)發(fā)光方法主要是測定電化學(xué)方式產(chǎn)生發(fā)光強(qiáng)度。通常以量子點標(biāo)記的適體與相應(yīng)的互補(bǔ)鏈組成雙鏈DNA，由于接入目標(biāo)物對核酸適體具有一定的親和性，從而出現(xiàn)雙鏈DNA解旋，根據(jù)前后出現(xiàn)的熒光變化或者是電化學(xué)信號的變化，來計算目標(biāo)物對應(yīng)的濃度。

3" 核酸適體傳感器在水產(chǎn)食品安全分析中的應(yīng)用

3.1" 檢測抗生素

核酸適體傳感器在抗生素檢測中應(yīng)用廣泛。若水產(chǎn)動物長期服用抗生素，會導(dǎo)致水產(chǎn)食品中殘留低劑量的抗生素，時刻危害人類健康。以往在抗生素檢測中使用的色譜檢測法，存在多步驟的提取程序、緩慢的反應(yīng)時間、儀器采購成本高和操作要求高的關(guān)鍵限制。此外，龐大的基礎(chǔ)設(shè)施和對分析技術(shù)專業(yè)知識的高要求給現(xiàn)場測試帶來了挑戰(zhàn)，阻礙了傳統(tǒng)分析技術(shù)的大規(guī)模推廣，很難滿足新時期快速檢測水產(chǎn)食品安全性的檢測需求。運用核酸適配體傳感器，對抗生素快速準(zhǔn)確的分析則顯得非常關(guān)鍵。在實際生活中，卡那霉素食用過量會出現(xiàn)腎毒性、呼吸衰竭等嚴(yán)重情況，高會蓮等人以LA3+摻雜的硫化鎘的量子點核酸適體傳感器檢測食品中的卡那霉素，將其吸附于玻碳電極的表面，親和卡那霉素的核酸適體與玻碳電極的互補(bǔ)鏈構(gòu)成雙鏈DNA，從而構(gòu)建基于電化學(xué)發(fā)光方法的卡那霉素適配體傳感器，并引入氧化血紅素，放大電化學(xué)信號，使得傳感器檢測靈敏度上升。與單一的硫化鎘量子點核酸適體傳感器相比較而言，加入LA3+之后的傳感器檢測穩(wěn)定性更好，選擇性更優(yōu)。

3.2" 農(nóng)藥殘留檢測

不合理的使用農(nóng)藥，如樂果、二嗪農(nóng)、馬拉硫磷等藥物，對水體及生態(tài)環(huán)境造成污染的同時，也會影響水產(chǎn)食品質(zhì)量。目前，農(nóng)藥檢測技術(shù)眾多，其中通過核酸適體傳感器來檢測水產(chǎn)食品中農(nóng)藥殘留，在實現(xiàn)特異性檢測的同時，檢測效率也更高。MAJID等人通過合成適配體來檢測二嗪農(nóng)殘留量，在水產(chǎn)食品安全檢測中得到很好的應(yīng)用。當(dāng)適配體上附著氧化石墨烯時，F(xiàn)RET檢測機(jī)制下出現(xiàn)明顯的熒光猝滅現(xiàn)象；當(dāng)在偶聯(lián)物中加入二嗪農(nóng)時，此時氧化石墨烯與適配體相互分離，顯示熒光恢復(fù)。根據(jù)檢測結(jié)果來看，檢測限度為0.13 nmol/L，線性范圍為1.05 nmol/L～206 nmol/L。Bai等人將有機(jī)磷農(nóng)藥的適配體吸附于金納米粒子表面，避免金納米粒子在高濃度的鹽溶液中大量聚集，確保溶液穩(wěn)定。之后，加入目標(biāo)物，適配體從目標(biāo)物AuNPs上脫落，使得AuNPs大量聚集，此時溶液的顏色變化趨勢為紅色－紫色－藍(lán)色。此檢測方式下，可同時檢測甲胺磷、毒死蜱、伏殺硫磷等有機(jī)磷農(nóng)藥，檢測反應(yīng)時間25 min，回收率最高可達(dá)135%，也為農(nóng)藥殘留多重檢測提供了簡單快速的方法。

3.3" 其他物質(zhì)檢測

內(nèi)源性E2在地表水中被檢出，是一種典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，對食品安全也造成一定的影響。韋慶益等人基于AuNPs搭建熒光適配體傳感器來檢測E2。E2核酸適體通過煙酰胺反應(yīng)連接到量子化適配體傳感器上，AuNPs的加入使得其與核酸適體相互靠近，從而出現(xiàn)FRET熒光猝滅。E2加入后，核酸適配體與E2之間具有較強(qiáng)的親和力，導(dǎo)致核酸適體從AuNPs表面脫離，熒光恢復(fù)。且熒光恢復(fù)的強(qiáng)度與E2濃度成正比，來實現(xiàn)定量檢測E2。該傳感器的建立能針對水環(huán)境中的E2實現(xiàn)定量檢測，且檢測結(jié)果與高效液相色譜法的測定結(jié)果一致，也說明核酸適體傳感器在水環(huán)境中檢測同樣具有良好的適應(yīng)性。另外，水生生物體內(nèi)的重金屬在長期積累轉(zhuǎn)化中，也會對人體健康造成極大的影響。WANG等人使用核酸適體生物傳感器針對某水產(chǎn)養(yǎng)殖水源中的Hg2+進(jìn)行檢測。在實際檢測水源中Hg2+的含量結(jié)果表明，該傳感器的回收率為87.21%～114.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%～3.8%。該方法同時利用Sx2-結(jié)合Hg2+的能力及適配體對Hg2+的富集效果的方法，此種識別策略的協(xié)同作用顯著提高Hg2+檢測的靈敏度。

4" 總結(jié)

綜上，基于適配體的生物傳感器已經(jīng)成為一種用于檢測各種分析物的穩(wěn)定可靠的分析工具。這些核酸適體不僅能識別小分子到大蛋白甚至整個細(xì)胞，還具有高度的特異性。因此，這些核酸適體，可有助于開發(fā)新的診斷和生物傳感工具，檢測多種污染物，包括重金屬、抗生素、農(nóng)藥、病原體和生物毒素等。核酸適配體的生物傳感器技術(shù)逐漸成熟，提高了目標(biāo)物檢測的穩(wěn)定性和靈敏度的同時，使水產(chǎn)食品檢測更加高效、便捷，也為其商業(yè)化推廣奠定了基礎(chǔ)。

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Application of nucleic acid aptamers in aquatic food safety testing

LIAN Enxiao

（Zhangjiagang City Tangqiao Town Comprehensive Service Center， Zhangjiagang 215632， Jiangsu China）

Abstract：Food safety is a major issue related to public health， such as food-borne pathogenic microbial contamination， toxin production， antibiotic abuse， overuse of food additives， heavy metal ion contamination， pesticide and veterinary drug residues， and illegal addition of harmful substances. Therefore， rapid， sensitive and reliable detection of harmful substances in food is of great significance for the prevention and control of food safety. Nucleic acid aptamers， a kind of single-stranded nucleic acid that can bind to the target with high affinity and high specificity， can effectively recognize harmful substances in food， and play an important role in the development and application of new food safety detection technologies. The article describes in detail the monitoring mechanism of aptamers and aptamer sensors， and describes the function of aptamers in the detection of antibiotics， pesticide residues and other substances， and looks forward to the development of aptamer sensors in the hope of providing a certain reference value for the analysis of aquatic food safety and the development of aptamer research.

Keywords：aptamer; aquatic food safety; sensors