玉米赤霉烯酮化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳才章，劉冬冬，胡 良

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玉米赤霉烯酮化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳才章，劉冬冬，胡 良

（河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，鄭州 450001）

為了保障糧食安全，該研究根據(jù)玉米赤霉烯酮抗原抗體反應(yīng)，以及辣根過(guò)氧化物酶催化魯米諾過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，設(shè)計(jì)一款應(yīng)用于糧食行業(yè)的玉米赤霉烯酮檢測(cè)系統(tǒng)。采用側(cè)窗型高精度光電倍增管MD983以及16位AD轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)精密轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)優(yōu)化步進(jìn)電機(jī)的S型脈沖驅(qū)動(dòng)控制曲線參數(shù)，完成轉(zhuǎn)臺(tái)的高精度定位控制，實(shí)現(xiàn)光電倍增管的測(cè)試窗口和化學(xué)發(fā)光孔精確對(duì)準(zhǔn)；通過(guò)精密直線導(dǎo)軌滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)加樣器的進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)液微米量級(jí)的準(zhǔn)確微量加樣。利用競(jìng)爭(zhēng)性免疫分析方法，使得赤霉烯酮毒素為0g/kg情況下，化學(xué)發(fā)光反應(yīng)具有最大發(fā)光量，解決真菌毒素低濃度情況下的檢測(cè)精度難題。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)檢出限為0.1g/kg，樣品加標(biāo)回收率在90%以上，標(biāo)準(zhǔn)曲線決定系數(shù)為0.996 5，系統(tǒng)檢測(cè)玉米赤霉烯酮的線性范圍為0~60g/kg。研究表明建立的玉米赤霉烯酮檢測(cè)系統(tǒng)滿足國(guó)家糧食行業(yè)對(duì)于糧食中玉米赤霉烯酮含量檢測(cè)要求，為真菌毒素檢測(cè)儀器的國(guó)產(chǎn)化提供參考。

糧食；檢測(cè)系統(tǒng)；玉米赤霉烯酮；化學(xué)發(fā)光免疫分析；光電倍增管

0 引 言

糧食是活的生命體，儲(chǔ)藏期間由于自身的呼吸氧化、各種霉的活動(dòng)，以及外界環(huán)境的影響，糧食在不斷發(fā)生各種生理和化學(xué)變化[1]。糧食微生物在糧食中普遍存在且種類多樣，包括細(xì)菌，放線菌，以及真菌類中的霉菌。糧食中的霉菌特別是一些有害霉菌不僅可以導(dǎo)致糧食發(fā)生霉變，而且還可以產(chǎn)生具有強(qiáng)烈毒性和致癌性的真菌毒素物[2]。以玉米赤霉烯酮為例，它能對(duì)肝臟、腎臟、生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的損傷，對(duì)細(xì)胞和遺傳性也有毒性作用，能引起細(xì)胞凋亡、畸形、損害DNA等[3]。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們的飲食觀念也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，已不再滿足于吃飽吃好，更關(guān)注吃得安全、吃得健康，糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中真菌毒素的存在已經(jīng)成為我國(guó)糧食、食品安全的重要隱患。為了減少糧食中玉米赤霉烯酮對(duì)人體的危害,國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)的法律法規(guī)限制食品中和動(dòng)物飼料中的玉米赤霉烯酮含量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定飼料中的檢測(cè)限小于50g/kg，食品中的檢測(cè)限小于60g/kg[4]。

目前檢測(cè)真菌毒素常用的方法主要有高效液相色譜法[5]、氣相色譜法[6]和免疫學(xué)檢測(cè)法[7]等。前兩種方法檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度高，但是需要昂貴的專業(yè)設(shè)備和專業(yè)人員的復(fù)雜操作，檢測(cè)周期也比較長(zhǎng)[8-9]。免疫學(xué)檢測(cè)方法是利用抗原與抗體的特異性結(jié)合，再通過(guò)同位素、熒光素或酶等標(biāo)記技術(shù)加以放大和顯示[10-11]。該方法與其他方法相比，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高的特點(diǎn)，較為典型的是酶聯(lián)免疫法（Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay），但是該方法有時(shí)會(huì)出現(xiàn)交叉反應(yīng)、假陽(yáng)性反應(yīng)，組織樣品處理時(shí)間長(zhǎng)，pH值有時(shí)會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果等現(xiàn)象，因此檢測(cè)的穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性不能得到保證。

