膠體金免疫層析技術在食品快速檢測中的應用

食品安全問題一直是全球關注的熱點。隨著科技的進步和社會的發展，快速、準確的食品安全檢測技術顯得尤為重要。膠體金免疫層析技術因其獨特的優點，在食品快速檢測中發揮著重要作用。本文將系統介紹該技術在食品檢測中的應用，以期為相關領域的研究和實踐提供參考。

1.膠體金免疫層析技術的基本原理

膠體金免疫層析技術是一種結合了免疫反應和層析分離原理的高效檢測方法。其基本原理可以分解為三個關鍵步驟：膠體金的制備和標記、免疫層析的執行以及檢測信號的產生。

1.1膠體金的制備和標記

膠體金顆粒的制備是通過化學還原法實現的。具體方法包括將氯金酸（HAuCl4）溶液與還原劑（如檸檬酸三鈉）混合，形成穩定的金納米顆粒。金納米顆粒具有獨特的光學性質，其顏色隨顆粒大小變化而改變，這一特性使其在免疫層析中易于檢測和觀察。

抗體標記步驟是膠體金免疫層析技術中的關鍵環節。抗體通過靜電吸附或共價結合的方式附著在膠體金顆粒表面。此過程需要控制好pH值和離子強度，以確保抗體在膠體金顆粒表面分布均一且功能完整。標記后的膠體金抗體復合物需要經過離心和洗滌，以去除未結合的抗體和多余的反應物，確保標記的高效性和專一性。

1.2免疫層析原理

免疫層析裝置通常由四個部分組成：樣品墊、結合墊、層析膜和吸水墊。樣品墊用于接收并初步處理樣品，結合墊攜帶膠體金標記抗體，層析膜上預先固定了捕獲抗體，對照線則用于驗證檢測過程的有效性。樣品通過毛細作用在層析膜上遷移，在此過程中，樣品中的目標物質與標記抗體結合，形成抗原-抗體復合物。

1.3檢測信號的產生

當檢測目標物質存在時，樣品中的目標物質會與標記抗體結合，并在層析膜的檢測線上被抗體捕獲，形成一道明顯的紅色線條。該紅色線條的形成是由于金納米顆粒的光學特性，便于肉眼觀察。如果樣品中沒有目標物質，則僅在對照線上形成紅色線條，表明檢測過程正常且結果為陰性。

2.膠體金免疫層析技術的制備方法

2.1膠體金的合成

膠體金的合成是該技術的基礎，其關鍵在于控制合成條件以獲得穩定、均一的金納米顆粒。化學還原法是常用的合成方法之一，其中檸檬酸三鈉作為還原劑還原氯金酸。反應中，檸檬酸三鈉不僅還原氯金酸生成金納米顆粒，同時還能作為穩定劑，防止金納米顆粒的聚集。控制反應溫度、還原劑濃度和反應時間是確保顆粒大小和均勻性的關鍵。

2.2抗體的標記與偶聯

抗體標記過程中，膠體金與抗體的結合需要通過調節pH值使其在膠體金表面高效結合。通常在弱堿性條件下，抗體的氨基與膠體金的表面發生靜電吸附。此外，偶聯效率還受到抗體濃度、攪拌速度和反應時間的影響。標記完成后，通過離心沉淀膠體金抗體復合物，并用適當的緩沖液進行洗滌，以去除未結合的抗體和其他雜質。

2.3檢測條的組裝

檢測條的組裝過程包括將樣品墊、結合墊、層析膜和吸水墊依次貼合在塑料底板上。層析膜上預先固定捕獲抗體和對照線位置的劃定，確保檢測結果的可視化和可靠性。整個檢測條組裝完畢后，需在干燥條件下進行封裝，以防止潮濕和污染對檢測條的影響，延長其保存期限。

3.膠體金免疫層析技術的檢測流程

3.1樣品準備

樣品準備是保證檢測結果準確性的重要環節。在食品檢測中，樣品需要經過適當的前處理，如提取、稀釋和過濾等步驟。不同食品樣品的處理方法有所不同，蔬菜水果可以通過研磨、榨汁后取液體進行檢測；肉類則需經過均質化處理，提取上清液。樣品處理的目的是將待測物質提取到適當的溶液中，便于與標記抗體充分結合。

