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苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取工艺的优化

时间:2022-10-24 11:10:04 来源:网友投稿

zoޛ)j馑! D,BH�uyי^uiGo8]4]m5N4MiMxӍZ教育厅科研重点项目(编号:13ZA0157)。

作者简介:林 巧(1978—),女,硕士,副教授,主要从事食品生物技术与微生物研究。E-mail:13778672269@163.com。

苦荞麦会在贮藏加工过程中污染黄曲霉毒素,黄曲霉毒素毒性极强,远远高于氰化物、砷化物和有机农药的毒性,其中以黄曲霉毒素B1毒性最大。ELISA试验是一种特异性强,敏感性高,重复性好的试验方法。本试验采用ELISA检测苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1,为了加强黄曲霉毒素的溶解度及扩散,有利于毒素的提取完全,利用超声波辅助提取。本试验研究了不同条件对苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取效果的影响,通过ELISA试剂盒对黄曲霉毒素B1含量进行测定,对提取方法中溶剂配比、料液比、超声时间、超声频率进行优化,从而得到黄曲霉毒素B1的最佳提取方法。

1 材料与方法

1.1 材料

苦荞麦麸:从西昌航飞科技发展有限公司采集苦荞麦麸皮粉。

1.2 仪器设备

酶标仪,美国热电公司生产;MS2型微量振荡器,德国IKA公司生产;微量移液器,芬兰雷勃公司生产;超声波细胞粉碎机,浙江宁波新芝生物科技股份有限公司生产;恒温培养箱,上海悦丰仪器仪表有限公司生产。

1.3 试剂

ELISA试剂盒,北京华安麦科生物技术有限公司;甲醇、无水乙醇、三氯甲烷、分析纯。

1.4 试验方法

1.4.1 空白溶剂加标回收试验 将溶剂甲醇和水按1 ∶ 9、8 ∶ 2、7 ∶ 3、6 ∶ 4、5 ∶ 5的比例配制。在空白提取溶剂中加入不同量的黄曲霉毒素B1标准品,使其每组最终浓度分别达到0.1、1.0、2.0 μg/L[1]。用ELISA法检测,同时做5组平行。按如下公式计算:

回收率=检测出AFB1的含量添加入的AFB1的含量×100%。 1.4.2 样品加标回收试验 将甲醇和水按1 ∶ 9、8 ∶ 2、7 ∶ 3、6 ∶ 4、5 ∶ 5的比例配制。准确称取2.0 g苦荞麦麸样品,装入25 mL具塞离心管中,准确加入 10 mL提取溶液,超声振幅为3Φ,超声萃取10 min,离心取上清液,即为待测样品提取液。测定原样品中黄曲霉毒素B1的含量,按1 ∶ 1比例加入浓度分别为0.1、1.5、5.0 μg/L的黄曲霉毒素B1标准品50 μL[2]。用ELISA检测。按如下公式计算:

回收率=总的AFB1含量-原样品中AFB1含量添加入AFB1的量×100%。

1.4.3 不同料液比对黄曲霉毒素B1提取的影响 用6 ∶ 4的甲醇作溶剂,准确称取2.0 g苦荞麦麸样品,装入25 mL具塞离心管中,按照料液比1 g ∶ 4 mL、1 g ∶ 5 mL、1 g ∶ 6 mL、1 g ∶ 7 mL、1 g ∶ 8 mL、1 g ∶ 9 mL加入溶剂,超声振幅为3Φ,超声波萃取10 min,离心取上清液,即为待测样品提取液[3],用ELISA检测。

1.4.4 不同超声时间对黄曲霉毒素B1提取的影响 选用提取溶剂比6 ∶ 4和料液比1 g ∶ 5 mL进行试验,准确称取2.0 g苦荞麦麸样品,装入25 mL具塞离心管中,准确加入10 mL提取溶液,超声波萃取,振幅为3 Φ,时间分别采用5、10、15、25、35、50 min,离心取上清液,即为待测样品提取液[4],用ELISA检测。

1.4.5 不同超声振幅对黄曲霉毒素B1提取的影响 采用最佳提取溶剂6 ∶ 4、料液比1 g ∶ 5 mL、超声时间15 min进行试验,准确称取2.0 g苦荞麦麸样品,装入25 mL具塞离心管中,准确加入10 mL提取溶液,超声波萃取,振幅分别为3、6、10、15、20 Φ,离心取上清液,即为待测样品提取液。用ELISA检测。

1.4.6 正交试验 根据正交试验原理,选取料液比(A)、超声时间(B)、超声振幅(C)对黄曲霉毒素B1提取影响显著的3个因素,每个因素3个水平,选用L9(33)正交表,并对数据进行极差分析,最后在一定水平范围内取最佳值[5]。正交试验因素与水平设计见表 1。

