一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法

一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》是中國農業科學院油料作物研究所於2014年4月25日申請的專利,該專利的申請號為2014101712925,公布號為CN103951577A,授權公布日為2014年7月30日,發明人是李培武、馬飛、張奇、楊青青、張良曉、丁小霞、張文。

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》請求保護一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法。辣椒素人工半抗原分子結構式見式Ⅰ,人工抗原的分子結構式見式II。該發明提供的辣椒素人工半抗原最大程度保留了辣椒素類物質的特徵結構,可作為抗原決定簇,又具有可以與載體蛋白發生偶聯的活性基團。由此得到的人工抗原可免疫獲得親和力高,靈敏度高,特異性強的辣椒素抗體,可用於食用植物油中辣椒素的免疫檢測。

2018年12月20日,《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

(概述圖為《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名:一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
  • 公告號:CN103951577A
  • 授權日:2014年7月30日
  • 申請號:2014101712925
  • 申請日:2014年4月25日
  • 申請人:中國農業科學院油料作物研究所
  • 地址:湖北省武漢市武昌區徐東二路2號
  • 發明人:李培武、馬飛、張奇、楊青青、張良曉、丁小霞、張文
  • Int.Cl.:C07C233/18(2006.01)I; C07C231/12(2006.01)I; C07K14/765(2006.01)I; C07K14/77(2006.01)I等
  • 代理機構湖北武漢永嘉專利代理有限公司
  • 代理人:喬宇
  • 類別:發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

截至2014年4月25日,把非正常食用油(俗稱地溝油)摻入合格食用油中以獲取利益的行為屢禁不止,嚴重威脅著消費者的健康,成為當前中國食品安全領域亟須解決的問題。
國家科技部、工商總局、質檢總局、食品藥品監管局、糧食局以及中國疾控中心等7部委聯合攻關地溝油鑑定方法,主要包括:重金屬含量、多環芳烴、膽固醇、3-氯丙二醇及其酯、粘度、電導率、介電常數等,但由於地溝油來源多、成分複雜,截至2014年4月25日,檢測方法不能實現對通過白土吸附脫色、水洗、真空高溫脫臭等精煉處理,摻入正常食用油進行銷售的新型地溝油進行識別,迄今仍缺乏能夠有效鑑別方法。
中國傳統飲食習慣及口味愛好中辣椒是使用量較大、套用範圍廣泛的調味品,辣椒素是引起辣味的主要化學成分,主要存在於辣椒屬植物的果實及種子中。辣椒素具有脂溶性、強穩定性好、沸點高等性質,而餐飲行業的泔水油是地溝油的主要來源之一,截至2014年4月25日,地溝油加工工藝很難完全去除具有以上性質的化合物。正常食用油基本不含辣椒素,而接觸過辣椒的餐廚廢棄油脂難以避免地含有這類成分,因此辣椒素能夠作為鑑別餐廚廢棄油脂的特徵指標。辣椒素的檢測方法主要是高效液相色譜法(HPLC)、液質聯用法(LC/MS),需要對樣品進行稀釋、過濾、提取、淨化,操作複雜、繁瑣、檢測成本高、周期長,無法滿足大批量樣品快速篩查,尤其是現場快速檢測的要求。免疫分析是基於抗原、抗體的特異性反應的一種分析方法,在醫學上已廣泛套用於微量物質的檢測。免疫分析具有特異性強、靈敏度高、分析容量大、方便快捷、成本低廉等優點得到迅速發展。
建立免疫分析方法,首先必須製備出對辣椒素特異性強、親和力高的抗體。由於辣椒素分子量較小,不具備刺激機體產生針對辣椒素抗原決定簇的特異性抗體,作為小分子抗原其必須與大分子載體偶聯後才具有免疫原性。要實現與大分子物質的偶聯,半抗原分子上必須具備能共價結合到載體上的活性集團(如氨基、羧基、羥基和巰基等)。影響免疫分析方法的關鍵因素在於特異的抗原和抗體,因此獲得一種可免疫獲得特異性好,親和力高的辣椒素抗體的抗原具有十分重要的意義。

發明內容

專利目的

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》的發明目的是提供一種新型的辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法。

