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河豚毒素生物检测法与荧光光度法的比较研究 荧光分光度法原理

发布时间:2019-01-25 07:30:11 浏览数:

  摘要:为了比较生物检测法和荧光光度法检测河豚毒素(TTX)的性能,使用昆明系小鼠与荧光光度法同时检测10份织纹螺(Nassarius semiplicatus)中河豚毒素的含量。结果表明,荧光光度法与生物检测法之间具有较好的相关性。小鼠死亡时间的倒数与TTX的注射量间的线性方程为y=0.006 97x+0.003 68,r=0.995,精密度为7.4%~10.9%,回收率为90.5%。荧光光度法中TTX的浓度与荧光强度间的线性方程为y=318.09x+8.60,r=0.999,精密度为3.1%~6.6%,回收率为98.7%。荧光光度法测定结果稳定,受外界因素影响小,且速度快,灵敏度高,在河豚毒素的定量检测及预防河豚毒素中毒方面有广泛的应用前景。
  关键词:织纹螺(Nassarius semiplicatus);河豚毒素;荧光分光光度法;小鼠生物检测法
  中图分类号:S965.225;O657.34 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2012)07-1450-03
  
  Comparison of Bioassay Method and Fluorescence Spectrophotometry in Determining Tetrodotoxin
  
  ZHENG Dian-yuan,XIA Yi-yi,DING Zhan-ping
  (Lianyungang Teacher’s College / Lianyungang Key Lab of Applied Biotechnology, Lianyungang 222006, Jiangsu,China)
  
  Abstract: For comparising the performance of bioassay method and fluorescence spectrophotometry in determining tetrodotoxin(TTX), the concentrations of TTX in 10 Nassarius semiplicatus were determined by bioassay method and fluorescence spectrophotometry, respectively. The results showed that the fluorescence spectrophotometry was remarkably correlated to bioassay method. The linear equation of the bioassay method was y=0.006 97x+0.003 68, r was 0.995, the precision of the bioassay method was from 7.4% to 10.9%, and recovery was 90.5%. The linear equation of the fluorescence spectrophotometry was y=318.09x+8.60, r was 0.999, the precision of the fluorescence spectrophotometry was from 3.1% to 6.6%, and recovery was 98.7%. As the fluorescence spectrophotometry was rapid and highly sensitive, it would play an important role in quantitatively detecting tetrodotoxin and effectively preventing from tetrodotoxin.
  Key words: Nassarius semiplicatus; tetrodotoxin; fluorescence spectrophotometry; mice bioassay method
  
  河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)是一种剧毒的生物碱类天然神经毒素,为典型的神经通道阻断剂[1],主要作用于肌肉神经生理活动[2],由于该药具有相当强的镇痛作用,不产生耐药性[3],因此极有可能成为新的局部麻醉药和戒除药物依赖性的药物。目前市场上的河豚毒素主要从河豚鱼的卵巢和肝脏组织中提取,另外织纹螺(Nassarius semiplicatus)等贝类也出现了季节性富集TTX[4,5],从而拓展了河豚毒素的来源,另一方面也对海产品带来了安全风险[6-8],因此对海产品中的TTX的检测,对于渔业生产及新药开发都有重要意义。
  TTX的检测主要有生物检测法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法、毛细管电泳法等[8-10]。由于小鼠生物测定法具有快速、简单的特点,成为目前检测TTX的主要方法,但由于小鼠个体差异,结果准确性较差,同时小鼠对TTX缺乏特异性。荧光光度法特异性相对较强,误差较小,但来自样品的荧光物质也有干扰,因此在实际应用中各有利弊。对两种方法的比较研究,国内外未见相关报道,我们应用小鼠生物测定法和荧光光度法分别对TTX进行检测,从而为海产品中TTX的检测提供理论基础。
  1 材料与方法
  1.1 仪器与试剂
  970CRT型荧光分光光度计(上海分析仪器总厂),PHS-3C型数字型酸度计(上海理达仪器厂)。河豚毒素标准品(河北省水产公司);Tris、NaCl、NaOH(上海国药集团)。以上试剂除说明外均为分析纯。实验使用去离子水,使用前检查确定不含荧光杂质。
  1.2 小鼠生物检测法
  依据日本官方检测河豚毒素的小鼠生物检测法, 采用目前通用的小鼠单位(MU)定义:30 min 内杀死1只20 g左右雄性ddy品系的小鼠毒素量(1 MU=0.22 μg TTX)[9]。腹腔注射小鼠, 观察小鼠的药物反应, 必须出现河豚毒素中毒的典型症状, 停止呼吸作为判断死亡的标准。由于ddy小鼠不易获得,本试验采用昆明ICR小鼠[11]。
  1.3 荧光分光光度法
  TTX在碱性条件下加热生成2-羟基-6-羟甲基-8-羟基喹唑琳(也称C9碱),C9碱在370 nm激发,于495 nm处出现特征峰,荧光强度反映TTX的含量。激发狭缝为10 nm,发射狭缝20 nm。速度为500 nm/min。
  1.4 标准曲线的绘制
  1.4.1 小鼠生物检测法 取1 mg TTX标准品溶解于10 mL容量瓶中, 制得浓度为0.1 mg/mL的标准品储备液,分 别 吸 取0.030、0.035、0.040、0.045、0.050、0.055、0.060、0.065ml 储备液稀释至 10 mL, 浓度范围为300~650 mg/mL,每个浓度取 4 个平行,分别腹腔注射 19.5~20.5 g 体重的昆明 ICR 品系雄性小鼠, 注射剂量为 1 mL,记录死亡情况及时间。根据死亡时间倒数与小鼠单位体重河豚毒素注射剂量绘制标准曲线。
  1.4.2 荧光分光光度计法[12] 溶液配制:20 μg/mL TTX储备液:取1 mg TTX标准品溶解于1 mL重蒸水中,取200 μL 定容至10 mL;16 mol/mL NaOH储备液:取16 g NaOH 加水溶解,用水定容至25 mL;Tris-HCl缓冲液:取2.42 g Tris-HCl (pH 7.4)、5.85 g NaCl、0.475 g MgCl2、加水溶解,用水定容至1000 mL; 0.01~1.7 μg/mL TTX碱解体系。
  1.5 河豚毒素的检测及回收试验
  采用乙酸法提取TTX,织纹螺经水洗后,去壳,取螺肉10 g,捣碎后与100 mL 0.1 mol/L HAc充分混合[13],再煮沸10 min,调节pH至3.0,12 000 r/min离心10 min,取上清液,沉淀物用上述方法再提取2次,合并滤液,减压浓缩,再用氯仿抽提。浓缩液中再加入10%的苦味酸,经煮沸后立即过滤,冷却后结晶出TTX的苦味酸盐,晶体再用热水溶解,氨水调节pH至9.0,冷却后过滤,将沉淀用水洗涤,再溶于0.1 mol/L HAc中备用。四角蛤蜊(Mactra veneriformis)中添加一定量的TTX,用上述方法进行添加回收试验。
  2 结果与分析
  2.1 生物测定法
  2.1.1 生物测定法标准曲线的绘制 结果如图1所示,线性方程为y=0.006 97x+0.003 68,r=0.995。自然界中尚存在诸如PSP等贝类毒素也可使小鼠出现TTX中毒的类似症状, 因此小鼠检测有误差干扰。同时不同个体的生理状况的差异也影响到检测的准确性。另外, 小鼠生物测定法检测限较高, 本试验检出限为0.2 μg/mL,其中以小鼠死亡时间6~8 min相对准确,也影响该方法对微量TTX的检测。
  
