張雪茹，付尚辰，鄭衛(wèi)民，李玲，劉永峰*

1(陜西師范大學(xué) 食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安，710062)2(西安市奶牛育種中心，陜西 西安，710075)

近年來，羊奶及其產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)迅速增加，眾多品牌紛紛進(jìn)入市場，使市場呈現(xiàn)大規(guī)模增長。2017年世界羊奶年產(chǎn)量超過1 800萬t，10年內(nèi)(2007～2017年)累計(jì)增長約20%，市場趨勢表明2030年羊奶產(chǎn)量將再增加53%[1-2]。由于羊奶脂肪分子小、易消化、低過敏性以及一些功能特性吸引了更多消費(fèi)者，羊奶及其產(chǎn)品的需求量明顯增加[3-4]。奶粉由于含水量低且無需冷藏，具有較長保存期、易于貯存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在國際乳品貿(mào)易中占比份額較大[5]。羊奶是一種季節(jié)性強(qiáng)且產(chǎn)量低的產(chǎn)品，而牛奶的價(jià)格低廉，促使國內(nèi)外羊奶粉真實(shí)性或牛乳成分污染檢測成為羊奶產(chǎn)品質(zhì)量檢測中的重點(diǎn)檢測項(xiàng)目之一。GOLINELLI等[3]聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)檢測報(bào)告顯示巴西4個(gè)品牌的20批山羊奶酪中都存在摻假牛奶的現(xiàn)象。有報(bào)道，采用雙重PCR方法對(duì)巴西160份羊奶樣品檢測，發(fā)現(xiàn)市場上41.2%的羊奶中摻入了牛奶[6]。因此，羊奶及其產(chǎn)品價(jià)值提高和市場擴(kuò)大趨勢促使羊奶產(chǎn)品中牛奶成分的檢測已成為必然。

目前，基于DNA的檢測方法已逐漸取代基于蛋白質(zhì)的檢測方法。因?yàn)镈NA與蛋白質(zhì)相比，其耐熱性更強(qiáng)，在大多數(shù)生物體細(xì)胞中均存在且不受物質(zhì)形態(tài)的影響[7]。在DNA的分析方法中，PCR由于特異性好、靈敏度高已經(jīng)被廣泛應(yīng)用[8]。MAFRA等[9]將PCR技術(shù)應(yīng)用于含一定量牛奶的山羊奶酪和17份商業(yè)奶酪檢測。DENG等[10]通過PCR法對(duì)原料奶和加工乳制品(冷凍干燥、巴氏殺菌、超高溫滅菌)的二元混合物進(jìn)行了檢測。SOVOV等[11]利用開發(fā)的基于PCR的高分辨率熔解曲線法對(duì)人工制備的乳制品和豆制品混合樣品以及市售的真實(shí)產(chǎn)品進(jìn)行了驗(yàn)證。目前采用PCR技術(shù)檢測奶類摻假的研究較多，然而對(duì)于市售羊奶粉的摻假應(yīng)用研究報(bào)道較少。

綜上，本研究采集了38種國內(nèi)外市售羊奶粉產(chǎn)品，其中包括純羊奶粉和配方羊奶粉，提取其中DNA，通過普通PCR與實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)羊奶粉中的牛源性成分進(jìn)行定性定量檢測，為消費(fèi)者提供目前市售羊奶粉的整體安全信息和質(zhì)量參考，同時(shí)為食品安全監(jiān)督管理部門提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

38種市售國內(nèi)外品牌的羊奶粉產(chǎn)品線上、線下購于國內(nèi)，包括33個(gè)純羊奶粉(其中6個(gè)國外品牌)、5個(gè)配方羊奶粉(均為國內(nèi)品牌)。對(duì)采集的樣品進(jìn)行編號(hào)和記錄，國內(nèi)羊奶粉品牌共32個(gè)，編號(hào)為1～31和38，國外羊奶粉品牌共6個(gè)，編號(hào)為32～37，所有羊奶粉在常溫條件下保存，在較短時(shí)間內(nèi)完成檢測。純羊奶粉和純牛奶粉樣品均為實(shí)驗(yàn)室前期對(duì)生鮮羊奶、牛奶噴霧干燥獲得。