技術方案

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》提供的辣椒素人工半抗原化合物,具有式Ⅰ所示的分子結構:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
其化學名稱為4-[2- 甲氧基-4-(壬醯胺甲基) 苯氧基]丁酸。
所提供的辣椒素人工抗原化合物,其分子結構式如式Ⅱ所示:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
按上述方案,所述載體蛋白為牛血清白蛋白BSA、卵清白蛋白OVA或鑰孔血藍蛋白KLH。
上述特異性辣椒素人工半抗原的合成方法,以N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺與4-溴代丁酸乙酯為原料經溴代成醚反應,得到式Ⅲ化合物,然後將其中的酯基團水解製得辣椒素人工半抗原即化合物Ⅰ,合成路線如下:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
按上述方案,所述辣椒素人工半抗原的製備方法,包括以下步驟:
(1)將摩爾比為1:(1.2~1.5)的N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺和4-溴丁酸乙酯分別溶解於N,N-二甲基甲醯胺中,得到相應的N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺溶液和4-溴丁酸乙酯溶液,然後將4-溴丁酸乙酯溶液置於恆壓漏斗,緩慢滴加至N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺溶液中,待滴加完畢,在105~110攝氏度條件下反應5-7小時,後處理得到中間產物Ⅲ;
(2)將中間產物Ⅲ在鹼性條件下水解,後處理得到辣椒素人工抗原。
按上述方案,所述步驟(1)的後處理為:將反應液過濾,減壓蒸餾除去溶劑得淡黃色的油狀物粗產品,然後將該粗產品通過矽膠柱層析,柱層析試劑:體積比為1:1的石油醚和乙酸乙酯混合液,脫色即得。
按上述方案,所述步驟(2)的後處理為:將反應液用乙醚洗滌,棄去有機相,水相調節pH值3-4,用乙酸乙酯對水液進行萃取,收集有機相,無水硫酸鈉過夜,抽濾,減壓蒸餾即得。
上述辣椒素人工抗原的製備,它是將辣椒素人工半抗原通過N,N’-二環己基碳二亞胺DCC與N-羥基琥珀醯亞胺NHS活化後,再與載體蛋白進行偶聯得到。
上述辣椒素人工抗原的製備方法,包括以下具體步驟:
(1)將辣椒素人工半抗原在N,N-二甲基甲醯胺中與N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)室溫反應1-2小時,然後加入二環己基碳二亞胺的N,N-二甲基甲醯胺溶液,室溫反應4-6小時,靜置過夜,取上清液即活化的辣椒素人工半抗原溶液;
(2)將上清液滴加到載體蛋白濃度大於等於2毫克/毫升的載體蛋白的磷酸鹽緩衝液中,室溫條件反應12-14小時,其中:所述步驟(1)中的辣椒素人工半抗原與載體蛋白的摩爾比大於5:1,然後透析得到辣椒素人工抗原,即化合物II
按上述方案,所述步驟(1)中N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)和二環己基碳二亞胺的摩爾比為1:1-1.1。
按上述方案,所述的載體蛋白的磷酸鹽緩衝液是將載體蛋白用0.2摩爾質量pH8的磷酸鹽緩衝液溶解得到的。
按上述方案,所述的透析為用0.01摩爾質量PBS緩衝液透析72小時,期間,4-8小時更換一次透析液。
按上述方案,所述N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺,4-溴丁酸乙酯純度均大於95%。
上述辣椒素人工抗原化合物在製備辣椒素特異性抗體中的套用。
上述辣椒素人工抗原化合物在食用植物油中辣椒素免疫檢測中的套用。
辣椒素特異性抗體,它是由上述辣椒素人工抗原經動物免疫得到的可與辣椒素髮生特異性免疫反應的球蛋白。

有益效果

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》通過將辣椒素中香草基胺的酚羥基進行修飾,提供的人工半抗原既最大程度保留了辣椒素類物質的特徵結構(辣椒素主要分子結構中的香草基胺和部分脂肪鏈基團),可作為抗原決定簇,又具有可以與載體蛋白發生偶聯的活性基團。進而由此得到的人工抗原可免疫獲得親和力高,靈敏度高,特異性強的辣椒素抗體。實驗結果表明,用《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》提供的抗原免疫動物得到的抗血清效價可達128000,對辣椒素的半抑制濃度IC50值為3.34微克/毫升,經常規交叉反應測定,該抗體與氰戊菊酯、溴氰菊酯等化學殘留污染物及黃麴黴毒素等生物毒素污染物均無交叉反應,表明抗體可以特異性與辣椒素反應。《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》的抗原或抗體可用於建立酶聯免疫吸附分析方法、膠體金試紙快速檢測法和時間分辨螢光試紙條檢測法,為食用植物油摻偽保真提供關鍵技術支撐。

附圖說明

圖1《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》合成的辣椒素人工抗原紫外光譜圖。
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
圖中:1:辣椒素,2:載體蛋白,3:辣椒素人工抗原。

技術領域

《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》涉及一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法,屬於免疫化學技術領域。