為了克服酶聯(lián)免疫法的缺點(diǎn)，科研工作者進(jìn)一步研究出了化學(xué)發(fā)光免疫分析法[12-13]。其利用化學(xué)發(fā)光作為抗原抗體反應(yīng)的指示系統(tǒng)，發(fā)光物質(zhì)直接作為抗原抗體的標(biāo)記物，具有靈敏度高、線性寬、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[14]。化學(xué)發(fā)光免疫分析方法最早應(yīng)用于臨床，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)成為一類普遍采用的快速檢測(cè)方法[15]。由于化學(xué)發(fā)光免疫法能夠安全快速、準(zhǔn)確檢測(cè)出需要檢測(cè)的抗原抗體，因此國(guó)內(nèi)外的學(xué)者試圖把該方法引進(jìn)到食品檢測(cè)中，開展了一些初步的試驗(yàn)研究[16]。但是中國(guó)糧食產(chǎn)品的附加值比較低，糧食儲(chǔ)藏企業(yè)對(duì)真菌毒素檢測(cè)的價(jià)格較為敏感。化學(xué)發(fā)光免疫分析所用的試劑盒成本較高，再加上檢測(cè)儀器價(jià)格昂貴，導(dǎo)致該方法在糧食行業(yè)的應(yīng)用受到了很大的限制。研制低成本的儲(chǔ)糧真菌毒素化學(xué)免疫發(fā)光快速檢測(cè)儀器，可滿足中國(guó)糧食儲(chǔ)藏企業(yè)的需要，成為當(dāng)務(wù)之急。本文針對(duì)中國(guó)糧食中玉米赤霉烯酮的檢測(cè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一款應(yīng)用于糧食行業(yè)的玉米赤霉烯酮檢測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)化學(xué)發(fā)光免疫反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，采用競(jìng)爭(zhēng)性免疫分析方法，并進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果為真菌毒素檢測(cè)儀器的國(guó)產(chǎn)化提供參考。

1 化學(xué)發(fā)光酶免疫分析檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由化學(xué)反應(yīng)池、定位控制系統(tǒng)、加樣控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4個(gè)部分組成。反應(yīng)池是由5個(gè)位于旋轉(zhuǎn)精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的化學(xué)發(fā)光孔組成；定位控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)和精密轉(zhuǎn)臺(tái)組成；加樣系統(tǒng)由直線導(dǎo)軌滑臺(tái)和加樣器組成；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由光電倍增管模塊MD983、AD轉(zhuǎn)換器件和單片機(jī)組成。化學(xué)反應(yīng)池、光電倍增管模塊、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、加樣器、采樣系統(tǒng)置于恒溫箱內(nèi)部，恒溫箱購(gòu)自上海一恒科學(xué)儀器有限公司，恒溫箱置于暗室內(nèi)，控制恒溫箱的溫度誤差范圍為±0.5 ℃。免疫分析儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[17-18]。

1.加樣器 2.MD983 3.反應(yīng)池 4.濾光片 5.精密轉(zhuǎn)臺(tái) 6.恒溫箱 7.外暗室 8.單片機(jī)

1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以嵌入式微處理器STM32F103ZET6為核心，化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度檢測(cè)采用PerKin Elmer的MD983光子計(jì)數(shù)模塊，內(nèi)置高壓電路，測(cè)量精度可達(dá)單光子量級(jí)。MD983輸出模擬電壓信號(hào)，需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，盡管STM32內(nèi)置了12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，但是這種內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器很難滿足系統(tǒng)的精度要求。因此，系統(tǒng)外接美國(guó)Analog Devices, Inc.生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換專用芯片AD7606，該芯片屬于逐次逼近型16位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置數(shù)字濾波器，最高采樣頻率可達(dá)200 ksps，可滿足系統(tǒng)的精度要求[19]。

AD7606提供串行和并行兩種接口模式，系統(tǒng)采用SPI串行方式與單片機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。AD7606 OS[2:0]是采樣倍率選擇引腳，與STM32單片機(jī)的PF[13:15]連接。RANGE是模擬輸入電壓范圍選擇引腳，接單片機(jī)的PB8。PAR/SER是通訊接口模式選擇引腳，高電平時(shí)為SPI串行接口模式，低電平時(shí)為并行接口模式，與單片機(jī)的PB15連接。RD/SCLK是時(shí)鐘輸入引腳，DB7/Dout串行數(shù)據(jù)輸出引腳，分別接單片機(jī)的PB13和PB14。CS是片選引腳，接單片機(jī)的PA4，RST為復(fù)位引腳，接單片機(jī)的PB5。CVA和CVB是開始轉(zhuǎn)換引腳，CVA控制V1～V4通道，CVB控制V5～V8通道，接單片機(jī)的PB6和PB7。STM32單片機(jī)與AD7606接口電路如圖2所示。

