鸭血是我国的一种传统美食,含有丰富的蛋白质及铁、锌等微量元素,深受人们的喜爱。由于鸭出栏量较其他禽畜类(如猪、鸡等)少、宰杀后的得血率较低,且鸭血在口感和营养方面优于其他禽畜血制品,导致其价格较高,而人们仅从外观、色泽、质地及口感上较难鉴别掺伪的鸭血制品,因此鸭血制品掺假现象较为 普遍[1-2]。2019—2024年,我国每年肉鸭出栏量均 超过40亿 只[3],其血液可占全鸭质量的4%左右[4], 2024年,我国商品肉鸭的产肉量约为1 000万 t[5],鸭血作为鸭肉的副产品,其规模产量十分可观。为保障人民群众的饮食安全,国家制定了鸭血制品的食品安全标准和检验检测标准,研究人员对鸭血掺伪检测技术及鸭血的掺伪情况进行研究。本文主要综述鸭血及其制品的产品标准及相关检测标准,以及鸭血制品掺伪检测技术的研究进展,以期为鸭血制品掺伪检测技术研究及监管工作提供理论依据。
我国制定了多项鸭血制品的相关标准,以保障食品安全,这些标准包括食品安全标准和检验检测标准。通过食品安全国家标准数据检索平台(https://sppt.cfsa.net.cn:8086/db)和食品安全地方标准数据检索平台(https://sppt.cfsa.net.cn:8087/db)检索查询发现,截至目前,预包装鸭血制品没有专门的食品安全国家标准,仅有2 项食品安全地方标准,分别为河南省卫生和计划生育委员会2016年发布的DBS41 011—2016《食品安全地方标准 食用畜禽血制品》和贵州省卫生健康委员会2022年发布的DBS52 067—2022《食品安全地方标准 食用畜禽血制品加工卫生规范》。DBS41 011—2016主要包括食用禽畜血制品的定义,对原辅料禽畜血的要求,对血制品色泽、气味、滋味和状态的感官品质要求,以及对其理化指标、微生物限量、食品添加剂和兽药残留方面的要求。DBS52 067—2022主要包括食用畜禽血制品的相关术语及定义,以及对食用禽畜血制品加工过程中所涉及的环境、设备、原料、制度、管理等方面的规定,该食品安全标准适用于贵州省食用畜禽血制品加工。
由于各个检验标准的适用范围不同,在对鸭血制品进行检测前,检验机构需要选择适宜的检验标准。明确鸭血制品属于哪类食品非常必要,2017年实施的GB 20799—2016《食品安全国家标准 肉和肉制品经营卫生规范》中规定,“肉”包括鲜肉、冷却肉、冻肉和食用副产品等,而食用副产品则是指畜禽屠宰、加工后所得内脏、脂、血液、骨、皮、头、蹄(或爪)、尾等可食用产品。因此,生鸭血应归为肉大类中的食用副产品。2024年实施的GB 19303—2023《食品安全国家标准 熟肉制品生产卫生规范》中规定,“热加工熟肉制品”是指以畜禽产品为主要原料加工制成的产品,包括酱卤肉制品类、熏肉类、烧肉类、烤肉类、油炸肉类、西式火腿类、肉灌肠类、发酵肉制品类、熟肉干制品和其他熟肉制品。2017年实施的GB 2707—2016 《食品安全国家标准 鲜(冻)畜、禽产品》中规定,活畜(猪、牛、羊、兔等)、禽(鸡、鸭、鹅等)宰杀、加工后所得畜禽内脏、头、颈、尾、翅、脚(爪)等可食用的产品为禽、畜副产品,属于鲜(冻)畜、禽产品。因此,熟制的鸭血制品属于熟肉制品中的其他熟肉制品。
针对鸭血制品的掺伪检测问题,我国制定了专用于鸭血制品的掺伪检测方法和多个可用于鸭血制品掺伪检验的检验标准,如表1所示。通过查询标准数据库——全国标准信息服务平台首页(https://std.samr.gov.cn/),输入关键词“鸭”,标准状态选择“现行”,共获得365 条标准信息,从中筛选获得5 条鸭血制品掺伪检验的相关标准;输入关键词“源性成分”,标准状态选择“现行”,共获得65 条标准信息,从中筛选获得8 条鸭血制品掺伪检验的相关标准;从食品补充检验方法数据库(https://www.samr.gov.cn/spcjs/bcjyff/index.html)中共获得102 条标准信息,从中筛选获得2 条鸭血制品掺伪检验的相关标准;从全国团体标准信息平台(https://www.ttbz.org.cn/)中筛选获得2 条鸭血制品掺伪检验的相关标准。由于QB/T 5505—2020《肉类罐头中牛、羊、猪、鸡、鸭源性成分检测方法 PCR法》和T/SATA 011—2019《肉类食品中家鸭、番鸭DNA成分检测——实时荧光PCR法》中没有提到靶基因,并且标准正文中未涉及对动物血液类的直接描述,无法确定上述标准是否适用于鸭血制品的掺伪检测,故未将其列入表1。
表1 可用于鸭血制品掺伪检验的标准Table 1 Standards for the detection of adulteration in duck blood products