權利要求

1.辣椒素人工半抗原化合物,其特徵在於:它具有式Ⅰ所示的分子結構:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
2.辣椒素人工抗原化合物,其特徵在於:它的分子結構式如式Ⅱ所示:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
所述載體蛋白為牛血清白蛋白BSA、卵清白蛋白OVA或鑰孔血藍蛋白KLH。
3.權利要求1所述的辣椒素人工半抗原化合物的合成方法,其特徵在於:以N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺與4-溴代丁酸乙酯為原料經成醚反應,得到式Ⅲ化合物,然後將其中的酯基團水解製得辣椒素人工半抗原化合物Ⅰ,合成路線如下:
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
4.根據權利要求3所述的辣椒素人工半抗原化合物的合成方法,其特徵在於:包括以下步驟:(1)將摩爾比為1:(1.2~1.5)的N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺和4-溴丁酸乙酯分別溶解於N,N-二甲基甲醯胺中,得到相應的N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺溶液和4-溴丁酸乙酯溶液,然後將4-溴丁酸乙酯溶液置於恆壓漏斗,緩慢滴加至N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺溶液中,待滴加完畢,在105~110攝氏度條件下反應5-7小時,後處理得到中間產物Ⅲ;(2)將中間產物Ⅲ在鹼性條件下水解,後處理得到辣椒素人工抗原。
5.權利要求2所述的辣椒素人工抗原化合物的合成方法,其特徵在於:它是將權利要求1所述的辣椒素人工半抗原通過二環己基碳二亞胺DCC與N-羥基琥珀醯亞胺NHS活化後,再與載體蛋白進行偶聯得到。
6.根據權利要求5所述的辣椒素人工抗原化合物的製備方法,其特徵在於:包括以下具體步驟:(1)將辣椒素人工半抗原在N,N-二甲基甲醯胺中與N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)室溫反應1-2小時,然後加入二環己基碳二亞胺的N,N-二甲基甲醯胺溶液,室溫反應4-6小時,靜置過夜,取上清液即活化的辣椒素人工半抗原溶液,所述N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)和二環己基碳二亞胺的摩爾比為1:1-1.1;(2)將上清液滴加到載體蛋白濃度大於等於2毫克/毫升的載體蛋白的磷酸鹽緩衝液中,室溫條件反應12-14小時,其中:所述步驟(1)中的辣椒素人工半抗原與載體蛋白的摩爾比大於5:1,然後透析得到辣椒素人工抗原。
7.權利要求2所述的辣椒素人工抗原化合物在製備辣椒素特異性抗體中的套用。
8.權利要求2所述的辣椒素人工抗原化合物在食用植物油中辣椒素免疫檢測中的套用。
9.辣椒素特異性抗體,其特徵在於:它是由權利要求1所述的辣椒素人工抗原經動物免疫得到的可與辣椒素髮生特異性免疫反應的球蛋白。