3.2樣品加載

樣品加載是將處理好的樣品溶液滴加到檢測條的樣品墊上。樣品墊具有吸附和釋放樣品的功能，樣品通過毛細作用沿著檢測條遷移。在遷移過程中，樣品中的目標物質與膠體金標記抗體反應，形成抗原-抗體復合物，并繼續向層析膜遷移。

3.3結果讀取

結果讀取通過觀察檢測條上的紅色線條來判斷檢測結果。檢測線出現紅色線條表明樣品中存在待測物質，結果為陽性；只出現對照線則表明樣品中不存在待測物質，結果為陰性。對照線的存在是確保檢測過程有效性的關鍵，若無對照線則表明檢測條或操作過程存在問題，結果無效。

4.膠體金免疫層析技術的優缺點分析

4.1優點

4.1.1快速性

膠體金免疫層析技術的一個主要優點是其快速性。整個檢測過程通常只需幾分鐘，無需復雜的前處理步驟。這使得CGIC非常適合現場檢測，尤其在需要快速反應的情況下。例如，在食品市場、生產加工現場或邊境檢查站，能夠迅速檢測出食品中的有害物質，有助于及時采取措施，防止有害食品進入市場或進一步流通。

4.1.2簡便性

操作簡單是膠體金免疫層析技術的另一大優勢。與其他檢測方法相比，CGIC不需要昂貴的儀器設備和專業操作人員。檢測條和相關試劑的使用步驟簡便易懂，適合非專業人員操作。這種簡便性不僅降低了檢測的操作難度，還使得該技術在各種環境下都能被廣泛應用。

4.1.3高靈敏度

膠體金顆粒的獨特光學特性使得該技術具有高靈敏度。金納米顆粒的顏色變化明顯，能夠檢測到非常低濃度的目標物質。結合高親和力的抗體，CGIC能夠識別和捕獲微量目標物質，確保檢測的靈敏度。這對于食品安全檢測尤為重要，能夠在早期發現潛在的安全隱患。

4.1.4經濟性

相比于其他高精度的檢測技術，膠體金免疫層析技術的成本較低。檢測條和試劑的生產成本相對低廉，適合大規模生產和應用。低成本的優勢使得該技術在資源有限的情況下仍能發揮作用，為廣泛的食品安全檢測提供了經濟有效的解決方案。

4.2缺點

4.2.1半定量

盡管膠體金免疫層析技術具有很高的靈敏度，但其檢測結果通常為定性或半定量。這意味著檢測結果只能顯示目標物質是否存在或大致的濃度范圍，難以提供精確的濃度數據。這對于需要精確定量分析的應用場景，CGIC的使用受限。為了解決這一問題，可能需要結合其他定量檢測技術，如高效液相色譜（HPLC）或質譜分析。

4.2.2特異性

CGIC雖然設計上追求高特異性，但實際應用中仍可能存在交叉反應，可能導致假陽性或假陰性結果，影響檢測的準確性。例如，某些樣品中的非目標物質可能與檢測條上的抗體結合，產生誤導性的檢測信號。這一問題需要通過優化抗體的選擇和檢測條件來減輕，但在實際操作中完全消除交叉反應仍具有挑戰性。

4.2.3穩定性

膠體金標記抗體的穩定性和檢測條的保存條件對檢測結果有著重要影響。膠體金顆粒和抗體的結合在不同環境條件下可能發生變化，影響檢測性能。例如，環境溫度、濕度和保存時間等因素都會對檢測條的性能產生影響。為保證檢測結果的可靠性，需要在生產和儲存過程中嚴格控制環境條件，這在某些情況下可能增加檢測成本和操作難度。

4.2.4檢測下限和動態范圍

雖然膠體金免疫層析技術的靈敏度較高，但其檢測下限和動態范圍仍有限。在某些應用中，檢測下限可能無法滿足對痕量物質的檢測需求。同時，檢測條的動態范圍有限，難以在高濃度和低濃度目標物質同時準確檢測。這些限制需要通過改進檢測條的設計和優化檢測條件來克服。