标准名称发布单位技术适用范围靶基因检出限/定量限BJS 202401《食品中动物源性成分定性检测》国家市场监督管理总局高通量测序禽食类品、中鱼可类能等含动有物的源1 种性或成多分种的哺定乳性类检、测动物线粒体基因(线粒体DNA)检出限为1%(m/m)BJS 202309《鸭血中鸭鸡鹅源性成分的测定》国家市场监督管理总局液(滴po数ly字me双ra重PseC 聚cRh合)ain酶 re链ac式tio反n,应鸭血及鸭血制的品定中量鸭测、鸡定和鹅源性成分RPA1检定出量限限为为00.1.5%%(m(m/m/m)),T/ZNZ 243成—分20检24测 《动数物字P源C性R法产》品中鸭源性浙江省农产品质量安全学会数字PCR肉及其D加NA工成品分、的动定物性源和性定饲量料检中测鸭源性白细胞介素2(interleukin 2,IL-2)定量限为221 1c ocpoipeise/sμ/LμL,检出限为GB/T 38检16测4—方2法01 9实《时常荧见光畜P禽CR动法物》源性成分国国家家标市准场化监管督理管委理员总会局、(real实-triem时ael荧- tqium光aen定 tPitC量atRiPv)Ce RPCR,狐鸡黄骆肉狸驼牛、及、鸭、、加水牦马、工貂鹅鹿牛品、、、、、貉梅鹌水定内、鹑花牛脏性鼠鹿、、检、共鸽绵、测乳2驯子羊3、 鹿、、个动火、山物物鸡兔羊种饲、、、成料猫猪狗分中、、、的(线酶内((粒山驯参亚梅(羊马体鹿基)花鹿细、、I;鹿绵胞、A(鸽、cT鹌羊色y子P猫to鹑、素8、c、hb鸭、(鹅r兔基水o火、m)、牛因鸡水e;狐 、c貂()D 狸c猪cy-、o;lt、xo)b线i鼠o,d貉p;a粒)黄s)线(e体;狗 牛s;粒u11)、b681体u2SS;牦nS 细rri NRRt牛r 胞RDINN,、N色AA1AC骆基基素(基O鸡驼因因cI因氧))、化检出限为1%(m/m)生鲜肉、冷冻肉及肉制品中羊(绵羊、NY/T 3309—2018定《性肉P类C源R法性》成分鉴定 实时荧光农业农村部单重/多重real-time PCR黄山牛羊))、、狐马狸、鸭、鸡、水、貂牛、(普猪通和大牛、鼠线粒体16S rDNA基因检出限为1%(m/m)9 种动物源性成分的鉴定GB/检T 测35基91因8—条2码01技8术《动 S物an制ge品r测中序动法物》源性国国家家质标量准监化督管检理验委检员疫会总、局基S因an条ge码r测技序术法、对血液哺的动乳、类物毛制发、禽、品及类角饲骨、料鱼、类物内脏种动物、的皮定的性张肉检等、来测乳源、检出限为10%(m/m)GB/T 359快17速—测20定18 膜《常芯见片动法物》源性成分国国家家质标量准监化督管检理验委检员疫会总、局多重PCR、膜芯片技术兔肉、常制驴见品、动及貂物饲、源料狐性中、成猪鼠分、、的黄牦快牛牛速、、定羊鸭性、共检鸡1测1、 种18S rcRytNbA(基羊因、(牦鸡(牛内、参)兔;)、A;驴TCP、oaxs貂e1 6、(猪(鼠鸭、))黄;牛D-、lo狐op);检出限为0.1%(m/m)SN/T 动51物45源—成20分19快《速出检口测食方品法及》饲料中海关总署PCR-试纸条法骆驼肉鸭、、、狗肉火制、鸡牛品和及、鸽饲绵子料羊成、中分猫驴的、、快狐貂速狸、检鹿、测鹅、 、cyt(b1貂2S(、猫 rR鹿、N、鸭A驴基、)因牛;、(C鹅绵ox)羊;(、骆A狐T驼P狸)8、-A;鸽TCP子o6xI)(火(;狗鸡D)-)lo;op检出限为0.1%(m/m)SN/T 37禽31类—品20种13的《鉴食定品方及法饲》料中常见检国验家检质量疫监总局督常规PCR、real-time PCR法食品及饲鸭及料鹧中鹌鸪鹑成分、鹅的定、鸽性检子测、火鸡、鹌鸽鹑子线线粒粒鸭体体线121粒6SS 体R RNCNAoAx基I基II因;因;鹧;鹅鸪火线线鸡粒粒12体体SD RC-NlOoAIop基基因因;;鹌鹑鹧、1鸪0鹅0检 、m出g鸭/k限、g为;火鸽1鸡0 子m检g、出/kg限为S检N测/T 重52组27酶—介20导19链《替出换口核食酸品扩中增动法物源(R性A成A法分快)速》海关总署(recombi重na组sRe酶-AaiA辅de)d助 法a扩mp增lification,牛出、大口水食鼠牛源品、性中马鸡成、分、驴猪的、定、狐性羊狸检、、测鸭貂、、cyt狐b狸(鸡、、貂猪、、大羊鼠、)鸭;、AT牛Pa、se水 6牛(、马驴)、鸡大鸭、鼠、羊检狐、出狸牛限检、为出水0限.1牛为%、0(.马0m1/、%m驴)(m;、/猪m貂)、、以动物的肉、血液、毛发、角骨、内脏、T/GX成AS分 7检81测—方20法24 扩《增肉子类测产序品法动》物源性广西标准化协会扩增子测序法性皮检张测为来,源以及的肉同类类产型动品物中动组物织制成成分的的定肉线粒体16S rDNA基因检出限为0.1%,定量限为5%(m/m)类产品中动物成分的定量检测
相较于感官鉴别技术、免疫学技术、质谱(mass spectrometry,MS)技术,PCR检测技术应用于肉制品掺伪检测在灵敏、快速、设备要求等方面具备较高 优势[6-7]。PCR是一种可以在生物体外对特定目标DNA片段进行复制的技术,包括第1代PCR技术(常规PCR)、第2代PCR技术(real-time PCR)、第3代PCR技术(数字PCR)以及衍生PCR技术(多重PCR)。随着科学技术的不断发展,新的检测技术也逐步应用于鸭血制品的掺伪检测,与PCR技术相结合的综合技术包括膜芯片快速检测法、PCR-试纸条法、基因条码技术、高通量测序技术等;与PCR技术有较大差异的技术包括等温扩增技术、MS分析技术、电感耦合等离子体-质谱(inductively coupled plasma-MS,ICP-MS)技术和原子吸收光谱技术等。