實施方式

下述實例中所使用的材料、試劑等,如無特殊說明,均可從商業途徑得到。
稱取N-(4-羥基-3-甲氧基苄基)壬醯胺5.86克,20毫升N,N-二甲基甲醯胺攪拌溶解,取4-溴丁酸乙酯4.68克與5毫升N,N-二甲基甲醯胺置於恆壓滴液漏斗中充分混勻,緩慢向反應瓶中滴加,0.5小時滴加完畢,反應液控制在105~110攝氏度範圍內,待滴加完畢,保持該條件繼續攪拌5小時;將反應液過濾,減壓蒸餾除去溶劑得淡黃色的油狀物粗產品。粗產品通過矽膠柱層析,柱層析試劑:體積比為1:1的石油醚和乙酸乙酯混合液,脫色得到無色液體,下一步進行水解反應。
稱取上一步得到的產物5克,溶解於20毫升2.5摩爾/升氫氧化鈉,攪拌得到白色的濁液,100-110攝氏度反應條件下反應1.5小時。反應冷卻後,加入30毫升乙醚洗滌3次,棄去有機相,水相用濃鹽酸調pH值3-4,用乙酸乙酯對水液進行萃取,收集有機相,無水硫酸鈉過夜,抽濾,減壓蒸餾,得到辣椒素半抗原4-
丁酸,分子式為C21NO5H33。
該化合物與辣椒素化合物的同源性大於90%。經質譜鑑定,其分子離子峰為ESI-MS380(M+H)+,與其結果的理論值一致,表明該半抗原化合物成功合成。
一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法
稱取辣椒素半抗原4-[2-甲氧基-4-(壬醯胺甲基)苯氧基 ]丁酸6毫克,再稱取10毫克NHS,用0.2毫升DMF溶解於反應裝置中,反應在磁力攪拌下室溫(25-27攝氏度)進行1小時;稱取DCC20毫克溶於200微升DMF中,逐滴加入上述反應裝置中,室溫反應4小時,白色沉澱生成,靜置過夜,8000轉/分,5分鐘離心,取上清;
將上清液緩慢分別滴加到10毫升2毫克/毫升的牛血清白蛋白的磷酸鹽緩衝液中室溫攪拌反應12小時;所述牛血清白蛋白的磷酸鹽緩衝液是將牛血清白蛋白用0.2MpH8的磷酸鹽緩衝液溶解得到的。然後用0.01摩爾質量PBS緩衝液透析72小時,4-8小時更換一次透析液,即得到辣椒素人工抗原。紫外-可見光譜連續掃描圖譜見圖1,鑑定結果表明人工抗原偶聯成功。
以實施例2製得的辣椒素人工抗原為免疫原,與等體積弗氏完全佐劑混合乳化完全後,免疫Balb/c小鼠4隻,背部皮下多點注射。初次免疫為弗氏完全佐劑,以後為不完全佐劑,每隻100微克/次,初次免疫間隔4周,以後隔3周。從二免開始,每次免疫後7~10天對小鼠進行尾部採血,每隻小鼠約25微升,血樣於37攝氏度放置半小時後,5000轉/分離心1分鐘,取上清與等體積甘油混合,-20攝氏度保存備用,進行效價檢測。
一、採用間接ELISA方法檢測血清效價,具體操作步驟如下:
包被:將辣椒素包被原用0.1摩爾/升pH9.6碳酸鹽緩衝液稀釋到0.6微克/毫升,100微升/孔,37攝氏度反應2小時。傾去包被液,PBST滿孔洗滌3次,扣乾。所述辣椒素包被原的製備方法同實施例2,不同在於將載體蛋白由牛血清白蛋白換為卵清白蛋白。
封閉:1%OVAPBST溶液,200微升/孔,37攝氏度溫育1小時,PBST滿孔洗滌3次,扣乾。
抗體抗原特異性反應:將實施例3所得辣椒素抗血清從1:1000開始倍比稀釋,並加入到各稀釋度的包被孔中,加入量為100微升/孔,設定陰性和空白對照孔,陰性對照血清稀釋1000倍,空白只加PBST,37攝氏度溫育1小時,PBST滿孔洗滌3次,扣乾;
加二抗:用PBST溶液將羊抗鼠酶標二抗5000倍稀釋,混勻,加入量為100微升/孔,37攝氏度溫育1小時,PBST滿孔洗滌6次,扣乾。
顯色:顯色液(含1毫克/毫升四甲基聯苯胺0.5毫升、檸檬酸緩衝液9.5毫升、1%的過氧化氫脲32微升)現配現用,100微升/孔,避光37攝氏度溫育15分鐘。
終止:2摩爾/升的H2SO4,50微升/孔,立即用酶標儀測定450納米處吸光值即OD450值。
結果判讀:以OD450值大於或等於1時所對應的血清最高稀釋倍數為血清的ELISA效價。
二、最低檢測限、半抑制以及特異性的檢測
具體操作步驟如下:
(1)用上述的間接ELISA方法確定抗體的工作濃度,以OD450為1左右時所對應的抗體濃度為最適工作濃度。
(2)包被、洗滌和封閉:方法操作同上書間接ELISA法。
(3)配製辣椒素標準溶液:將辣椒素用甲醇溶液配製成1毫克/毫升的母液。加樣前,按照稀釋倍數為2,採用0.01摩爾/升pH7.4的PBS溶液稀釋成需要的各濃度辣椒素標準溶液。每孔加入50微升倍比稀釋的辣椒素標準溶液,然後每孔再加入50微升稀釋倍數為128000的抗血清,37攝氏度反應1小時。
(4)加二抗、顯色、終止和讀數:方法操作同上書間接ELISA法。
(5)數據處理:以辣椒素各濃度的對數為橫坐標,以辣椒素各濃度對應的OD值為縱坐標,繪製標準曲線,計算50%抑制濃度(IC50,即OD450值從零標準溶液對應的AO下降到50%時所對應的的標準品濃度),從而判定抗血清對辣椒素是否與辣椒素反應。
結果顯示,四免後,紐西蘭大白兔抗血清效價可達128000,對辣椒素的50%抑制濃度為3.34微克/毫升,表明成功製備出辣椒素抗體。經常規交叉反應測定,該抗體與氰戊菊酯、溴氰菊酯等化學殘留污染物及黃麴黴毒素等生物毒素污染物均無交叉反應,表明抗體可以特異性與辣椒素反應。
綜上,上述辣椒素半抗原、人工抗原是可以製備出親和力高,靈敏度高的辣椒素特異性抗體。

榮譽表彰

2018年12月20日,《一種辣椒素人工半抗原、人工抗原及其製備方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

熱門詞條

聯絡我們