  
  2.1.2 小鼠生物测定法的精密度及加标回收试验 分别给小鼠注射低、中、高3个浓度(300、500、650 ng/mL)的TTX,按照试验方法进行操作,在1 d内分别测定5份样品的TTX,计算日内精密度。每天各测定一份样品连续测定5 d(n=3),计算日间精密度。以四角蛤蜊为材料,开展低、中、高3个浓度(300、500、650 ng/mL)的添加回收试验。结果见表1。
  
  2.2 荧光光度法测定结果
  2.2.1 荧光光度法标准曲线的绘制 标准曲线如图2所示,线性方程为y=318.09x+8.60, r=0.999,n=3,线性范围为0.03~1.70 μg/mL,检测限为0.015 μg/mL。
  
  2.2.2 荧光光度法的稳定性测试 配制浓度为0.5 μg/mL的TTX碱解体系,按照上述实验方法操作,放置0、30、60、90、120 min测定荧光强度,结果表明,在2 h内荧光强度稳定。但反应体系在氙灯照射下,荧光强度在15 min后迅速下降。试验应在15 min内完成,此时的误差小于5%。
  2.2.3 荧光分光光度计法精密度及加标回收试验 平行配制低、中、高3个浓度(0.05、0.70、1.30 μg/mL)的TTX碱解体系,按照上述方法,在1 d内分别测定5份样品荧光强度,计算日内精密度。每天各测定一份样品连续测定5 d,计算日间精密度(n=3),以四角蛤蜊为材料,开展低、中、高3个浓度(0.05,0.7,1.3 μg/mL)的TTX碱解体系,测定回收率,结果见表2。
  
  
  2.3 方法比较
  2.3.1 方法相关性检验 对上述2种方法检测TTX标准溶液结果进行相关性检验,得到的回归方程为y=23.090x-274.062,r=0.996,F=1131.828,P0.001<0.01。说明用小鼠生物测定和荧光光度计法检测TTX标准溶液呈极显著相关。
  2.3.2 结果相关性检验 对2种方法检测织蚊螺提取液的结果进行相关性检验,10份不同织纹螺样品分别用小鼠生物测定法和荧光光度法进行检测,结果见表3。
  得到的线性方程为y=0.535x+6.734,r=0.716,F=8.430,P=0.020<0.05。说明用生物测定法和荧光光度法检测样品TTX呈显著相关。荧光光度法检测值高于生物测定法,其原因是:①样品提取液中可能存在着一些使检测结果偏高的荧光物质[14],如蛋白质;②织纹螺提取液中存在一定量的河豚毒素衍生物,如河豚酸(tetrodonic acid)、4-表河豚毒素(4-epitetrodotoxin)、脱水河豚毒素(anhydrotetrodotoxin)等[15],它们可以产生荧光物质,但它们的毒力要远低于河豚毒素甚至无毒[16]。
  荧光光度法的精密度及回收率都大于小鼠生物检测法,由于是平行试验,提取方法引起的误差相对较小,因此精密度的差别主要是由于小鼠个体差异引起的。同样,回收率的差别也可归于小鼠个体差异。因此小鼠生物测定法测定TTX过程中,应选择生理状态一致的个体,同时应进行个体重量校正,以最大程度减小试验误差。
  3 小结与讨论
  小鼠生物检测法与荧光光度法检测样品中的TTX的含量都有较高的准确性,但前者易受其他毒素[17]及小鼠个体间差异的影响,后者对检测物中TTX的纯度要求高,易受检测物中荧光杂质的影响。2种方法有较好的相关性,可以根据实际情况及对样品检测限要求的不同采用不同的方法。
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