作为鸭血制品PCR检测技术中的第1步,鸭血中DNA的质量和纯度对后期目标产物有重要影响,吕二盼等[8]改进了酚-氯仿抽提法,采用KI法提取DNA,所得DNA质量浓度可达100~2 000 ng/µL,OD260 nm/OD280 nm为1.70~1.93。刘敏等[9]以鸭血为原料,从提取DNA质量浓度、纯度及提取时间3 个方面对比4 种DNA提取方法,发现提取100 批样品DNA耗时最短的方法是细胞裂解法,用时为5.5 h,耗时最长的方法为苯酚/氯仿抽提法,用时为7.0 h。采用细胞裂解法提取DNA的OD260 nm/OD280 nm为1.507,表明DNA中可能存在蛋白质、多糖等杂质。试剂盒法选用改良版十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)法的DNA提取试剂盒——DNeasy mericon Food kit(德国Qiagen公司),核酸自动提取法采用磁性分离技术与DNA技术相结合的血液/组织DNA磁珠法提取试剂盒(志昂生物有限公司)。试剂盒法从200 mg鸭血均质样品中获得38.50 ng/µL DNA,而核酸自动提取法从10 mg鸭血样品中获得26.62 ng/µL DNA。两者所提取的DNA的OD260 nm/OD280 nm均大于1.9,表明其DNA中可能存在RNA污染。苯酚/氯仿抽提法提取DNA效果最佳,但需长时间接触有毒有害试剂,而细胞裂解法耗时短、成本低、操作简单,可用于大批量监督抽检任务。T/ZNZ 243—2024中提取DNA的方法来自农业部2406号公告-7—2016《转基因动物及其产品成分检测 DNA提取和纯化》,该方法介绍了固态、液态和鲜乳样品的制备,采用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)法、改良SDS法以及试剂盒法进行DNA的提取及纯化,要求DNA溶液的OD260 nm/OD280 nm应在1.7~2.0之间。于文莹等[10]采用的禽类高通量DNA提取方法无需使用蛋白酶K和苯酚,成本低、耗时短,所得DNA的OD260 nm/OD280 nm均在1.7~2.0之间。
Zhou Cang等[11]对比2 种DNA提取的前处理方法,方法1为常规液氮研磨结合DNA提取试剂盒,方法2采用电动匀浆仪和DNA快速提取试剂盒,结果发现,采用方法2 提取的3 份鸭血DNA样品虽未出现假阳性,但重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)反应的进行被抑制,导致无法检出鸭源性成分,而将这 3 份DNA样品经10 倍稀释后又检出鸭源性成分。可见不同DNA提取方法对采用实时RPA(real-time RPA)技术检测鸭血制品中鸭源性成分的结果存在影响。励炯等[12]研究发现,血制品的均一性对检测结果有重要影响,由于食用血制品呈固态凝胶状,不同前处理方法对掺猪源检出率有很大影响,经料理机粉碎处理的掺10%猪源样品的检出率仅为20%,经液氮研磨处理的掺10%猪源样品的检出率不足50%,真空干燥处理后的掺10%猪源样品的检出率达100%。采用快速提取法和柱膜法提取DNA,发现柱膜法虽提取效率高,但所提DNA纯度较低。邓迎春 等[13]研究发现,鸭血制品恒温烘干后制得粉末中提取的DNA含量最高,其次为直接将鸭血均质所得DNA,而先将鸭血制品中的部分水挤出后所得DNA含量最低,该研究认为,部分游离在水中的DNA被一同挤出,造成所得DNA含量降低。刘英等[14]对比3 种不同前处理方法:粉碎机处理、液氮研磨法和真空冷冻干燥法对掺伪产品检出率的影响,发现不同预处理方式对目标源性成分的检出有较大影响,真空冷冻干燥法的检出率最高,其次为液氮研磨法,最后为粉碎机处理。DNeasy血液与组织提取试剂盒对不同动物源样品的DNA提取效率有较大差异,5 种哺乳动物(猪、牛、羊、兔、马)的DNA提取含量明显低于另外4 种禽类(鸡、鸭、鹅、鸽),可能是哺乳动物的成熟红细胞中无细胞核导致的。
在鸭血制品掺伪检测的研究中,多数研究者选择使用方便、高效的商业化DNA提取试剂盒,所得DNA的OD260 nm/OD280 nm均在1.7~2.0范围内。选用不同种类的试剂盒提取的DNA质量浓度存在一定差异,且不同的前处理方法对鸭血制品中DNA的提取率及后期的检测也存在一定影响。由于哺乳动物血液和禽类血液中的成熟红细胞在细胞核方面存在差异,导致哺乳动物血液DNA提取物得率较低,而禽类血液DNA提取物得率较高,扩增效果较好。在提取动物源性成分不明的禽畜血制品DNA时,应考虑提取方法对哺乳动物源DNA提取率的影响,从而避免对后期扩增反应的影响。不同前处理方法对鸭血制品中DNA的提取及后期核酸片段的检出有一定影响,其具体原因有待进一步研究。
常规PCR技术是将DNA模板、特异性引物混合,再加入适量DNA聚合酶及脱氧核苷酸等,在适宜的环境中,经过变性、退火和延伸3 个环节,在DNA聚合酶的作用下使目标物质DNA模板中的目标序列不断扩增,经过多次循环复制,获得大量的目标DNA片段,随后对目标片段进行琼脂糖凝胶电泳检测。常规PCR多用于定性检测,而real-time PCR可用于定量检测目标物质,也可被用于鸭血制品的掺伪检测。real-time PCR通过实时监测扩增反应中产生荧光信号的强弱实现对PCR产物的实时定量,常见的real-time PCR包括荧光探针法(如TaqMan探针法)和荧光染料法(如利用荧光染料SYBR Green I)[15-17]。常规PCR操作简单、应用范围广且检测成本较低,但凝胶电泳需使用有毒染料进行标记,灵敏度相对real-time PCR较低。real-time PCR成本较低、应用范围广,但需要参考标准和建立标准曲线,且检测结果易受到基质干扰。
