Page 283 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第5期

第 5 期 黄伟 等：化学发光光纤免疫传感器的研制及其对谷物中呕吐毒素的快速检测 277

面（图 3C，D）粗糙且出现了很多直径约为 30 nm的白 看出化学发光值达到最大且不再随时间的延长而增
色颗粒突起附着在光纤表面，与图 3A、B 的表征结果 长，表明此时免疫反应已经完成，确定免疫反应最佳
一致，说明 DON-BSA 成功固定在光纤表面，所制备 时间为60 min。
的光纤探针可用于后续DON的快速检测。 2.4 化学发光光纤免疫传感器的特异性和抗干
2.2 光纤探针的稳定性 扰性
光纤探针的稳定性对于评价该传感器的使用成 考虑到实际检测过程中谷物样品中真菌毒素的
本和检测效果至关重要。如图 4结果显示，相较于最 多样性，化学发光光纤免疫传感器对 DON 的特异性
初的响应值，第 30 天的化学发光响应值降低了大约 检测是十分必要的。因此，引入了几种常见的真菌
4 000，但剩余响应值仍在 11 000以上，仍可以保持在 毒素 AFB1、OTA、ZEN 进行特异性反应，所有真菌
一个较高的响应水平。因此，在检测过程中依然可 毒素质量浓度均为 1 μg/mL。从图 6A 可以看出，化
以实现 DON 的准确定量检测。这说明光纤上固定 学发光光纤免疫传感器仅对 DON 有明显的化学发
的 DON-BSA 在 4 ℃的 PBS 缓冲溶液中至少可以稳 光信号响应值，而对于其他真菌毒素的信号响应可
定保存 30 d，该结果有力证明了有效的共价固定策略 以忽略不计，这表明该传感器的信号 ΔCL 由特异性
可实现DON-BSA与光纤的紧密结合。 免疫反应产生，可特异性识别 DON。误差棒表示 3
次测定的标准偏差。
为进一步证明 ΔCL 信号是由化学发光光纤免疫
传感器对 DON 的特异性识别产生，并且确保复杂环
境对特异性检测的干扰极小，抗干扰实验将常见的
真菌毒素（AFB1、OTA、ZEN）以及谷蛋白和葡萄糖
分别作为干扰物与 DON 溶液进行混合，如图 6B 所
示，3 种混合溶液 AFB1 和 DON、OTA 和 DON、ZEN
和 DON 与无干扰物的 DON 溶液的 ΔCL值基本保持
一致，且谷物基质成分也对检测的干扰影响极小，证
明了化学发光光纤免疫传感器的抗干扰性较好。
图4 不同时间下光纤探针的稳定性 2.5 化学发光光纤免疫传感器的灵敏度测试
Fig.4 Stability of fiber optic probe at different time 在最优条件下，通过化学发光光纤免疫传感器
2.3 化学发光光纤免疫传感器的条件优化 对检测 DON 的灵敏度进行了分析。根据竞争免疫
为了保证化学发光光纤免疫传感器达到最佳的 原理，DON 浓度与 ΔCL 呈正相关。图 7A 中结果显
检测效果，需要对试验中可能影响结果的参数进行 示与预期保持一致，随着 DON质量浓度从 10 pg/mL
优化。在光纤探针构建过程中，涉及探针表面 DON- 增加到 10 μg/mL，ΔCL 明显增强，并且在 0.1~1 200
BSA 的浓度优化，如图 5A 所示，当 DON-BSA 质量 ng/mL 范围内线性响应关系良好。如图 7B 所示，线
浓度为 5 μg/mL 时有最大化学发光值，之后 DON- 性方程为 y=2697.72x−3641（其中 x 表示样品中目
2
BSA 浓度增加但化学发光值反而有所下降，这说明 标物浓度，y 表示化学发光信号的差值），R =0.997，
DON-BSA 浓度过高出现了空间位阻效应抑制了后 检出限为 62.7 pg/mL，远低于国家标准 GB 2761—
续免疫反应的进行。因此，DON-BSA 为 5 μg/mL 时 2017 中的要求（1 000 μg/kg)，可满足 DON 在各种基
具有最大固定效率。此外，在免疫反应过程中，考察 质中的检测需要。化学发光光纤免疫传感器的高灵
了溶液中 DON-Ab 的浓度，如图 5B 所示，DON-Ab 敏度可能与 3 个因素相关：（1）化学发光底物的高灵
质量浓度从 3 μg/mL 逐渐升高到 10 μg/mL 时，化学 敏度，低背景值；（2）较合理的完全抗原固定浓度保
发光值也随之升高，但 DON-Ab 浓度继续升高，化学 证了充足的结合位点，降低了空间阻抗效应；（3）光
发光值逐渐降低，推测是是由于光纤表面的完全抗 纤载体具有优异的光传导性，实现微环境内免疫反

原结合位点有限导致竞争反应效率下降，因此，将 10 应到化学发光信号的快速转化。
μg/mL 的 DON-Ab 确定为最佳质量浓度。免疫反应 表 1 为化学发光免疫传感器法与其他文献中报
时间也是重要参数之一，如图 5C所示，60 min时明显 道的 DON 快速检测方法的试验结果对比。由表 1可