1.5 苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1含量的测定

1.5.1 样品处理 取经过上述超声处理后的提取溶剂 5 mL,加入10 mL三氯甲烷,振荡5 min,离心分层, 取出下层

表1 苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取工艺正交试验因素水平

水平

因素

A:料液比

(g ∶ mL) B:超声时间

(min) C:超声振幅

(Φ)

1 1 ∶ 4 10 10

2 1 ∶ 5 15 15

3 1 ∶ 6 20 20

三氯甲烷相;向上层水相中再加入10 mL三氯甲烷,按上述方法重复提取1次,合并三氯甲烷相;于50 ℃下水浴蒸干;加入2 mL样品提取液,溶解挥干物;再加入8 mL样品稀释液进行稀释;取稀释后液体待测。

1.5.2 加标准品/样本 将样本和标准品对应微孔按序编号,并记录标准孔和样本孔所在的位置,加入标准品或样本50 μL到对应的微孔中,加AFB1酶标物50 μL/孔,再加入AFB1抗试剂50 μL/孔,轻轻振荡混匀,用盖板膜盖板后置 37 ℃ 避光环境中反应30 min。

1.5.3 洗板 小心揭开盖板膜,将孔内液体甩干,用洗涤工作液300 μL/孔,充分洗涤5次,每次间隔30 s,用吸水纸拍干。

1.5.4 显色 加入底物液A液50 μL/孔,再加底物液B液50 μL/孔,轻轻振荡混匀,用盖板膜盖板后置37 ℃避光环境反应15 min。

1.5.5 测定 加入终止液50 μL/孔,轻轻振荡混匀,设定酶标仪于双波长D450 nm/D630 nm检测,在5 min内读完数据,测定每孔D值。

1.5.6 ELISA试验标准曲线 用ELISA标准品作标准曲线,标准品浓度分别为0、100、250、500、1 500、5 000 ng/L进行3次重复试验,取平均值。利用RIDAWIN软件分析得到标准曲线,结果如图 1。

2 结果与分析

2.1 空白溶剂加标回收试验

ELISA检测过程中会受到试剂、温度、仪器灵敏度等因素的影响。为了研究提取溶剂本身对ELISA的影响,比较不同溶剂的回收率。按照“1.4.1”节方法进行5次重复试验,取平均值。计算加标回收率,试验结果见表2。

表2 空白溶剂加标回收试验结果

提取溶剂

(甲醇 ∶ 水)

添加100 ng/kg

AFB1 1 000 ng/kg

AFB1 2 000 ng/kg

AFB1

检测值

(ng/kg) 回收率

(%) 检测值

(ng/kg) 回收率

(%) 检测值

(ng/kg) 回收率

(%)

9 ∶ 1 81.4 81.4 1 178.1 117.8 1 933.7 96.7

8 ∶ 2 82.5 82.5 1 196.3 119.6 1 893.3 94.7

7 ∶ 3 88.7 88.7 967.1 96.7 1 804.3 90.2

6 ∶ 4 109.2 109.2 877.1 87.7 1 780.2 89.0

5 ∶ 5 114.2 114.2 924.5 92.5 2 372.2 118.6

由表2可知,直接用不同溶剂配比进行加标试验,不同提取方法的回收率在81.4%~119.6%之间。根据回收率在70%~120%之间可行,结果表明,采用上述提取溶剂,并用ELISA检测是可行的。

2.2 样品加标回收试验

苦荞麦麸中可能含有某些干扰物质,对提取效果会有一定干扰。为了研究样品中干扰物质对苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取的影响,按照“1.4.2”节方法进行5次重复试验,取平均值,计算加标回收率,试验结果见表3。

表3 样品加标回收试验结果

提取溶剂

(甲醇 ∶ 水) 稀释10倍后样品中

AFB1的含量(ng/L)

添加100 ng/L 添加1 500 ng/L 添加5 000 ng/L

检测值(ng/L) 回收率(%) 检测值(ng/L) 回收率(%) 检测值(ng/L) 回收率(%)

9 ∶ 1 101.1 121.1 141.1 703.5 87.06 1 867.2 72.67

8 ∶ 2 139.2 134.2 129.2 687.4 82.37 2 315.8 89.85

7 ∶ 3 117.1 119.9 122.7 637.6 77.21 2 555.4 99.87

6 ∶ 4 102.1 108.1 114.1 735.2 91.22 2 430.9 95.19

5 ∶ 5 135.4 141.0 146.6 572.2 67.27 1 933.7 74.64

由表3可知,在甲醇 ∶ 水比例为9 ∶ 1、8 ∶ 2、7 ∶ 3、5 ∶ 5时回收率均达到120%以上,不符合回收率的可行标准[6],在甲醇 ∶ 水比例为6 ∶ 4时,回收率在91.22%~114.1%之间,最接近100%,回收率最好,即是黄曲霉毒素B1提取时,提取效果最好。因此宜采用甲醇 ∶ 水比例为6 ∶ 4的提取溶剂。