1.2 試劑與儀器

試劑：十二烷基磺酸鈉(sodium dodecyl sulfate，SDS)，Sigma公司；Tris平衡酚、氯仿、異戊醇、無水乙醇，西安晶博生物技術(shù)有限公司；6×DNA loading buffer、瓊脂糖、2×Es Taq MasterMix、UltraSYBR Mixture、Bio DL 2 000、蛋白酶K、Dured 核酸染料，康為世紀(jì)生物科技有限公司；引物(ATP-6和12SBT-REV)，生工生物工程股份有限公司。

儀器：ND-1000超微核酸分析儀，美國熱電公司；T100 Thermal Cycler梯度PCR儀、CFX Connect Optics Module實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀，BIO-RAD；UVCI-1100凝膠呈像儀，Major Science；TGL-16aR高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；1-14K臺(tái)式小型離心機(jī)，美國Sigma公司；HH4數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇友誼儀器研究所；DYY-4C水平電泳儀，北京六安儀器廠。

1.3 羊奶粉中DNA的提取

稱取1 g羊奶粉樣品加入9 mL蒸餾水溶解均勻，5 000 r/min離心10 min，棄去上層清液，加入600 μL磷酸鹽緩沖溶液(phosphate buffer saline，PBS)充分混合，12 000 r/min離心10 min，棄去上層清液，保留底部沉淀。向上述沉淀物中加入350 μL DNA提取緩沖液，50 μL SDS和20 μL蛋白酶K，混合均勻后置于56 ℃恒溫條件下水浴4 h。加入500 μL DNA提取酚試劑充分混勻，12 000 r/min離心10 min；取上清液加入等體積V(DNA提取酚)∶V(氯仿)∶V(異戊醇)=25∶24∶1的混合液萃取1次，12 000 r/min離心10 min；再取上清液加入等體積V(氯仿)∶V(異戊醇)=24∶1的混合液萃取2次，12 000 r/min離心10 min；再取上清液加入2倍體積無水乙醇，12 000 r/min離心10 min，棄去上清液，加入體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇沉淀DNA，離心5 min后棄去乙醇溶液，將液體晾干，最后加入30 μL TE溶液溶解DNA沉淀。

1.4 DNA含量、純度以及PCR擴(kuò)增效果檢測

采用超微量核酸分析儀測定總DNA濃度和純度。吸取1 μL TE緩沖溶液作為空白對(duì)照，同樣吸取1 μL DNA樣品測定讀取濃度和純度。將提取的羊奶粉DNA用1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的瓊脂糖凝膠在110 V下電泳40 min，在凝膠成像儀下觀察DNA的完整性。利用線粒體引物ATP-6進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增，以檢驗(yàn)提取出的可擴(kuò)增DNA的質(zhì)量。

PCR反應(yīng)體系：3.4 μL 2×Es Taq MasterMix，引物各0.3 μL，DNA模板1 μL，加入ddH2O補(bǔ)齊至10 μL。PCR擴(kuò)增條件：在95 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性30 s，60 ℃(12SBT-REV)/58 ℃(ATP-6)退火30 s，72 ℃延伸30 s，重復(fù)30個(gè)循環(huán)；最后在72 ℃總延伸10 min。PCR反應(yīng)產(chǎn)物使用1%的瓊脂糖凝膠在110 V下電泳40 min后，在凝膠成像儀紫外光下觀察并拍照。具體引物序列見表1。

表1 引物序列及擴(kuò)增片段長度

1.5 普通PCR檢測羊奶粉摻假牛乳成分

1.5.1 普通PCR檢測羊奶粉中牛奶粉DNA的檢測限

為了確定本試驗(yàn)中普通PCR對(duì)牛奶粉中DNA的檢測能力，將純牛奶粉以0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%、10%、30%和50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的比例與純羊奶粉混合均勻，并從中提取DNA。以牛特異性基因12SBT-REV為目的基因，使用上述PCR反應(yīng)體系及條件，經(jīng)過瓊脂糖凝膠電泳后，在凝膠成像儀下拍照。

1.5.2 普通PCR定性檢測羊奶粉產(chǎn)品中的牛乳成分

按照上述DNA的提取方法從羊奶粉中提取DNA，采用牛特異性目的基因12SBT-REV進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增，以檢測38種羊奶粉產(chǎn)品中的牛乳成分。