范美霞等[18]采用SN/T 3731.5—2013《食品及饲料中常见禽类品种的鉴定方法 第5部分:鸭成分检测 PCR法》和SN/T 2727—2010《饲料中禽源性成分检测方法 实时荧光PCR方法》对山东省菏泽市市售鸭血制品的掺伪情况进行对比,发现2 种方法在检验结果上存在一致性,SN/T 3731.5—2013中采用常规PCR法,适用于食品及饲料中鸭成分的定性检测,检出限为100 mg/kg,检测成本低。由于常规PCR法的灵敏度较real-time PCR低,为防止样品出现假阴性,可采用将扩增产物进行二次扩增[19]的方式或采用real-time PCR法进行排除。SN/T 2727—2010中采用的real-time PCR法灵敏度较高,但该方法检测范围仅适用于饲料中鸭、鸡、鹅和鹌鹑的定性检测,不适用于鸭血制品,不能作为鸭血制品掺伪检测报告的检验依据,但该方法中的引物、探针及条件可为检测鸭血制品中的鸭源性成分提供参考。
李杰等[20]分别采用SN/T 3731.5—2013、SN/T 2978—2011《动物源性产品中鸡源性成分PCR检测方法》、SN/T 2051—2008《食品、化妆品和饲料中牛羊猪源性成分检测方法 实时PCR法》(试剂盒法)、SN/T 2980—2011《动物产品中牛、山羊和绵羊源性成分三重实时荧光PCR检测方法》、SN/T 3730.4—2013《食品及饲料中常见畜类品种的鉴定方法 第4部分:驴成分检测 实时荧光PCR法》、SN/T 3730.2—2013《食品及饲料中常见畜类品种的鉴定方法 第2部分:狗成分检测 实时荧光PCR法》、 SN/T 3730.3—2013《食品及饲料中常见畜类品种的鉴定方法 第3部分:狐狸成分检测 实时荧光PCR法》、 SN/T 3730.1—2013《食品及饲料中常见畜类品种的鉴定方法 第1部分:貂成分检测 实时荧光PCR法》、 GB/T 38164—2019、SNT 3731.4—2017《食品及饲料中常见禽类品种的鉴定方法 第4部分:火鸡成分检测 实时荧光PCR法》对2021年临沂市售鸭血制品中的鸭、鸡、猪、牛、驴、狗、狐狸、兔、水貂、貂、鹅、火鸡及鸵鸟源进行检测,采用常规PCR、real-time PCR和多重realtime PCR技术检测53 批鸭血制品,发现有2 批次掺假,1 批次掺有牛源,1 批次掺有鹅源。
李美桃等[21]采用real-time PCR技术,参照SB/T 10923—2012《肉及肉制品中动物源性成分的测定 实时荧光PCR法》,对徐州市28 批鸭血制品中的猪、鸡、鸭和鹅源性成分进行检测,发现只有9 个样品中检出鸭成分,1 个样品中同时检出3 种动物源性成分,18 批样品中检出2 种动物源性成分。所抽检的掺伪鸭血制品中,掺鸡血的比例最高,其次是鹅血和猪血。邓迎春等[13]参照SB/T 10923—2012对51 批次鸭血制品中猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅6 种动物源性进行检测,4 批次检出羊源性成分,其循环阈值(cycle threshold,Ct)均小于24,3 批次检出鸡源性成分的样品中,有1 批次的Ct为33.86,考虑为容器污染所致,1 批次检出猪源性成分,1 批次未检出该6 种动物源性。SB/T 10923—2012利用禽畜动物中线粒体DNA的cytb基因序列差异,利用不同引物对样品中的猪、牛、羊、马、驴、鸡、鸭、鹅和兔源性成分进行检测。因为动物血液中含有线粒体DNA,该方法也可用于鸭血制品中动物源性成分检测,但该标准的适用范围中注明,仅用于鲜(冻)肌肉组织或经过初步加工的鲜(冻)生肉制品,因此不能作为熟制类鸭血制品或其他熟制类禽畜血制品监督抽检报告的检验依据。
周正海等[22]采用real-time PCR技术对重庆禽畜血制品掺伪情况进行研究,参照SB/T 10923—2012检测血旺和鸭血制品中的鸭和鸡源性成分,参照SN/T 2051—2008检测血旺和鸭血制品中的猪源性成分,研究发现,标称为鸭血的8 份样本中,全部检出鸭源性成分,4 份同时检出鸡源性成分;标称为血旺的21 份样本中,有14 份为纯猪血、2 份为纯鸡血、3 份检出鸭源、7 份检出鸡源、16 份检出猪源。该研究认为,屠宰过程中鸡血和鸭血盛放容器交叉污染是导致鸭血制品中检出鸡源、血旺中检出鸭源和鸡源的原因之一,鸡源和鸭源成分的Ct在30~35之间,部分样本可能为带入污染所导致。需要注意的是,重庆市卫生和计划生育委员会2015年发布实施的DBS50 017—2014《食品安全地方标准 食用畜血产品(血旺)》中规定,制作血旺所用的原料为“畜血”,而鸡血、鸭血则属于“禽血”,因此该标准中的“血旺”在重庆地区并不包括鸭血制品。而这与重庆市质量技术监督局2016年发布实施的DB50/T 441—2012《渝菜 毛血旺烹饪技术规范》中“毛血旺”的定义不相符,该标准规定毛血旺是以鸭血为主料,加入毛肚、鳝鱼、豆芽等配料烹制的一道渝菜。不同标准对血旺的描述存在一定差异,人们对“血旺”“血豆腐”是由哪种动物源性血制品制成存在一定认知差异,商家应对生产或经营的“血旺”的含义有一定认识,可标示或注释“纯鸭血”“纯猪血”“纯鸡血”“混合禽畜血”等字样,避免造成消费者或监管检验部门误解。同时,食品安全标准制定后也应加大科普宣传工作力度,引导生产经营者合理使用原料。