4.2.5結果可視化依賴于人為判斷

膠體金免疫層析技術的結果通常是通過觀察檢測線的顏色變化來判斷，這依賴于操作人員的視覺判斷。不同操作人員的判斷可能存在差異，尤其在顏色變化不明顯的情況下，容易導致結果誤判。為減少人為因素的影響，可以結合數字化讀取設備，通過圖像分析技術提高結果判斷的客觀性和一致性。

4.2.6樣品處理復雜性

雖然CGIC技術本身操作簡便，但某些食品樣品在檢測前需要復雜的前處理步驟。樣品處理的復雜性增加了操作難度和時間成本，可能對非專業人員的使用造成一定影響。

4.2.7存儲和運輸條件要求嚴格

由于膠體金免疫層析檢測條對環境條件敏感，特別是溫度和濕度的變化，因此存儲和運輸過程中需要嚴格的條件控制。高溫、高濕環境可能導致膠體金顆粒聚集或抗體失活，影響檢測條的性能。

5.膠體金免疫層析技術在不同食品檢測領域的應用

5.1農藥殘留檢測

農藥殘留是食品安全檢測中的重要內容。膠體金免疫層析技術可以快速檢測水果、蔬菜、糧食中的常見農藥殘留。該技術的應用能夠在幾分鐘內確定樣品是否含有超標農藥，提高檢測效率，保障消費者的健康。

5.2獸藥殘留檢測

獸藥殘留是食品安全的另一大檢測項目。在肉類、奶制品和水產品中，常見的獸藥殘留包括抗生素、抗菌藥物等。膠體金免疫層析技術能夠快速檢測這些獸藥殘留，如四環素類、磺胺類藥物，通過特異性抗體的結合，提供快速、可靠的檢測結果。

5.3致病菌檢測

致病菌是食品安全的重大威脅，容易導致食源性疾病爆發。膠體金免疫層析技術在檢測致病菌方面具有顯著優勢。該技術能夠快速檢測食品中的沙門氏菌、大腸桿菌、李斯特菌等，預防食品中毒事件。

通過樣品處理后將提取液滴加到檢測條上，幾分鐘內即可獲得檢測結果。

5.4食品過敏原檢測

食物過敏原如花生蛋白、乳蛋白等，對敏感人群有嚴重危害。膠體金免疫層析技術可以快速檢測食品中的過敏原，確保標簽和產品說明書上的信息準確無誤，保障過敏人群的安全。

在食品生產和加工過程中，該技術的應用可以確保產品不含有未標示的過敏原成分。

6.膠體金免疫層析技術的發展前景

6.1技術改進

隨著納米技術和生物技術的發展，膠體金免疫層析技術在靈敏度、特異性和穩定性等方面將不斷提升。

在抗體工程技術的推動下，通過基因工程和雜交瘤技術，可以制備高親和力和高特異性的單克隆抗體，減少檢測中的交叉反應，提升檢測的準確性。結合新型材料和微納米制造技術，可以開發更小、更便攜的檢測裝置，滿足不同場景下的快速檢測需求。

6.2多重檢測

多重檢測技術的應用，可以提高檢測效率，減少檢測成本，為綜合檢測提供便捷手段。例如，在食品安全檢測中，可以同時檢測農藥殘留、獸藥殘留和致病菌，提高檢測的全面性和效率。

這一技術的發展，需要在檢測條設計、抗體篩選和標記方法上進行創新。通過在檢測條上設置多條檢測線，或者利用不同顏色的納米顆粒標記不同的抗體，實現多重檢測的目標。多重檢測技術的推廣，將為食品安全檢測提供更加全面和高效的解決方案。

6.3智能化發展

結合信息技術和物聯網，膠體金免疫層析技術可以實現檢測數據的自動讀取、分析和傳輸，推動食品檢測的智能化和信息化發展。

總結

綜上所述，膠體金免疫層析技術因其快速、簡便、高效等特點，在食品快速檢測中展現了廣闊的應用前景。隨著技術的不斷進步和應用領域的擴展，該技術將在保障食品安全方面發揮越來越重要的作用。未來，進一步優化和創新將使其在食品安全檢測中更加成熟和普及，為食品安全保駕護航。

作者簡介

薛洽升（1994.12-），男，漢族，廣東揭陽人，助理工程師，本科；研究方向：食品快速檢測。