1.6 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測羊奶粉摻假牛乳成分

1.6.1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測牛奶粉DNA的靈敏度

將純牛奶粉中提取的DNA以10倍梯度進(jìn)行連續(xù)稀釋，即DNA質(zhì)量濃度分別稀釋成100、10、1和0.1 ng/μL，再結(jié)合SYBR Green I染料進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR，以測定12SBT-REV的擴(kuò)增效率和靈敏度。每個(gè)稀釋度進(jìn)行3次重復(fù)，以DNA濃度的對(duì)數(shù)值與獲得的Ct值建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。實(shí)時(shí)熒光定量PCR的擴(kuò)增效率根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

擴(kuò)增效率/%=[10(-1/斜率)-1]×100

(1)

實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng)體系：5 μL 2×Ultal SYBR Mixture，上下游引物各0.3 μL，1 μL的DNA模板，用ddH2O將反應(yīng)體系補(bǔ)齊至10 μL。反應(yīng)條件為95 ℃預(yù)變性10 min；95 ℃變性30 s，60 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，40個(gè)循環(huán)。在每個(gè)循環(huán)結(jié)束處采集1次熒光信號(hào)，熔解曲線溫度為65 ℃升高至94 ℃。

1.6.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR定量檢測羊奶粉產(chǎn)品中的牛乳成分

將純牛奶粉分別按照比例0.1%、0.5%、1%、5%、10%、30%和50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與純羊奶粉混合均勻以制備摻假模型標(biāo)準(zhǔn)曲線。從制得的二元混合物中提取DNA，并使用牛的引物對(duì)12SBT-REV，在上述實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng)條件下進(jìn)行定量檢測。再將經(jīng)過普通PCR定性檢測出的摻假羊奶粉以同樣的實(shí)時(shí)熒光定量PCR條件進(jìn)行定量檢測。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)樣品均進(jìn)行3次平行測定，結(jié)果取平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行T檢驗(yàn)和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊奶粉DNA含量、純度、完整性的檢測結(jié)果

2.1.1 DNA純度與含量的檢測

從38種羊奶粉中提取的DNA利用超微量分光光度計(jì)測定，不同種類羊奶粉的DNA純度和含量的測定結(jié)果如圖1所示。DNA的OD260/280值為1.3～1.5，其中從純羊奶粉中提取DNA的OD260/280值約為1.4，顯著高于配方羊奶粉中DNA的OD260/280值約1.25(P<0.05)，而最佳的DNA的OD260/280值通常為1.8。DNA質(zhì)量濃度為200～500 ng/μL，其中從純羊奶粉中提取的DNA含量顯著高于配方羊奶粉(P<0.05)。該結(jié)果表明，純羊奶粉中提取DNA的純度和含量均較高于配方羊奶粉。

a-DNA純度；b-DNA含量

2.1.2 DNA瓊脂糖凝膠電泳檢測

為了檢測DNA的降解程度，對(duì)38種羊奶粉中提取的總DNA進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測，結(jié)果如圖2所示。從羊奶粉產(chǎn)品中得到的總基因組DNA均呈現(xiàn)出不同程度的彌散和拖尾，部分加樣孔較亮，表明樣品中提取的DNA有較明顯的降解，可能含有蛋白質(zhì)、酚等雜質(zhì)污染。

1～38-38種羊奶粉樣品；M-DL 2000 Marker

2.1.3 PCR檢測的結(jié)果

PCR成功擴(kuò)增是判定DNA質(zhì)量的一個(gè)重要依據(jù)，通常需要較高質(zhì)量的DNA模板。如圖3所示，采用羊特異性引物ATP-6對(duì)所提取的DNA樣品進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增，本研究中38個(gè)樣品中所提取的總基因組DNA均可擴(kuò)增出294 bp的目的基因片段，條帶清晰且明亮，空白對(duì)照無條帶。因此，羊奶粉樣品中所提取的DNA雖然有不同程度降解，但均具有滿足PCR擴(kuò)增的模板數(shù)量和質(zhì)量，可用于后續(xù)摻假檢測分析。

1～38-38種羊奶粉樣品；M-DL 2000 Marker；NTC-無模板對(duì)照

2.2 牛乳中DNA的普通PCR檢測限

以12SBT-REV為特異性引物對(duì)不同摻假比例牛乳提取的DNA進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增，電泳結(jié)果如圖4所示。泳道1～8依次表示牛乳摻假比例為0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%、10%、30%、50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，NTC表示無模板對(duì)照，明顯觀察到0.01%比例的泳道沒有出現(xiàn)目標(biāo)條帶，從0.1%到50%比例的泳道隨著牛乳成分摻假比例的增加，得到目的條帶的亮度依次增加。因此，普通PCR可以實(shí)現(xiàn)羊奶粉中牛源性成分的定性檢測，并且最低可以檢測到0.1%的牛源性成分。