多重PCR是PCR技术的衍生,在1 个PCR反应体系中加入多个特异性引物后,经1 次扩增可获得多个目标条带,包括普通多重PCR、多重real-time PCR、多重数字PCR等技术。数字PCR[23-24]将总反应体系分散成上万个至百万个小单元,每个单元里含有1 分子DNA模板,对模板扩增后,通过收集荧光信号实现定量检测目标产物,可分为微滴式数字PCR(又称液滴式数字PCR)(dropplet digital PCR,ddPCR)、芯片式数字PCR(又称微阵列芯片式数字PCR(chip digital PCR,cdPCR))和微流体数字PCR(microfluidic digital PCR,mdPCR)。ddPCR的反应体系在数百万个微液滴中进行;cdPCR反应在芯片的微小反应仓或通孔中进行;mdPCR将模板通过微流体控制技术[25]生成微液滴,扩增反应在微液滴中进行。数字PCR可实现绝对定量及单拷贝检测,无需建立标准曲线,且对PCR抑制剂有一定的抗干扰能力,但检测成本高、需要特定的仪器和耗材,且易出现假阳性。多重PCR技术具备PCR技术相应的优点,且单次可检测出多个特异性条带,但由于扩增反应中存在多对引物,在反应过程中易出现引物配对及引物竞争等问题,对模板DNA的质量、特异性引物的选择和反应条件都有较高的要求[26]。
通过精确控制温度的循环升降实现DNA片段的复制是PCR技术的一大特征,PCR技术属于核酸的热循环扩增技术。与热循环扩增技术不同的是,核酸等温扩增技术只需要具备恒温条件,不需要依赖精密控制温度升降的热循环仪器。核酸等温扩增技术已被应用于肉制品中动物源性成分检测,包括环介导等温扩增(loopmediated isothermal amplification,LAMP)技术[27]、RPA技术[28]、RAA技术[29]、交叉引物等温扩增技术[30]等。LAMP技术在等温条件下,利用4~6 种特异性引物识别目标DNA序列的6~8 个区域,通过具有链置换活性的Bst DNA聚合酶,将模板DNA打开后延伸DNA链,形成多分支的茎环结构核酸产物,其耗时短,且灵敏度较高,可达pg级。重组酶、DNA聚合酶和单链DNA结合蛋白是促成RPA反应的3 种关键酶,重组酶与引物组成的寡核苷酸-蛋白复合物可在DNA模板中找到同源序列后使模板DNA双链打开,同时引物与模板DNA序列结合,具有链置换活性的DNA聚合酶将模板DNA的其余双链打开,使新的DNA链能够持续延伸,同时单链DNA结合蛋白负责稳定被寡核苷酸-蛋白复合物打开的另一条单链。正向和反向引物的扩增同时开始,形成新的双链,一旦扩增反应开始,模板在30 min内呈指数级扩增。恒温扩增的条件让RPA反应能够与便携式检测设备结合使用,使检测条件更简单、更加快速高效。RAA的原理与RPA类似,区别在于RAA采用的重组酶和DNA聚合酶活性更强[31],在反应体系中加入荧光染料或荧光探针即可实时监测目的基因的扩增情况,这一综合技术又称realtime RAA。
于文莹等[10]采用多重PCR技术,参照鸭、猪、羊、牛和鸡的cytb基因序列设计了5 对特异性引物,可同时检测鸭血制品中是否存在鸭、猪、羊、牛和鸡5 种动物源性成分,所需时间短,检验成本较低。该方法具有较高的特异性和灵敏度,当鸭血、猪血、羊血、牛血、鸡血5 种动物模板DNA的质量浓度为1 ng/μL时,仍可准确检测,当DNA模板质量浓度为10 ng/μL时,可扩增得到5 种动物的清晰条带。该研究发现,退火温度对多重PCR的特异性有重要影响,经优化后确定为60 ℃。采用该方法对市售9 个鸭血制品进行检测,发现1 份鸭血制品中含有鸭源和猪源成分,2 份鸭血制品中含有鸭、猪和牛源成分。
汪菊等[32]基于数字微流控芯片的快速检测平台对31 批次鸭血进行检测,有7 批次成分与明示肉源不符,其中5 批次鸭血中未检出鸡、鸭、鹅、猪、牛及羊源性成分,2 批次检出猪源性成分,与采用SN/T 2051—2008和GB/T 38164—2019的方法对牛、羊、鸭及猪源性成分检测的结果一致。该检测平台将均质破碎后的样品与生理盐水制成1∶2(m/m)的均质液,采用动物基因组DNA快速提取试剂盒、数字微流控Virus Hunter检测设备和动物源性6 项成分核酸检测芯片试剂盒(鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊恒温荧光法),可同时对6 种动物源性成分进行检测,检出限为0.5%,全程耗时45~60 min。该快速检测平台采用的数字型微流控恒温扩增芯片利用介电润湿型液滴操纵技术将待测核酸与扩增反应试剂的混合液平均分成5 µL大小的液滴,后将液滴移动至含有目标动物源性引物的芯片反应点。扩增反应利用LAMP技术将目标DNA在恒温状态下快速连续扩增,无需变性或退火过程,芯片反应点通过发热丝加热提供恒温扩增所需温度,扩增所得茎环状DNA产物经荧光染料染色后呈现荧光信号,进而判断有无该动物源性成分。数字微流控芯片技术不需要复杂的流体通道、微泵或微混合器等元件,样品消耗量少,可动态配置,需在洁净环境下操作。
Zhou Cang等[11]在等温RPA法快速检测掺假食品中鸭源性成分的研究中,采用real-time PCR、等温real-time RPA技术和侧向流动试纸条(lateral flow strip,LFS)结合等温RPA(LFS-RPA)技术对113 份肉制品样品进行检测,30 份样品检出鸭源性成分,4 批鸭血中3 批次检出鸭源性成分,1 批次未检出,3 种方法的检出结果一致。real-time RPA检测方法经优化后其阈值时间(threshold time,TT)与real-time PCR的Ct的相关系数达0.867 4,real-time RPA和LFS-RPA的检出限均为0.1%。经优化后,real-time RPA的反应温度为39 ℃,反应时间为20 min,TT在3~11 min之间,LFS-RPA的反应温度为40 ℃,反应时间为20 min,扩增产物经稀释后加入试纸条,可在5 min之内观察到检测结果。
