我国真菌毒素检测市场分析和主要品牌

2021年3月09日 09:44:26 来源: 分析测试百科
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  受气候、贮藏条件等的影响,我国是世界上被真菌毒素(Mycotoxin)污染最严重的国家之一。真菌毒素是真菌产生的有毒代谢产物,严重危害农业和畜牧养殖业的发展及消费者的身体健康。粮油中常见真菌毒素包括黄曲霉毒素 B1、B2、G1、G2(Aflatoxins,AFB1/ AFB2/ AFG1/ AFG2),赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA),玉米赤霉烯酮 (Zearalenone,ZEN),呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)和 T-2毒素(T-2 toxin)等;而动物食用被真菌毒素污染的饲料,动物源性食品中就会含有对应毒素的代谢物,如黄曲霉毒素M1。我国每年因霉变而导致2500多吨粮食不能食用;出口粮食由于真菌毒素超过输入国限量标准而遭警告或降低等级的现象时有发生。

  

真菌毒素形态图

  

真菌毒素污染的全球分布图

  真菌毒素污染的危害已引起世界各国的重视,目前已有100多个国家/组织规定了食品中真菌毒素的限量。对真菌毒素限量的强制性规定有助于推动真菌毒素检测方法的发展。

  真菌毒素检测主要有以现代色谱、色质联用法为代表的仪器分析方法及免疫检测为代表的快检方法等。业内认为真菌毒素免疫检测试剂的国内市场容量是3~5个亿。

 真菌毒素的仪器分析

  液相色谱和液质联用检测

  (1)样本前处理

  在样本前处理的净化过程中,常用到各种净化柱提取待测物,主要有固相萃取柱(SPE)、免疫亲和柱(IAC)和多功能净化柱。目前的净化柱由净化一种或一类真菌毒素向多种类净化发展。近年来IAC在国际和国内都比较热门,是美国分析化学家协会(AOAC)、国际标准化组织(ISO)、欧盟标准(EN)及我国国家标准(GB)主要推荐的前处理方法。IAC的基础是抗原-抗体反应,对样品中的目标物具有高度的选择性,极大提高了操作的简易性和方便性。免疫亲和柱理论上是可以重复使用的,但实际应用中都作为一次性消耗品。免疫亲和柱在真菌毒素检测中的普及,一方面是因为真菌毒素本身的化学结构和特性,易于开发免疫亲和柱,另一方面是真菌毒素检测的巨大利润和检测量。

  国内IAC市场最初主要是Romer、VICAM等国外公司垄断,后来由北京华安麦科率先打破了这种垄断,并成功开发了多种类的净化柱(如ToxinFast@真菌毒素多功能净化柱),其他如勤邦生物、中检维康、武汉华美、普瑞邦、维德维康、苏微等国内企业都可以生产IAC柱。

  

免疫亲和柱示意图

华安麦科真菌毒素免疫亲和柱

  (2)检测仪器

  大多数真菌毒素的限量是ng级的,对检测仪器没有特殊的要求,常规的荧光(或紫外)检测器就可以满足要求。黄曲霉毒素是毒性最强的毒素,检测限量低,在HPLC检测中,一般需要使用光学衍生器增加待测物的荧光信号,以得到更为灵敏的检测结果。液相色谱配置检测器价格相对便宜,可以满足基层或常规检测的需求。液质联用仪可以实现更加准确的定量分析,而且可以作为非定向筛查的手段,发现更多的新毒素污染。在快检技术得到充分发展和普遍应用的今天,仪器分析作为具有一种法检手段,在真菌毒素的确证检测起到不可替代的作用。此外,液相或液质联用技术可以同时检测多种真菌毒素污染,这也是NY/T(如:NY/T 3803-2020饲料中37种霉菌毒素的测定 液相色谱串联质谱法》)和LS/T(如:LS/T 6133-2018 粮油检验 主要谷物中16种真菌毒素的测定 液相色谱-串联质谱法)等推荐的检测技术。