圖2 STM32單片機(jī)與AD7606接口電路圖

1.3 加樣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

微量加樣系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)、絲杠導(dǎo)軌滑臺(tái)、進(jìn)樣器以及固定板組成，加樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。為了實(shí)現(xiàn)加樣量的精確控制，加樣系統(tǒng)加裝了旋轉(zhuǎn)編碼器。設(shè)置完滴定液體積后，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿的上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)加樣器的活塞運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)置體積滴定液加注功能。加樣系統(tǒng)在保證化學(xué)發(fā)光反應(yīng)加樣量的一致性、控制反應(yīng)進(jìn)程、提高檢測(cè)精度、控制測(cè)量成本等方面具有重要作用。

1.編碼器2.步進(jìn)電機(jī)3.圓柱導(dǎo)軌4.滾珠絲桿5.提拉固定板6.柱塞桿7. 250 μL進(jìn)樣器8.固定板9.滴定頭

加樣分辨率是檢測(cè)系統(tǒng)重要的參數(shù)。加樣器采用上海高鴿工貿(mào)有限公司的250L進(jìn)樣器。控制器發(fā)送脈沖數(shù)與進(jìn)樣量的關(guān)系如式（1）。

式中為進(jìn)樣量，L；為脈沖數(shù)；為步進(jìn)電機(jī)步距角，(°)；P為絲桿導(dǎo)程，mm；為進(jìn)樣器總?cè)萘浚琇；為進(jìn)樣器行程，mm。

加樣系統(tǒng)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠直線導(dǎo)軌滑臺(tái)（含42步進(jìn)電機(jī)），其直線絲桿的導(dǎo)程=5 mm，進(jìn)樣器總?cè)萘?250L，進(jìn)樣器行程=50 mm。為避免電機(jī)轉(zhuǎn)子在非整步位置停止時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，控制步進(jìn)電機(jī)整步運(yùn)行為1，這樣步進(jìn)電機(jī)的步距角度為1.8°，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)脈沖以后，加樣系統(tǒng)的加樣分辨率如式（2）。

由式（2）可知，加樣系統(tǒng)的加樣分辨率Δ=0.125L。考慮到絲桿和導(dǎo)軌等的機(jī)械誤差和間隙，加樣量很難控制到這個(gè)量級(jí)，具體加樣量的多少還要通過(guò)高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算。

1.4 轉(zhuǎn)臺(tái)定位控制系統(tǒng)

如圖1所示，5個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)光孔均勻分布在精密轉(zhuǎn)臺(tái)的一個(gè)圓周上，每?jī)蓚€(gè)孔之間的夾角是72°。加樣器加樣孔和光電倍增管的測(cè)試孔位于一個(gè)同樣大小的圓周上，位于加樣孔所在圓周的正上方，兩者之間的夾角也是72°。工作時(shí)首先將加樣孔對(duì)準(zhǔn)化學(xué)發(fā)光孔，單片機(jī)控制加樣器滴定一定量的化學(xué)發(fā)光試劑到化學(xué)反應(yīng)發(fā)光孔，發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。然后步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)光電倍增管測(cè)試窗口和化學(xué)發(fā)光孔精確對(duì)準(zhǔn)，單片機(jī)即可采集相應(yīng)的化學(xué)發(fā)光信號(hào)。定位控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)精密轉(zhuǎn)臺(tái)組成，轉(zhuǎn)臺(tái)的定位精度和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度是實(shí)現(xiàn)分析儀高精度測(cè)量的關(guān)鍵。

旋轉(zhuǎn)臺(tái)的定位采用兩級(jí)方式定位，即通過(guò)霍爾元件實(shí)現(xiàn)粗定位，通過(guò)發(fā)光強(qiáng)度測(cè)試實(shí)現(xiàn)精定位。旋轉(zhuǎn)臺(tái)安裝若干霍爾元件實(shí)現(xiàn)定位功能，但是霍爾元件定位存在一定的誤差，難以實(shí)現(xiàn)毫米量級(jí)的精確定位，為此考慮通過(guò)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的精確定位。由于反應(yīng)池中的化學(xué)免疫發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，而且發(fā)光強(qiáng)度會(huì)保持基本恒定。在此時(shí)間段內(nèi)，左右移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，可以通過(guò)尋找最大化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的方法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)臺(tái)的精確定位。