PCR-试纸条法是将PCR技术与试纸条检测技术相结合,先利用PCR技术获得目标DNA片段,再利用试纸条对扩增产物进行检测。膜芯片检测法利用反向斑点杂交原理,经PCR扩增得到的目标产物与芯片膜表面固定的特异性探针杂交,经化学显色后杂交点处会出现肉眼可见的颜色变化。膜芯片检测法具有检测快、高通量及效果直观等优点,需配备专用膜芯片检测仪进行去活化、杂交、酶连、显色等步骤[33-34]。
SN/T 5145—2019第11部分采用PCR-试纸条法,以cytb为靶基因使鸭的上下游特异性引物分别带有异硫氰酸盐和生物素标记,若样本中含有鸭DNA,则会生成带有异硫氰酸盐和生物素分子的PCR产物,该特异性产物会与含有金标记的抗异硫氰酸盐的兔多克隆抗体结合,在虹吸作用下达到检测线位置时,被链亲和素捕获后呈棕红色,过量的产物继续向上移动至质控线位置时,产物携带的抗异硫氰酸盐的兔多克隆抗体被固定的羊抗兔抗体捕获后呈棕红色。样本中若无鸭DNA,则无法产生同时带有异硫氰酸盐和生物素标记的产物,不能先被带有金标记的克隆抗体特异性结合,无法在检测线位置被捕获,因此不显色。而未参与反应的含有异硫氰酸盐基团的特异性引物先与带有金标记的抗异硫氰酸盐的兔多克隆抗体结合,后虹吸至检测线位置,因无生物素标记而不能被捕获,因此不显色,上移至质控线后,其与质控线位置的羊抗兔抗体结合显色。另一带有生物素标记的特异性引物则无法与含有金标记的抗异硫氰酸盐的兔多克隆抗体结合,无法完成后续显色反应。
金晓红等[35]参照GB/T 35917—2018,采用膜芯片快速检测试剂盒对苏州市售的70 批次鸭血制品进行检测,有7 批次样品中检出的鸭源性和鸡源性成分与其包装标示的成分一致,另外63 批次未检出鸭源性成分以外的动物源性成分。GB/T 35917—2018中采用传统CTAB法和试剂盒法提取DNA,所得核酸质量浓度需大于20 ng/µL,OD260 nm/OD280 nm应在1.7~2.1之间,随后采用11 种特异性引物进行多重PCR,所得PCR产物与固定在膜芯片上的固有目标基因特异性探针杂交后,经化学显色,可在杂交点上形成肉眼可见的杂交信号。该研究中采用的快速检测试剂盒可一次性检出样本中13 种动物源性成分,与GB/T 35917—2018中的方法相比,多检出水牛和马源性成分,样品DNA质量需控制在50~600 ng。
基因条码技术是利用生物体DNA中的一段较短的、特异性较强的、标准且易于扩增的DNA片段,通过测序技术识别该段DNA的序列组成,再与已知物种DNA序列进行对比,进而准确鉴定物种。高通量测序技术可同时对大量DNA分子进行测序,1 次测序可检出多种物种,与多重PCR结合可扩大检出物种的范围,提高效率。DNA鉴定技术虽被广泛应用于物种鉴定,但主要集中在肉类来源的鉴定,在动物血制品掺伪检测中的研究较少。此外,由于消费者的偏好不同,血制品的消费受到限制,导致国内外对鸭血等血制品掺假的研究较少[36-38]。
励炯等[12]部分参照GB/T 35918—2018中的方法,对样品的前处理、PCR扩增及后续克隆进行优化。采用的通用引物可扩增得到猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、兔7 种动物的COI全长基因,采用DNA条形码技术建立食用血制品中猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、兔7 种动物源性成分掺伪鉴别方法,最低检出率为5%。样品经DNA提取、目标基因PCR扩增、目标产物克隆、测序后,与所建立的DNA条码数据库进行比对,可在基因序列水平上对所掺杂的动物源性成分进行鉴别,鉴定结果准确、高效,但操作繁琐、对检验人员要求较高。对市售的12 批标称为鸭血豆腐的样本进行检验,发现有4 批含有猪源性成分。刘英等[14]对利用通用引物扩增得到的COI部分基因片段进行预处理、DNA提取、特异性扩增、克隆测序、数据库比对,该项DNA微条形码技术可鉴别血制品中猪、牛、羊、马、兔、鸡、鸭、鹅、鸽9 种动物源性成分。对市售的10 批次鸭血进行检测,发现有4 批次掺假样品,分别掺有鸡血和猪血。
GB/T 35918—2018中采用多重PCR技术,1 次扩增反应可获得多种目标产物,第1组哺乳动物和禽类基因条码引物为4 对,可特异性扩增22 种哺乳动物及9 种禽类;第2组鱼类基因条码引物为2 对,可特异性扩增29 种鱼类;第3组通用微型基因条码引物仅1 对,可对14 种哺乳动物、6 种禽类及44 种鱼类进行特异性扩增。扩增产物经纯化、克隆后测序,采用经典的DNA测序技术—— Sanger测序技术,其准确性高,读长较长,可得到数百至上千碱基的序列信息,但1 次仅能测定1 条DNA序列,成本较高。将测序所得序列信息与生命条形码数据系统或美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库中的序列进行比对,根据相似度判断物种,样品序列与数据库相似度≥90%时可确定动物源性,检出限为10%(m/m)。