  能够应用于真菌毒素液相色谱检测的主要品牌:安捷伦、岛津、沃特世、赛默飞和珀金埃尔默等,国产液相色谱在配置衍生功能和荧光检测后也能检测黄曲霉毒素。

  能够应用于真菌毒素串联液质联用仪的主要品牌有:SCIEX、赛默飞、安捷伦、岛津、沃特世、珀金埃尔默等,最近,谱育也推出了串联四极杆液质联用,大家可以参见各家的应用资料。

  真菌毒素免疫检测

  免疫检测是根据抗原-抗体竞争性结合原理开发的定量或定性快检产品,在真菌毒素检测中起到了第一道安全防线的作用,极大的缩减了检测时间和提高了监管效率。在相当长的时间内,我国真菌毒素快检市场,尤其粮油领域,几乎完全被国外产品垄断。随着我国快检试剂生产企业的成长及产品质量的提高,这种情况已经得到了极大的扭转。鉴于国家对真菌毒素污染的日益重视、市场抽检量的增加,食品安全快检产品生产企业(简称:快检企业)纷纷将关注点转向高利润的真菌毒素检测,投入优势人力和大量资金来博弈,极大推动了我国真菌毒素快检产品的快速发展,逐渐引领食品安全快检技术的发展方向。真菌毒素检测领域甚至出现了建树颇丰的工程院院士,更多的前沿技术在企业得到转化,出现了千帆竞发,百舸争流的繁荣景象。

  食品安全行业市场准入的门槛较低,快检企业很容易根据市场需求及时对产品做出调整,因此国内快检企业的产品普遍多样化。真菌毒素检测快检产品体系主要包括胶体金检测卡、时间分辨荧光定量检测卡、酶联免疫检测试剂盒等。以下笔者将就国内市场使用的主要品牌做一概述,包括国内外品牌。

  (1)胶体金检测卡(试纸条)

  胶体金检测卡是真菌毒素快检市场的主流产品,国外品牌主要有Romer 和Charm(国内只有代理商);国内知名品牌有华安麦科、武汉维士康、易瑞、勤邦、维德维康等。但不同厂家技术上又存在一定差异。就检测试纸条来说,Charm是三条线,一条C线,两条T线(其中一条为校准T线),最后根据T/C的比值来定量,通过双T线来保证产品的稳定性。其他厂家大多是两条线,一条C线,一条T线。与检测卡不同之处是,试纸条需要在检测前,加入样品和金标抗体的孵育步骤,以克服检测灵敏度的不足。

  应用于粮油领域的真菌毒素试剂需要满足定量检测的行业需求,这在一定程度推动了食品安全免疫层析快检产品由定性向定量检测发展。其中Charm在中国最初的代理公司甚至推动制定了四大真菌毒素胶体金定量检测技术的粮食行业标准 [LST 611(1~4)-2015年]。这与国家标准委员会提出的“在标准制定中采用国际标准和国外先进技术、积极与国际接轨”的要求相一致。真菌毒素检测技术的各类标准废止和更新得非常快,从侧面反映了真菌毒素检测市场的活跃性。

  Charm胶体金定量检测试剂最早进入我国粮油真菌毒素检测市场,并在相当长的时间内处于垄断地位。但随着国内食品安全快检厂家的发展壮大和深入,华安麦科首先分得了第一杯羹,然后更多的企业开始进入,纷纷占据市场。

  

Romer真菌毒素胶体金检测试纸条

勤邦真菌毒素胶体金检测试纸条

  (2)时间分辨荧光定量检测卡

  时间分辨荧光定量检测卡近年来在真菌毒素检测领域发展迅速。时间分辨荧光定量检测技术采用稀土元素铕(Eu3+)作为标记物,激发后荧光猝灭时间长,Stokes 位移宽达270 nm,通过时间分辨功能,消除背景荧光及激发光和发射光的互相干扰。Eu3+被聚苯乙烯纳米微球包裹后,再用葡聚糖修饰微球表面,可以大大提升了微球的稳定性和对可逆环境的抗干扰性。在此基础上开发出的荧光定量免疫层析技术具有准确度高,稳定性和精密度好,线性范围宽等优点。时间分辨荧光检测卡的批内、批间差小,检测结果稳定,极大的提高了检测灵敏度,弥补了免疫层析技术在灵敏度方面的弱势。但时间分辨荧光检测卡也存在检测结果不直观的缺点,需要必须借助仪器才能读出。