2.3 不同料液比对黄曲霉毒素B1提取的影响

不同的料液比对黄曲霉毒素提取有不同影响,选择甲醇 ∶ 水比例6 ∶ 4为提取溶剂,按照“1.4.3”节方法进行5次重复试验,取其平均值。试验结果见图2。

由图2可知,在料液比为1 g ∶ 5 mL时,测得的黄曲霉毒素B1的含量最高,表明在料液比为1 g ∶ 5 mL时,提取液的提取效果最好。产生该变化趋势的原因可能是,当料液比大于1 g ∶ 5 mL时,样品与溶剂的接触不够,不能充分溶解,导致黄曲霉毒素B1提取不完全;当料液比达到1 g ∶ 5 mL时,正好达到最佳溶解状态;当料液比小于1 g ∶ 5 mL时,黄曲霉毒素B1的溶解量减少,导致检测的含量减少,曲线呈下降趋势[7]。

2.4 不同超声时间对黄曲霉毒素B1提取的影响

采用不同的超声时间对黄曲霉毒素B1进行提取,按照“1.4.4”节方法进行5次重复试验,取其平均值。试验结果

见图3。

由图3可知,在超声时间为15 min时,提取的黄曲霉毒素B1含量最高,即是超声时间为15 min时,黄曲霉毒素B1提取效果最好。当超声时间低于15 min或高于15 min时,检测含量呈缓慢下降的趋势,即黄曲霉毒素B1提取含量减少。产生该变化趋势的原因可能是在超声时间低于15 min时,超声强度不够,苦荞麦中黄曲霉毒素B1溶解不完全;当超声时间为15 min时,苦荞麦中黄曲霉毒素B1提取达到较为完全的状态,含量最高,提取效果最好;当提取时间超过15 min时,由于苦荞麦在溶剂中浸泡时间过久,导致苦荞麦中黄曲霉毒素B1有少量降解的现象[8]。

2.5 不同超声振幅对黄曲霉毒素B1提取的影响

使用不同的超声振幅进行试验,按照“1.4.5”节方法进行5次重复试验,取其平均值,试验结果见图4。

由图4可知,随着超声振幅的增加黄曲霉毒素B1的含量维持在1 064.6~1 053.7 ng/L之间,苦荞麦中黄曲霉毒素B1含量相对稳定。超声振幅在15Φ时,苦荞麦中黄曲霉毒素B1含量最高,提取效果最好。产生该变化趋势的原因可能是当超声振幅小于15Φ时,苦荞麦中黄曲霉毒素B1溶解不够充分,造成少量差异;当超声振幅大于15Φ时,振幅过高造成黄曲霉毒素B1少量降解[9]。

2.6 苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取正交试验

按照“1.4.6”节方法进行正交试验,试验结果如表4。

表4 苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1提取正交试验结果

序号 A:料液比 B:超声

时间 C:超声

振幅 AFB1含量

(ng/L)

1 A1 B1 C1 1 012.5

2 A1 B2 C2 1 037.2

3 A1 B3 C3 1 026.9

4 A2 B1 C2 1 041.2

5 A2 B2 C3 1 060.8

6 A2 B3 C1 1 038.1

7 A3 B1 C3 1 023.1

8 A3 B2 C1 1 051.3

9 A3 B3 C2 1 032.8

k1 1 025.5 1 025.6 1 034.0

k2 1 046.7 1 049.8 1 037.1

k3 1 035.7 1 032.6 1 036.9

R 21.2 24.2 3.1

由表4 分析可知,3种因素对黄曲霉毒素B1提取效果影响大小依次为B>A>C,即超声时间>料液比>超声振幅。根据正交试验得到黄曲霉毒素B1含量,可以得出最优的提取条件为A2B2C2,即料液比为1 g ∶ 5 mL,超声时间为 15 min,超声振幅15Φ。

按照A2B2C2的最佳组合进行验证试验,同时进行3次平行试验。用ELISA检测后测得其含量为1 065.1 ng/L。

3 结论

根据国标GB/T 5009.23—2006《食品中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2的测定》、GB/T 18979—2003《食品中黄曲霉毒素的测定》中选择适当的溶剂配比进行空白加标回收试验,回收率在81.4%~119.6%之间,表明采用ELISA检测黄曲霉毒素B1是可行性。

正交试验结果表明,超声波提取苦荞麦麸中黄曲霉毒素B1的最佳工艺条件为溶剂配比6 ∶ 4,料液比为1 g ∶ 5 mL,超声时间为15 min,超声振幅15Φ。在此条件下提取黄曲霉毒素B1的含量为1 065.1 ng/L,高于同等条件下常规提取含量 1 055.0 ng/L。

此外,苦荞麦中黄曲霉毒素B1提取方法中因内部提取溶剂及外部环境因素等要求复杂,影响提取因素多,在实际工作中还应做其他条件的优化,如溶剂、温度、湿度、pH值等,因工作量大而时间有限,本试验仅对苦荞麦中黄曲霉毒素B1作初步的优化设计。

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