迈向快速分子鉴定测试：通过视觉生物传感技术实现橄榄、向日葵、大豆、芝麻和玉米DNA的多组分同时检测的新方法

《Analytica Chimica Acta》：Toward rapid testing for molecular authentication: Novel method for multianalyte identification of olive, sunflower, soy, sesame and corn DNA by visual biosensing

　　分子认证技术通过检测DNA序列识别食品成分真伪，尤其橄榄油掺杂检测至关重要。本研究开发新型方法，整合多重PCR与直接检测的干式生物传感器，利用通用上游引物和5种特异性下游引物，在PCR扩增同时实现物种特异性扩增，产物直接点样至生物传感器，无需纯化或酶切步骤，15-20分钟肉眼判读结果。检测限达5%芝麻/大豆/向日葵和10%玉米掺杂，重复性误差＜5%，显著降低成本并提升便携性。

　　在当今社会，产品真实性认证已成为确保消费者安全与维护市场公平的重要手段。随着食品工业的发展，假冒伪劣产品问题日益突出，特别是在高价值的农产品和食品中，如橄榄油等。橄榄油作为地中海饮食的重要组成部分，不仅因其丰富的营养价值而受到青睐，还因其对健康的益处而备受关注。因此，开发一种快速、准确且易于操作的检测方法，以识别橄榄油中可能的掺假成分，具有重要的现实意义。

当前，产品真实性认证主要依赖于两种策略。第一种是通过仪器分析技术，如核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、色谱法和质谱分析等，结合化学计量学方法，构建代谢物指纹图谱。这种方法能够提供详细的化学信息，但其局限性在于代谢物的浓度和结构容易受到环境条件、收获时间和储存方式的影响，导致检测结果的不稳定性和可重复性较低。因此，这种技术在面对复杂样品时，可能会出现误判或漏检的情况。

第二种策略则是基于DNA的分子认证方法。这种方法利用特定的DNA序列作为生物标记物，通过聚合酶链式反应（PCR）等技术对目标DNA进行指数级扩增，再结合高分辨率熔解分析（HRM）或流式细胞术等手段，实现对样本中特定物种的准确识别。DNA认证方法的优势在于其高度的物种特异性，即使在环境条件变化的情况下，也能保持检测的稳定性和可靠性。然而，这类方法通常需要昂贵的设备和专业的技术人员，限制了其在实际应用中的普及性。

为了克服传统DNA认证方法的不足，研究人员提出了一种创新性的方法，将多重PCR技术与干式试剂条生物传感器相结合，以实现对多种潜在掺假成分的快速检测。这种方法的核心在于，通过设计一组通用的上游引物和多个物种特异性的下游引物，在单一PCR反应中完成对多种DNA的扩增和区分。这一过程无需额外的酶反应步骤，也不需要DNA的纯化、预处理或标记，从而大幅简化了实验流程，降低了操作难度和时间成本。

具体而言，该方法首先从待测样品中提取DNA，然后利用多重PCR技术对目标DNA进行扩增。PCR扩增过程中，通用上游引物与五个不同物种的特异性下游引物共同作用，确保只有存在于样品中的物种DNA能够被成功扩增。扩增后的产物直接应用于干式试剂条生物传感器，通过抗体功能化的金纳米颗粒进行可视化检测。该生物传感器设计有五个检测区域，每个区域都固定有针对特定物种的寡核苷酸探针，能够在短时间内（15-20分钟）完成对多种物种DNA的识别。

这种方法的优势在于其简便性、可携带性和低成本。与传统的DNA认证方法相比，它不需要复杂的设备和专业的操作人员，使得检测可以在现场快速完成，特别适用于需要即时检测的场合。此外，该方法的检测灵敏度较高，能够识别橄榄油中掺杂的5%的芝麻、大豆和葵花籽油，以及10%的玉米油，这在实际应用中具有重要意义。测量的变异率也控制在5%以下，表明该方法具有较高的稳定性和重复性。

在食品行业中，橄榄油的真实性检测尤为重要。橄榄油不仅是一种常见的食用油，还因其独特的风味和健康效益而被广泛使用。然而，市场上存在大量的假冒橄榄油，这些产品往往使用成本较低的植物油进行掺假，以牟取暴利。这不仅影响了橄榄油的质量，也对消费者的健康构成了潜在威胁。因此，开发一种快速、准确且经济的检测方法，对于保障橄榄油的质量和保护消费者的权益至关重要。

该方法的创新之处在于，它将多重PCR与干式试剂条生物传感器技术相结合，实现了一种全新的分子认证模式。这种模式不仅简化了检测流程，还提高了检测效率，使得结果能够在短时间内获得。此外，由于该方法无需复杂的后处理步骤，因此降低了实验的复杂性和成本，使其更适合于大规模应用和现场检测。这种方法的推广和应用，有助于提高食品安全水平，促进农产品的高质量发展。

在实际应用中，该方法的简便性和可携带性使其成为一种理想的工具。它可以被广泛应用于食品检测机构、市场监管部门以及消费者自行检测的场景。对于食品检测机构而言，这种方法可以提高检测效率，减少检测时间，从而更快地响应市场上的食品安全问题。对于市场监管部门而言，这种方法能够提供一种快速、有效的手段，用于监控市场上的产品质量和真实性，维护市场秩序。而对于消费者而言，这种方法可以作为一种便捷的检测工具，帮助他们识别产品是否真实，保障自身的健康和权益。

此外，该方法的高灵敏度和低变异率也为其在其他领域的应用提供了可能。例如，在生物技术与生物制造领域，该方法可以用于确认细胞培养的纯度，检测是否存在误标或交叉污染的情况。在农业领域，该方法可以用于检测作物种子的真实性，防止假冒种子的流通。在药品和保健品领域，该方法可以用于检测原料的来源，确保产品的质量和安全性。

总的来说，这种结合多重PCR与干式试剂条生物传感器的新方法，为产品真实性认证提供了一种更加高效、经济和便捷的解决方案。它不仅克服了传统方法在设备成本和操作复杂性方面的限制，还提高了检测的准确性和可靠性。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，这种方法有望在未来的食品安全和产品认证领域发挥更大的作用。