泳道1～8-羊奶粉中含有0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%、10%、30%、50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的牛奶粉；NTC-無模板對(duì)照；M：DL2000 Marker

2.3 牛乳中DNA的實(shí)時(shí)熒光定量PCR靈敏度檢測

為了測定牛特異性引物12SBT-REV在實(shí)時(shí)熒光定量中的擴(kuò)增效率和靈敏度，對(duì)牛奶粉中提取的DNA進(jìn)行10倍梯度稀釋，得到100～0.1 ng的靈敏度(圖5)。所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率為-3.141，表明擴(kuò)增效率為108.1%。因此，特異性引物12SBT-REV在實(shí)時(shí)熒光定量中靈敏度較好，可以用于下一步的試驗(yàn)。

圖5 牛奶粉中DNA檢測靈敏度

2.4 普通PCR定性檢測羊奶粉中摻假牛源性成分的結(jié)果

對(duì)38種市售羊奶粉進(jìn)行摻假檢測試驗(yàn)，使用純羊奶粉和純牛奶粉分別作為陰性和陽性對(duì)照，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照。檢測結(jié)果如圖6所示，在38種羊奶粉產(chǎn)品中，共檢測出8種產(chǎn)品含有牛源性成分，樣品序號(hào)分別是2、3、7、8、12、17、18和30號(hào)。根據(jù)羊奶粉產(chǎn)品配料表(表2)得知，樣品7、12、17和30號(hào)樣品中分別添加有乳清蛋白粉或者脫鹽牛乳清粉，與檢測結(jié)果相一致。而國產(chǎn)羊奶粉樣品2、3、8和18號(hào)樣品的配料表中均顯示為生羊乳，未標(biāo)明添加有牛乳成分。故該4種羊奶粉中存在牛源性成分污染或摻假情況。15號(hào)樣品雖然為配方羊奶粉，但在其配料表中未標(biāo)示含有牛乳成分，并且也未檢測到含有牛乳成分，說明產(chǎn)品中不含牛乳成分，與檢測結(jié)果相一致。綜上所述，在38種羊奶粉產(chǎn)品中共檢測到4種國產(chǎn)羊奶粉產(chǎn)品(2、3、8和18號(hào)樣品)與配料表不相符，具有牛源性成分污染或摻假的情況。

1～38-38種羊奶粉樣品；M-DL 2000 Marker；NTC-無模板對(duì)照;牛-純牛奶粉；羊-純羊奶粉

2.5 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測羊奶粉中牛源性成分的結(jié)果

為了量化羊奶粉中的牛源性成分，通過ΔCt值與牛源性成分百分比的對(duì)數(shù)建立的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖7。該圖顯示羊奶粉中含有0.1%～50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的牛源性成分時(shí)，所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好(R2=0.986 9)，表明羊奶粉中牛源性成分含量為0.1%～50%時(shí)可以用此標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量檢測。

圖7 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測摻假牛源性成分標(biāo)準(zhǔn)曲線

對(duì)上述定性檢測結(jié)果得到的4種與配料表不相符的羊奶粉產(chǎn)品進(jìn)一步進(jìn)行牛源性成分的定量檢測，得到定量檢測結(jié)果如表2所示。2、3、8和18號(hào)羊奶粉樣品通過實(shí)時(shí)熒光定量檢測得到Ct值分別為25.33、28.64、26.42以及19.45(圖8)，擴(kuò)增曲線為S型，熔解曲線具有單一的熔解峰。根據(jù)定量標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)應(yīng)得到的牛源性成分分別為1.70%、0.1%、0.66%和高于50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。該結(jié)果表明，2、3、8號(hào)羊奶粉中牛源性成分極低，可能是由于生產(chǎn)加工中污染造成的，而18號(hào)羊奶粉樣品中牛源性成分較高，存在牛乳摻假情況。

