作者:百檢網 時間:2022-03-15 來源:互聯網
為了對農產品中農藥殘留進行檢測,常規的儀器檢測方法往往檢測時間較長,且成本較高,并不適用于實際生產經營過程中農產品的快速檢測。酶抑制法作為一類快速篩查方法,可以對農藥殘留進行快速檢測,其中*關鍵的步驟是農藥殘留對酶的抑制效果的分析,但是游離酶由于穩定性差且在有機溶劑環境下不耐受,而固定化酶可以改善游離酶的缺陷,將酶固定于載體上,同時保留一定的催化活性。本文重點論述了固定化技術、載體及產品在農藥殘留檢測中的應用,為今后農藥殘留檢測固定化酶研究提供一定思路和方法。
吸附法:
吸附法是利用物理方法,將酶固定于載體上,可分為離子吸附、親和吸附及物理吸附。物理吸附是*常用的,通過氫鍵、范德華力、疏水相互作用將酶吸附在載體的表面[2]。例如Tallita等[3]將堿性磷酸酶(ALP)以物理吸附的方式固定在聚合物改性電*上制成的電化學傳感器可以用于檢測4-硝基酚(4-NP)。
包埋法:
包埋法是將酶固定在聚合物材料的網格結構或微囊結構等多空隙載體中。用于包埋的載體一般是殼聚糖、聚丙烯酰胺、瓊脂、海藻酸鈣等。該方法可以降低酶的滲出,同時酶與載體之間無化學鍵連接,保持了酶構象的穩定。然而,底物與酶反應時,會因為包埋結構的特殊性導致底物無法通過保護層而與酶進行反應,這是目前包埋法固定酶的主要缺點之一。同時,僅以物理方法包覆酶可能導致酶的負載效率低[4]。
應用較為廣泛的包埋法是溶膠-凝膠法,Du等[5]用正硅酸乙酯和納米金顆粒(GNPs)制成了用于包埋酶的溶膠-凝膠復合材料,將乙酰膽堿酯酶(AChE)包埋其中制成生物傳感器,對有機磷農藥進行檢測。在抑制率10%時久效磷的檢出限為0.6 ng/mL,且具有良好的重現性和穩定性。
但由于溶膠-凝膠法包埋過程中酶容易失活[6],因此一些新的包埋技術也被逐漸研究,江南大學孔軍等[7]在研究酶的固定化時發明了一種新的包埋技術,以缺陷型釀酒酵母孢子微膠囊將酶固定化。該方法利用基因工程技術將酶以包埋法形式固定,對比溶膠-凝膠法,可以減少因包埋過程中引入有機溶劑對酶活性造成的損失。
共價結合法:
由于酶的表面存在很多游離基團,如羧基、氨基、巰基等可以與載體表面基團發生化學反應生成共價鍵,以此原理固定化酶的方法為共價結合法。AChE上含有氨基,因此Khaldi等[8]將單晶硅表面羧基化后,通過酰胺鍵將AChE共價連接至羧基端。Tallita等[3]同樣將電*上的羧基活化后,與堿性磷酸酶(ALP)以形成酰胺鍵的方式進行固定化,制成的電化學傳感器可對有機磷農藥進行靈敏檢測。
另外還有研究者利用酶表面的羧基進行固定化,Jiang等[9]將膠體金納米顆粒和重氮樹脂固定于對氨基苯磺酸修飾后的玻碳電*表面,形成基質復合膜,用于乙酰膽堿酯酶的固定。類似的基于形成化學共價鍵的方式固定化可以使酶與載體結合緊密,不易從載體表面脫落。但是由于酶與載體以共價鍵結合后可能會導致酶的空間構象發生變化,對酶活會造成不同程度的損失。因此以共價結合法固定酶時應該考慮到該缺陷。
交聯法:
交聯法是利用交聯劑與酶蛋白進行交聯,通過形成穩定的三維交聯網架結構將酶固定。如果交聯的是相同的官能團,則被稱為同雙功能交聯劑,例如戊二醛。若交聯劑連接的是不同的基團則該種交聯劑被稱為異雙功能試劑[10]。
交聯法固定化酶中,戊二醛試劑[11]被廣泛使用。毛罕平等[12]使用戊二醛將AChE交聯在紙制微流控系統中用于檢測對硫磷,檢測線性范圍在1.0×10-7-1.0×10-5 g/mL內,檢出限為3.3×10-8 g/mL。與其它固定化酶方法相比,戊二醛在交聯酶時用量較大,當用量大于一定閾值后會使酶失活。Sun等[13]用戊二醛作為交聯劑,采用交聯法和溶膠-凝膠包埋法兩種不同的固定化方法將AChE固定在殼聚糖膜上,結果表明用戊二醛作為交聯劑固定化酶的活性明顯低于溶膠-凝膠包埋法。所以采用交聯法固定化酶時需要優先考慮交聯劑的類型是否會對酶造成毒害作用。
氨基酸置換法:
利用對蛋白質進行定點誘變的基因工程技術可以直接改變酶的性質,這種蛋白質性質的變化還可以用于酶的固定化,提高酶的催化性能[14]。即在酶蛋白上合適位點,置換某個氨基酸,突變后的酶蛋白通過該突變氨基酸特殊的側鏈基團控制固定酶的方向。Li等[4]通過迭代飽和誘變(ISM)方法篩選得到催化活性*高的甲基對硫磷水解酶(MPH)突變產物,實驗證明突變酶可以對甲基對硫磷進行高效地水解,以誘變方法得到突變酶的思路可以借鑒到對農藥殘留檢測當中。但關于這方面的報道還較少,需要進一步研究其實用性。
生物素-親和素親和法:
生物素-親和素親和法基于生物素與親和素高效專一性、*強的親和力可以把酶蛋白與生物素結合成融合蛋白以后,再將融合蛋白固定在親和素包被的材料中。Zhang等[15]制備了一種基于生物素-鏈霉親和素耦聯合成方法的免疫傳感器用于檢測細胞因子IL-6的濃度變化,與共價結合方法相比,該方法可以增加固定在載體表面的抗體數量,使免疫傳感器的檢測靈敏度達到0.1 pg/mL,檢測的線性范圍在0.4-400 pg/mL間。
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