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FSHW-食品基质中PCR抑制剂与定量检测食源性病毒的关系研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-01-08
核心提示:人类诺如病毒是全球食源性疾病的主要原因。诺如病毒的检测和定量通常涉及使用逆转录-聚合酶链反应(RT-qPCR)
   人类诺如病毒是全球食源性疾病的主要原因。诺如病毒的检测和定量通常涉及使用逆转录-聚合酶链反应(RT-qPCR);但是,食品中抑制性化合物的存在限制了检测和准确定量。尽管已有关于食品中PCR抑制剂的研究,但其中许多已有数十年的历史,并且没有研究基于当代一步式RT-qPCR检测化学成分的抑制作用。美国麻省大学的Cassandra Suther和Matthew D. Moore的这项研究目的在于量化在农产品(果胶)和软体动物(血色素、糖原)(通常与诺如病毒暴发相关的食物)中发现的抑制性化合物作用的抑制程度。含有不同量基因组噬菌体MS2 RNA(诺如病毒替代品)的RT-qPCR反应掺入了不同含量的果胶(0.0625%~0.25% m/V)、糖原(1.25%~10%)和血蓝蛋白(0.0625%~0.25%)。过去的研究表明糖原是牡蛎中的一种抑制性化合物;然而,即使高水平的糖原(10%)对扩增也没有显着影响(P>0.05)。相反地,果胶和血蓝蛋白均在0.25%时引起完全抑制,而在0.0625%时未观察到显着抑制(P<0.05)。软体动物的血淋巴中富含血蓝蛋白,在之前未经测试可作为PCR抑制剂。这项工作表明,在使用基于PCR的方法测试农产品和软体动物样品时,应考虑果胶和血蓝蛋白。
 
  Introduction
 
  在美国乃至全球,诺如病毒被认为是导致食源性疾病的主要原因。人类诺如病毒引起的急性肠胃炎可能导致严重的呕吐、腹泻和腹部绞痛。其感染剂量低,范围在18~2800个基因组当量,并且对消毒剂和杀菌剂中的许多常见活性成分以及传统的食品保存和加工方法具有抵抗力。这使得灵敏和准确地检测诺如病毒对传播其控制至关重要。诺如病毒的检测和定量涉及使用逆转录-聚合酶链反应(RT-qPCR);然而,其挑战是食品中存在的化合物会抑制检测和准确定量。传统上使用核酸提取来避免这些物质,但是通常会同时提取和纯化不需要的化合物。
 
  食源性诺如病毒暴发全年都可发生,其传播过程中涉及最多的两个食品类别分别是是双壳类软体动物和食物产品,主要为绿叶蔬菜和浆果。浆果,尤其是柑桔类水果,含有较高水平的果胶,例如,覆盆子的果胶含量约为0.97%。果胶酶处理有时被用作检测浆果中病毒的预处理。有研究报道称,每个反应中添加500∶1(多糖到DNA)或6%(m/V)的苹果果胶对PCR均没有抑制作用。相反,另有后续研究发现,当使用多态性DNA(RAPD)随机扩增时,1500 ng果胶对1.5 ng DNA或每个反应中存在12%(m/V)果胶,可以观察到抑制效果。其他工作发现,低至0.5%(m/V)的果胶可抑制传统PCR。在这些研究中未使用一步式RT-qPCR,因此,这些方法都无法灵敏地量化果胶对基于TaqMan的一步式RT-qPCR量化的影响。除了比传统PCR更为灵敏外,一步式RT-qPCR还具有另一种酶(逆转录酶),可以潜在地影响检测抑制。
 
  前期报道表明,牡蛎的糖原含量约为4.6%~17.1%,具体取决于年龄和收获季节。研究表明,糖原可能是一种PCR抑制剂。当将牡蛎糖原稀释液添加到包含脊髓灰质炎病毒RNA的PCR反应中时,研究发现,糖原含量<3.13%(m/V)不会抑制扩增,但更高浓度的糖原会部分抑制(6.25%糖原;条带强度降低)或完全抑制(12.5%和25%的糖原;无可见条带)传统化学方法中的PCR。其他许多报道也观察到牡蛎提取物中存在未知的抑制剂。例如,将牡蛎粉系列稀释液添加到PCR反应混合物中时观察到抑制作用,这表明除糖原外的其他化合物也可能是牡蛎样品中主要的抑制性化合物。此外,先前研究的3.13%(m/V)糖原浓度不可能与RNA共提取并终止反应。有研究观察了牡蛎中的地幔液是否可用于检测诺如病毒而不是肉类,并发现该液体显着提高了基于PCR检测的检测极限。尽管没有进一步探讨,但研究人员推测牡蛎血淋巴可能是观察到的抑制源。血蓝蛋白是一种在软体动物的血淋巴中发现的蓝色呼吸蛋白,它以与血红蛋白相似的方式向哺乳动物输送氧气。血蓝蛋白由几个蛋白质亚基组成,每个亚基都包含2个与单个氧结合的铜原子。在节肢动物和软体动物间血蓝蛋白的结构不同,软体动物具有更大的亚基。据报道,血红蛋白是血液中常见的PCR抑制剂,血蓝蛋白与血红蛋白的主要区别在于其中心是铜离子而不是铁。因此,假设血蓝蛋白可能具有抑制RT-qPCR的潜力。
 
  这项研究的目的是通过比较Cq位移来观察和量化在农产品(果胶)和软体动物(血色素、糖原)中发现的抑制性化合物作用的抑制程度。每种分别被认为是在农产品和软体动物中存在的抑制性成分。噬菌体MS2(一种ssRNA噬菌体和常见的诺如病毒替代品)易获取且易于培养,因而被选作(+)ssRNA基因组模型,测试其对一步式RT-qPCR的潜在抑制作用。
 
 
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