在精確定位的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)精度主要通過(guò)嚴(yán)格控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而在一定負(fù)載下，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)，容易出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，影響轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)精度，進(jìn)而影響化學(xué)發(fā)光孔和光電倍增管的測(cè)試窗口精確對(duì)準(zhǔn)。由于購(gòu)置的精密轉(zhuǎn)臺(tái)難以安裝旋轉(zhuǎn)編碼器等位置傳感器，為了消除步進(jìn)電機(jī)的失步現(xiàn)象，采用S形加減速曲線對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖頻率進(jìn)行控制[20]。

2 玉米赤霉烯酮檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料

96孔玉米赤霉烯酮抗原包被反應(yīng)板、玉米赤霉烯酮標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液、Lluninol-H2O2化學(xué)發(fā)光試劑（魯米諾濃度為2.5 mol/L、過(guò)氧化氫的濃度為4×10-3mol/L）、抗體工作液、酶標(biāo)二抗（辣根過(guò)氧化物酶）、洗滌液等均購(gòu)自上海生工生物股份有限公司；純凈玉米樣品購(gòu)買于鄭州市某糧食市場(chǎng)；含玉米赤霉烯酮的實(shí)際樣品購(gòu)買于鄭州市某糧食收購(gòu)站，在實(shí)驗(yàn)室潮濕條件下經(jīng)過(guò)不同時(shí)間的存放；化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測(cè)系統(tǒng)為自主研制。

2.2 試驗(yàn)步驟

1）將玉米樣品利用專用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，得到玉米粉試驗(yàn)樣品，并進(jìn)行編號(hào)。

2）每組樣品稱取4 g，然后加入100 mL按照體積比7:3配置好的甲醇水溶液，震蕩搖勻5 min，使得溶液充分溶解。

3）每組樣品取10 mL，設(shè)置高速離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為5 000 r/min，離心3～5 min以后，分別取出上清液即為待測(cè)樣液。

4）根據(jù)需要檢測(cè)的樣品數(shù)量，在精密轉(zhuǎn)臺(tái)反應(yīng)池內(nèi)插入相應(yīng)數(shù)量的酶標(biāo)板微孔。通過(guò)更換進(jìn)樣器，由計(jì)算機(jī)控制加樣器在各個(gè)微孔中加入50L待測(cè)樣品溶液。

5）控制加樣器分別在標(biāo)準(zhǔn)樣品孔和待測(cè)樣品孔加入50L抗體工作液和50L酶標(biāo)二抗溶液，然后在恒溫箱中恒溫25 ℃孵育30 min左右。

6）孵育結(jié)束后，人工取出微孔板，倒掉微孔里面的液體溶液，加入250L洗滌液，放置1 min以后倒掉液體，重復(fù)洗滌3～5次以后，拍干微孔板里面的殘余的液體。將充分反應(yīng)以后的微孔放回到恒溫箱中，加入發(fā)光試劑，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)光強(qiáng)度。

2.3 化學(xué)發(fā)光免疫分析定標(biāo)曲線的建立

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量》GB2761-2017規(guī)定儲(chǔ)糧及糧食制品中玉米赤霉烯酮（Zearalenone）的檢測(cè)限小于60g/kg。以0、5、20、40、60g/kg 濃度的玉米赤霉烯酮（Zearalenone）標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試，繪制定標(biāo)曲線。每組反應(yīng)測(cè)量時(shí)間是5 min，第4分鐘作為有效采樣，此后每秒種采樣一次，采樣60次，計(jì)算平均值X和標(biāo)準(zhǔn)差[21-22]。

由于采用競(jìng)爭(zhēng)性化學(xué)發(fā)光酶免疫分析的方法，理論上0g/kg標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度有最大的發(fā)光值，因此以0g/kg為參考對(duì)象，其他濃度發(fā)光強(qiáng)度和0g/kg發(fā)光強(qiáng)度比值的百分?jǐn)?shù)作為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度。不同濃度條件下ZEN化學(xué)發(fā)光相對(duì)強(qiáng)度定標(biāo)曲線如圖4所示，通過(guò)origin軟件擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線為=?0.013+0.990，擬合曲線呈現(xiàn)良好的線性，決定系數(shù)為0.996 5。

圖4 玉米赤霉烯酮化學(xué)發(fā)光相對(duì)強(qiáng)度定標(biāo)曲線

2.4 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

在純凈玉米樣品中分別添加標(biāo)準(zhǔn)玉米赤霉烯酮（Zearalenone）抗原，添加后形成加標(biāo)樣品（ZEN含量分別為20、50、100g/kg），按照試驗(yàn)步驟進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)濃度檢測(cè)3次。ZEN標(biāo)準(zhǔn)樣品的加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明該方法檢測(cè)的ZEN線性范圍內(nèi)回收率在90%以上，并且呈現(xiàn)出濃度越低回收率越高的規(guī)律，說(shuō)明設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)提取率、重現(xiàn)率良好。