国家市场监督管理总局最新发布的BJS 202401《食品中动物源性成分定性检测》中利用多重PCR与高通量测序技术相结合,选取动物线粒体基因的相对保守区设计通用引物,1 对引物可特异性扩增16 种哺乳动物、10 种禽类及16 种鱼类,共42 种动物源性目标产物,扩增产物经富集纯化,采用高通量测序技术测序,所得序列信息经分析软件预处理后,与NCBI数据库或其他开放数据库进行序列比对,根据一致性判断物种,样品序列与数据库标签一致性≥98%时可确定动物源性,检出限为1%(m/m)。
由于经加热处理后的肉制品蛋白质一级结构较为稳定,基于蛋白质组学的MS技术也被应用于鸭血制品的掺伪检测研究。通过将分离技术和MS技术结合,分析加热后结构仍较为稳定的特异性多肽,特异性多肽被离子源电离生成不同质荷比的离子,这些离子在电场和磁场的作用下,在空间或时间上分离,经离子检测器确定离子的质荷比,形成相关图谱,进而鉴别其动物源性[39]。
Zhang Yingying等[40]利用超高效液相色谱-串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术对肽标记物进行检测,进而实现对动物血制品的鉴定和绝对定量,该方法可鉴别动物血制品中的猪、牛、羊、鸡和鸭源性成分,每个动物源性成分分别有3 种多肽标记物,将从血制品中提取的蛋白质经过还原、烷基化、胰蛋白酶消化、脱盐后获得多肽,采用高效液相色谱将多肽分离,色谱柱为Hypersil GOLD C18(2.1 mm×100 mm,1.9 μm),柱温4 ℃,进样量5 µL,流动相A为0.1%甲酸溶液,流动相B为含0.1%甲酸的乙腈溶液。采用高分辨率MS仪筛选特异性肽,MS条件:喷雾电压3 400 V,全扫描分辨率120 000,扫描范围m/z 350~2 000,碰撞能30 V。采用高分辨率MS的Full-Scan ddMS2模式采集数据,所得数据导入Proteome Discoverer蛋白质分析软件,与UniProt数据库进行比对,获得每种动物血液中的蛋白质及多肽信息,通过对所得多肽从序列覆盖率、置信度、肽长度及强度进行筛选,获得母离子和子离子响应值均较高的多肽序列。采用三重四极杆UPLC-MS/MS的多反应监控模式建立特异性多肽标记物的定性及定量分析方法,MS条件:毛细管电压3 500 V,辅助气流速15 arb,鞘气流速38 arb,鞘气温度380 ℃,碰撞气压力1.5 mTorr。为确保对所筛选的特异性多肽准确定性,以保留时间、离子比、响应值和峰形为因素对方法进行优化,所得特异性多肽标记物的线性方程相关系数均大于0.995,加标回收率为80%~120%,猪、牛、羊源性成分的检出限为0.1%、检出量为0.001 g,鸡、鸭源性成分的检出限为0.25%、检出量为0.002 5 g,经优化酶解时间为2 h,既能获得相应的特异性多肽,又可以缩短实验时间。
动物血液中存在多种矿物元素,研究人员通过统计分析不同动物源血液中矿物元素的含量,进而构建动物血液与矿物元素的预测分析模型。ICP-MS技术利用等离子体高温环境将样品中的化合物经解离、电离后形成离子,再经过MS仪确定元素种类,可同时检测多种金属及某些非金属元素,检测效率高,且检出限低[41-42]。原子吸收光谱法是基于物质所产生的原子对特定波长的吸收作用进行定量分析的方法,可检测多种元素,检出限低、准确度高。机器学习技术可从大量数据中学习规律并建立预测模型,为数据分析与预测提供了新的思路和方法[43]。
Han Fangkai等[44]采用ICP-MS和原子吸收光谱法测定了鸭、鸡、牛、猪和羊5 种动物血液样品(每种30 份)中的25 种矿物元素,从中筛选出能够识别动物源性成分的关键矿物元素,利用矿物元素指纹图谱与极限学习机(extreme learning machine,ELM)技术分析预测动物血制品中的动物源性成分,机器学习技术可对大量的数据进行学习并总结规律,进而用于对未知数据的预测。通过逐步判别分析和单因素方差分析获得关键矿物元素后,采用主成分分析筛选元素,用Fisher线性判别分析进行降维。通过单因素方差分析筛选被测矿物元素的相对含量并获得关键元素,最终最优ELM模型的预测集准确率为96.0%,意味着在未知的50 份样品中仅2 份样品被错误分类,在训练集中同样有2 份样品被错误分类,其预测准确率为98.0%。
由于样品污染以及造假者人为添加或去除生物标记物,如添加部分天然血后制作“人造血旺”,使PCR检测技术和蛋白质检测技术在实际检测应用中存在一定漏洞[22,44]。元素指纹图谱检测方法因涉及众多的元素种类及含量,使造假者的人为调整效果有限。利用元素指纹图谱与ELM技术结合进行食用动物血种类的预测,在鸭血制品掺伪检测的研究中较为少见,Han Fangkai等[44]将新鲜动物血液经121 ℃高温处理30 min后自然沉降,均质后于-20 ℃冷冻保存。通过对大量样本中多元素进行检测后利用ELM分析预测,建立的ELM模型可达到较高的预测准确率,表明5 种动物血液中的多种元素存在一定差异,但该研究中所采用的150 份样本仅为单种动物血液,与实际的掺伪食用禽畜血制品在成分上存在一定差异,因此该方法是否可以用于判定动物源性成分复杂的动物血制品还有待进一步研究。
综上所述,鸭血制品掺伪检测结果及不同鸭血制品掺伪检测技术的优缺点比较分别如表2、3所示。