表2 38種市售羊奶粉中牛源性成分摻假檢測

NTC-無模板對(duì)照

3 討論

羊奶粉在生產(chǎn)加工中經(jīng)過高溫高壓等多道加工程序，會(huì)導(dǎo)致奶中的DNA發(fā)生一定程度的斷裂或者降解，同時(shí)DNA的質(zhì)量還會(huì)受到蛋白質(zhì)、殘留酚類物質(zhì)的影響，因此奶粉中DNA提取具有一定的難度。本研究從羊奶粉中提取DNA的OD值為1.3～1.5，低于最佳值1.8[14]，該結(jié)果與LIAO等[12]所得DNA純度相近。DNA質(zhì)量濃度范圍為200～500 ng/μL，與LIAO等研究從奶粉中提取DNA的濃度值相接近，該值均高于LIU等[15]和劉永峰等[16]對(duì)牛奶提取DNA的濃度值。DNA濃度的提高可能受高溫條件下細(xì)胞膜通透性增加的影響，朱揚(yáng)等[17]研究中也表明肉制品經(jīng)過高溫加工處理后，DNA含量相比較于生肉試驗(yàn)組顯著升高。另外，純羊奶粉中提取的DNA純度和含量均顯著高于配方羊奶粉，這可能是由于配方羊奶粉中添加有較多種類的營養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)DNA提取造成更多的干擾和影響。其次，配方羊奶粉與純羊奶粉生產(chǎn)加工工藝有所不同，也會(huì)影響配方羊奶粉DNA的提取質(zhì)量。運(yùn)用本實(shí)驗(yàn)中DNA提取方法得到的羊奶粉DNA，能夠較好地滿足于后續(xù)的摻假檢測試驗(yàn)。

本研究羊奶粉中牛源性成分的檢出限為0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，該結(jié)果低于RODRIGUES等[6]研究中通過PCR檢測方法得到山羊乳樣品中0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))牛乳的檢出限，并且驗(yàn)證了市場上有41.2%的羊奶中摻有牛奶。LIAO等[12]研究結(jié)果得到的牛奶成分的檢出限同本研究一致，然而其提出0.1%牛源性成分含量的定量結(jié)果可能并不可靠，這是由于在0.1%摻假檢測水平下的目標(biāo)分析物濃度低造成的。雖然0.1%的定量結(jié)果存在不可靠的可能性，但是在實(shí)際判斷產(chǎn)品摻假時(shí)，考慮到0.1%的摻假量不具有獲取經(jīng)濟(jì)利益的動(dòng)機(jī)，因此該水平下的牛源性成分的定性檢測比定量檢測更具有意義。

在38種國內(nèi)外市售羊奶粉樣品中檢測出有4款國內(nèi)羊奶粉中含有牛源性成分，且在營養(yǎng)成分表中未進(jìn)行標(biāo)明。其中3款羊奶粉中的牛源性成分遠(yuǎn)低于10%，然而故意摻假含量通超過10%才具有經(jīng)濟(jì)利潤[18]，因此該3款羊奶粉中的牛源性成分可能為生產(chǎn)加工中污染導(dǎo)致的。本研究僅在國內(nèi)羊奶粉品牌產(chǎn)品中檢測出不應(yīng)出現(xiàn)的牛源性成分，而在國外品牌羊奶粉產(chǎn)品中未見不符合規(guī)定的牛源性成分。

4 結(jié)論

本研究分別通過普通PCR和實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)羊奶粉中的牛源性成分進(jìn)行定性和定量檢測。羊奶粉中提取DNA的OD值為1.3～1.5，質(zhì)量濃度為200～500 ng/μL，純羊奶粉DNA的純度和濃度顯著高于配方羊奶粉(P<0.05)，DNA部分降解，PCR擴(kuò)增效果較好，DNA質(zhì)量滿足后續(xù)摻假檢測要求。普通PCR以及實(shí)時(shí)熒光定量PCR均最低能夠檢測到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的牛源性成分，實(shí)時(shí)熒光定量PCR可實(shí)現(xiàn)對(duì)0.1%～50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的牛源性成分進(jìn)行定量。對(duì)38種市售品牌的羊奶粉進(jìn)行摻假檢測，有4種標(biāo)簽為純羊奶粉的國產(chǎn)羊奶粉產(chǎn)品中檢測出牛源性成分，其中3種羊奶粉中牛源性成分約為1%，另一種羊奶粉中牛源性成分含量高于50%。本研究有助于消費(fèi)者了解國內(nèi)外羊奶粉品質(zhì)安全情況，為商業(yè)羊奶粉摻假檢驗(yàn)提供可靠依據(jù)。