表1 玉米赤霉烯酮標(biāo)準(zhǔn)樣品的加標(biāo)回收率

為了驗(yàn)證自主研制的真菌毒素檢測(cè)儀的準(zhǔn)確性，對(duì)3種未知實(shí)際樣品進(jìn)行測(cè)量比對(duì)。本文方法和酶聯(lián)免疫分析法樣品測(cè)定比對(duì)結(jié)果如表2所示。

表2 化學(xué)發(fā)光免疫分析法和酶聯(lián)免疫法比對(duì)結(jié)果

2.5 檢出限測(cè)量及計(jì)算

對(duì)0g/kg樣品（最大發(fā)光強(qiáng)度）平行測(cè)定20次，計(jì)算其相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，將3倍標(biāo)準(zhǔn)差乘以ZEN化學(xué)發(fā)光相對(duì)強(qiáng)度定標(biāo)曲線的斜率（置信常數(shù)取3）[16,23]，得到的濃度即為檢出最低濃度，該方法檢出限為0.1g/kg。

3 結(jié) 論

1）本文采用化學(xué)發(fā)光免疫分析法，根據(jù)玉米赤霉烯酮抗原抗體反應(yīng)，以及辣根過(guò)氧化物酶催化魯米諾過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，設(shè)計(jì)一款應(yīng)用于糧食行業(yè)的玉米赤霉烯酮檢測(cè)系統(tǒng)。

2）采用高性能的STM32F103ZET6作為化學(xué)發(fā)光免疫分析儀的主控芯片，光電倍增管作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心器件，配合定位控制系統(tǒng)、加樣控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)免疫發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量。最終完成玉米真菌毒素含量的定量檢測(cè)。

3）經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該方法標(biāo)準(zhǔn)樣品加標(biāo)回收率在90%以上，標(biāo)準(zhǔn)曲線決定系數(shù)為0.996 5，線性范圍為0～60g/kg，檢出限為0.1g/kg，說(shuō)明該檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的重現(xiàn)性，滿足國(guó)家糧食行業(yè)對(duì)于糧食中玉米赤霉烯酮含量的檢測(cè)要求。

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Design of chemiluminescence immunoassay detection system for zearalenone

Wu Caizhang, Liu Dongdong, Hu Liang

(450001,)

In order to ensure food safety, a zearalenone(ZEN) detection system was developed based on the measurement of the weak chemiluminescence signal of the reaction between the luminol and hydrogen peroxide(H2O2) catalyzed by horseradish peroxidase (HRP) labeled by ZEN for the food industry. The high-precision photomultiplier tube MD983 with side window and 16-bit AD conversion chip were used to realize accurate measurement of the chemiluminescence intensity signal. Rotating precision turntable was drived by the stepping motor. By optimizing the parameters of S-type pulse drive control curve of the stepping motor, the high-precision positioning control of the turntable was completed, and the test window of the photomultiplier tube and the chemiluminescence hole were accurately aligned. The accurate micro-sampler was driven by a linear guide slide table, and the accurate micro-sample injection of the micron level of the reaction liquid was realized. The competitive immunoassay method was adopted. When the concentration of ZEN was equal to 0g/kg, there was a maximum amount of luminescence, which solved the problem of detection accuracy under the condition of low concentration of ZEN. The results showed that the detection limit of the system was 0.1g/kg, the standard addition recovery was more than 90%, the determination coefficient of the standard curve was 0.995 6, and The linear range of the system for detecting zearalenone was 0-60g/kg. The results show that the Zen detection system can meet the requirements of national food industry for Zen content detection in cereals, and provide a reference for the localization of mycotoxin detection instruments.

grain; detection system; zearalenone; chemiluminescence immunoassay; photomultiplier tube

吳才章，劉冬冬，胡良. 玉米赤霉烯酮化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(17)：308-312. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.036 http://www.tcsae.org

Wu Caizhang, Liu Dongdong, Hu Liang. Design of chemiluminescence immunoassay detection system for zearalenone[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(17): 308-312. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.036 http://www.tcsae.org

2020-02-12

2020-06-04

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（182102110461）

吳才章，教授，研究方向：光電檢測(cè)技術(shù)在糧油食品方面的應(yīng)用研究。Email：wucaizhang@haut.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.036

S24; TS207.4

A

1002-6819(2020)-17-0308-05