表2 鸭血制品掺伪检测结果Table 2 Results of adulteration detection of duck blood products
注:*.根据DBS50 017—2014,在重庆地区“血旺”为畜血,并非鸭血。
鸭、鸡、猪、鹅、牛、火鸡、PCR、real-time PCR鸵鸟、狐狸、53 批鸭血鹅源1 批、牛源1 批2 批[20]猪、牛、羊51 批鸭血羊源4 批、鸡源2 批、猪源1 批、未检出8 批[12]目标动物源1 批1 批、鸡源+鸭源19 批[21]real-time PCR鸡、鸭、猪8 批鸭血鸡源+鸭源4 批4 批[22]猪源14 批、鸡源2 批、鸡源+猪源7 批*[22]羊、鸡9 批鸭血鸭源+猪源+牛源2 批、鸭源+猪源1 批3 批[10]5 批、猪源2 批7 批[32]猪、牛、羊31 批鸭血未检出目标动物源5 批、猪源2 批7批[32]real-time PCR、real-time RPA、LFS-RPA鸭4 批鸭血未检出鸭源1 批1 批[11]快速检测鸡、兔、驴、貂、7 批鸡血+与标识一致[35]鸭、水牛、马鸭血猪、牛、羊、鸡源1 批4 批[14]羊、鸡3 批鸭血猪源1 批1 批[40]检测方法可检出动物源性样本检出动物源性检出量参考文献狗、兔子、貂、水貂、驴real-time PCR鸡、鸭、鹅、鹅源+鸭源7 批、real-time PCR鹅、鸡、鸭、猪28 批鸭血鹅源+鸡源+鸭源10 批、猪源+鸭源1 批real-time PCR鸡、鸭、猪21 批血旺2 批、鸡源+鸭源2 批、鸭源+猪源1 批多重PCR鸭、猪、牛、LAMP+数字微流控鸡、鸭、鹅、芯片(快速检测)猪、牛、羊31 批鸭血未检出目标动物源real-time PCR鸡、鸭、鹅、(快速检测)多重PCR+膜芯片猪、黄牛、羊、63 批鸭血、(快速检测)狐、鼠、牦牛、基因条码技术猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、兔12 批鸭血猪源4 批4 批[12]DNA微条形码技术马、兔、鸡、10 批鸭血猪源3 批、鸭、鹅、鸽UPLC-MS/MS鸭、猪、牛、
表3 不同鸭血制品掺伪检测技术的优缺点比较Table 3 Comparison of the advantages and disadvantages of different adulteration detection technologies for duck blood products
优点:灵敏度高、特异性高、技术成熟;缺点:需PCR接触有毒染料试剂、耗时、单次反应只能扩增1 种实验室定性[7]目标DNA、反复升降温、易受PCR抑制剂影响real-time PCR优点:灵敏度高、特异性高、技术成熟、可实时定量;缺点:耗时、需建立标准曲线、反复升降温、实验室相对定量[15-16]易受PCR抑制剂影响优点:灵敏度高、特异性高、技术成熟、单次反应多重PCR可扩增多种目标DNA;缺点:引物设计难度高、实验室定性/相对定量[26]反复升降温、易受PCR抑制剂影响缺点:成本高、反复升降温、易受PCR抑制剂影响实验室、现场绝对[32,45]RPA(快速检测)缺点:引物设计难度高实验室、现场定性[11,27]缺点:引物设计难度高实验室定性[31,27]检测(快速检测)优点:快速、特异性高;缺点:操作繁琐实验室、现场定性[35]元素指纹图谱优点:不易受人为添加物干扰;缺点:操作繁琐实验室定性[44]UPLC-MS/MS优点:灵敏度高、特异性高、技术成熟;检测方法优缺点适用场景定性/定量参考文献数字PCR优点:灵敏度高、特异性高、可绝对定量;LAMP+数字微流控优点:快速、特异性高、无需升降温;芯片(快速检测)缺点:引物设计难度高实验室、现场定性[27,32]real-time RPA、LFS-优点:快速、特异性高、无需升降温;real-time RAA优点:快速、特异性高、无需升降温;多重PCR+膜芯片快速基因条码技术优点:灵敏度高、特异性高;缺点:操作繁琐实验室定性[46]高通量测序技术优点:高通量;缺点:成本高实验室定性[46]缺点:操作繁琐、存在基质效应实验室相对定量[47]
动物血液经加工制成的食用禽畜血制品是我国的传统美食,鸭血制品更是深受大众喜爱。随着公众对食品安全意识的增强,国家制定了一系列可用于鸭血制品掺伪检测的检验标准,但食用禽畜血制品的食品安全地方标准较为少见,不同地区消费者对于食用禽畜血制品的认知有一定差异,且不同地方制定的标准对禽畜血制品的定义及应用范围也不尽相同。鸭血制品掺伪主要有鸡、猪、牛、鹅等动物源性成分掺伪以及无动物源性成分检出的情况。以PCR技术为基础的分子生物技术是鸭血制品掺伪检测的主要方法,而MS技术和元素分析技术则在蛋白质和矿质元素检测方向上为鸭血制品掺伪检测提供了新的思路,等温扩增技术因其不依赖循环升降的温度条件而成为核酸检测领域新的研究热点,多种技术联合应用的快速检测技术也是鸭血制品掺伪检测的一大亮点。由于动物血液只是禽、畜副产品中的一个小类,其食品安全标准的制定、掺伪技术的研究、检测标准的应用均与禽、畜肉类有一定差距,但也有更多可借鉴的技术和经验,如有部分研究人员将肉制品的检测标准用于鸭血制品掺伪检测研究。鸭血制品相关标准及掺伪检测的研究对规范市场、保障食品安全具有重要意义。
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