时间分辨荧光免疫层析技术示意图

  时间分辨荧光真菌毒素定量检测卡的厂家自上海飞测(南京微测)、智云达、苏微等开始,逐步又出现了维德维康、勤邦生物、北京纳迅等厂家。其中智云达和维德维康参与了真菌毒素时间分辨荧光定量检测技术粮油行业标准的起草。

  

上海飞测时间分辨荧光定量检测卡

  (3)检测仪器和检测箱

  检测卡的定量检测结果需要依靠仪器读出,读卡仪内置标准曲线,可以直接得到待测样品中真菌毒素的浓度。目前市场上读卡仪兼具小型化、便携化、数据联网上传,直接打印等特点,部分仪器还推出了多项目同时检测的功能。

  在仪器小型化的基础上,厂家从客户需求着手,将包括前处理在内的整个检测过程所需的设备耗材,诸如:检测试剂、读卡仪、孵育器、移液器、粉碎机、计时器及各种耗材整合成检测箱,成为了一个移动的小型实验室,检测人员使用起来更加便利。

  

Romer真菌毒素胶体金检测卡读数仪

  

武汉华美真菌毒素检测仪及快速检测箱

  (4)酶联免疫检测试剂盒

  近些年,酶联免疫试剂盒在食品安全领域的市场需求一直在缩减,真菌毒素也不例外;根本原因是酶联免疫对实验操作要求较高、费时、需要积累够一定数量的样本。雪上加霜的是国家市场监督管理局颁布的一系列快检方法中,没有一个是支持ELISA的。在行业标准方面,支撑真菌毒素ELISA检测的几乎只剩下农业标准了。所幸GB 5009推荐的真菌毒素检测方法中包括了ELISA。事实上,ELISA试剂盒在饲料检测中一直得到持续性的应用,一旦检测样本超过十几个,其检测优势是非常明显的。河北伊莱莎生物技术有限公司应该是最专注真菌毒素ELISA产品的公司之一。当然,谈到真菌毒素ELISA检测,依然不能缺少华安麦科、勤邦、维德维康、苏微等老牌快检企业。

  

河北伊莱莎ELISA检测试剂盒

  (5)其他产品

  真菌毒素快检产品是食品安全领域最丰富的。除了以上描述的产品和技术外,还有热景生物的上转换化学发光检测试剂及拜发(biopharm)的化学发光成像检测试剂。

  (6)标准物质

  真菌毒素标准物质是快检产品开发和应用的前提,是检验快检产品准确度的保障。标准物质属于天然阳性样本,不能简单的由标准品+空白样品制备。目前,只有很少的机构获得真菌毒素标准物质资质,包括国家粮食和物质储备局科学研究院和上海农科院。

  结束语

  真菌毒素污染因气候、存储等原因产生,受人为因素干扰较少,只能在后续的收购、加工、销售环节监管控制。因此对真菌毒素是我国食品安全领域的重点,对其的探索和监管将是一个漫长的过程。

  过去的十几年,我国真菌毒素检测领域发展迅速。2019年底,国内最早从事真菌毒素检测华安麦科(美正)被美国公司PE收购。真菌毒素检测企业的未来何去何从?这是一个值得去思考的问题。

  当笔者写完这篇小文,“两会”正在进行,更多对食品安全检测技术支持和重视的决策将要问世。

后记:

在这篇小文发布之后,多家快检公司的总经理或高管与笔者联系(感谢笔者曾经在快检企业多年工作积累),进行了有意义的沟通。但也有一些不同的声音,比如到底是哪家公司打破了国外品牌的垄断问题,其实最初推出产品和有力量抗衡国外品牌,是两个概念。华安麦科在推动真菌毒素快检产品的民族品牌上,功不可没。但现在华安麦科被PE收购,又成为了国外公司的产品。还是前文提到的问题,真菌毒素快检企业何去何从,依然是值得我们关注的问题。


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