本发明涉及一种基于紫外共价交联的丝素固定化dna吸附剂制备方法及其在黄曲霉毒素消除中的应用。
背景技术：
黄曲霉毒素，主要由黄曲霉(aspergillusflavus)或寄生曲霉(aspergillusarasiticus)分泌产生，是目前公认的致癌性最强的天然物质，被世界卫生组织国际癌症研究总署（iarc）划归为i类致癌物质，具有非常高的肝毒性，致肿瘤性、致畸和致突变性。人类赖以生存的几乎所有农产品，包括谷物、花生、玉米、大豆等，在采收前、中、后的各个环节，甚至包括在生产、加工、贮存过程中都有可能因滋生黄曲霉(aspergillusflavus)或寄生曲霉(aspergillusarasiticus)而被黄曲霉毒素污染，其中又以花生和玉米最容易滋生相应的霉菌，花生油和玉米油最容易受到黄曲霉毒素污染，甚至连牛乳也因乳牛食用被污染饲料会受到黄曲霉毒素的污染。迫切需要尽可能地消除黄曲霉毒素对世界经济和人类身体健康的不利影响。已有文献资料表明可以通过黄曲霉毒素嵌入dna，并与dna共价结合形成稳定的黄曲霉毒素-dna加成物，然后再通过分离清除其中dna而达到简单高效清除黄曲霉毒素的目的。但是由于dna是水溶性生物大分子，同时又缺乏适当的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能，既无法简单地与反应后的水溶性反应物或介质分离，也无法构建具有一定耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、抗弯曲等性能的部件或器具，因此，dna的实际应用还是受到极大的限制。为此，人们采用共价或非共价方法将dna固定在纤维素、硝酸纤维素、尼龙、玻璃、金片、磁性微球等固体支持物上，极大地改善了dna的使用性能，拓展了dna的使用范围。另外，由于蚕丝或丝素不但是集轻、柔、细为一体的天然纤维，素有“人体第二皮肤”的美誉，被业界称为“纤维皇后”，而且还因为其独特的物理化学性质，特别是其亲水而不溶于水、良好的机械性能、生物安全、可降解等特性，因此，蚕丝或丝素被广泛认为是制造纤维、无纺网、薄膜、多孔海绵、凝胶、仿生材料等各色各样生物材料的理想原料，也是许多酶制剂的理想固定化素材。但是至今未见有丝素与dna相关的固定化材料或吸附剂的文献报道。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于紫外共价交联的丝素固定化dna吸附剂制备方法及其在黄曲霉毒素消除中的应用，即通过紫外线引发dna分子中的嘧啶碱基与蛋白质分子中的多种氨基酸残基之间形成共价交联，制备新型丝素固定化dna，并通过丝素固定化dna上的dna与黄曲霉毒素发生嵌合作用后，再分离清除丝素固定化dna而消除黄曲霉毒素的方法。特别适合花生油、玉米油、牛乳等油脂、乳制品中黄曲霉毒素的清除。本发明所指丝素固定化dna包括丝素纤维固定化dna和丝素蛋白固定化dna。
解决上述技术问题的技术方案是：一种基于紫外共价交联的丝素固定化dna吸附剂制备方法，该方法先通过紫外线引发dna分子中的嘧啶碱基与蛋白质分子中的多种氨基酸残基之间形成共价交联，制备新型丝素固定化dna。
进一步的，将天然dna以纯水溶解配制成dna溶液，按照实际dna与丝素的质量比为：0.5-1∶10计，所述丝素是丝素纤维或是丝素蛋白，将dna溶液和丝素混合，混匀后在紫外线下照射，紫外线照射严格控制在紫外线波长范围为200-280nm，照射强度为3000-7000μw/cm2，照射时间为30-120分钟，照射结束后若为丝素纤维与dna反应物则直接用蒸馏水反复漂洗，得到丝素固定化dna；照射结束后若为丝素蛋白与dna反应物则先加入甲醇或乙醇使丝素蛋白凝固成水不溶物，再用蒸馏水反复漂洗不溶物，得到丝素固定化dna。
所述丝素纤维的制备过程是按照传统方法进行：即将干燥蚕丝纤维加入0.5％碳酸钠溶液，蚕丝纤维与碳酸钠溶液的质量比为1：15-20，在沸水浴中处理0.5小时完成一次脱胶步骤，重复3次脱胶步骤，最后得到白色丝状物即为丝素纤维，用蒸馏水反复漂洗，即精制丝素纤维。
所述丝素蛋白的制备过程是：精制丝素纤维用cacl2、ca(no3)2或libr溶解，通过调节相关盐的浓度、溶解温度、溶解时间调控蚕丝纤维的溶解程度和丝素蛋白分子量，并通过透析脱盐后制成浓度15-50%的丝素蛋白溶液，或干燥备用。
所述天然dna是小牛胸腺dna、鲱鱼精dna、鲑鱼精dna、酵母dna或花椰菜dna。
本发明的另一技术方案是：一种基于紫外共价交联的丝素固定化dna吸附剂在黄曲霉毒素消除中的应用，通过丝素固定化dna上的dna与黄曲霉毒素发生嵌合作用后，再分离清除丝素固定化dna而消除油脂或是乳制品中的黄曲霉毒素；所述丝素固定化dna是上述制备得到的丝素固定化dna。
进一步的，丝素固定化dna对油脂中黄曲霉毒素去除的具体过程为：
（1）将丝素固定化dna溶于或分散到由磷酸盐、甘氨酸、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠构成的不同缓冲液中，得到丝素固定化dna缓冲溶液，丝素固定化dna缓冲溶液的ph值控制在7-10范围，离子强度控制在50mm-200mm范围，dna浓度控制在0.5-5%范围；
（2）对黄曲霉毒素污染油脂样品预先进行黄曲霉毒素含量检测；
（3）按照丝素固定化dna中1克dna嵌入结合100微克-800微克黄曲霉毒素的比例计算，将步骤（1）配制的丝素固定化dna缓冲溶液添加到油脂中，向油脂中添加与步骤（1）相同的缓冲液作为水洗液，使油脂中缓冲液总量为油脂总重量的5-10%；
（4）充分混合，混合时间维持30分钟-60分钟，温度维持在50℃-70℃；
（5）处理之后，在室温下静置30分钟-120分钟，然后经油水分离器或高速离心分离油水，得油脂；
（6）所得油脂再经纯净水洗涤1-2次，洗涤水添加量占油脂质量的5%-10%，充分混合，混合时间维持30分钟-60分钟，温度维持在50℃-70℃，在室温下静置30分钟-120分钟，然后经油水分离器或高速离心分离油水，得精制油脂。
进一步的，丝素固定化dna对乳制品中黄曲霉毒素去除的具体过程为：对黄曲霉毒素污染乳制品样品预先进行黄曲霉毒素含量检测，并按照丝素固定化dna中1克dna嵌入结合100微克-800微克黄曲霉毒素的比例计算，将丝素固定化dna添加到受黄曲霉毒素污染的乳制品中，在4℃-30℃下充分混合，混合时间维持30分钟-60分钟，处理之后，在4℃-30℃下静置30分钟-120分钟，然后通过过滤去除丝素固定化dna，得精制乳制品。
由于花生油、玉米油、牛乳等极易被黄曲霉毒素污染，残留黄曲霉毒素难以去除，本发明可以通过dna与黄曲霉毒素发生嵌合作用，再分离清除dna而俘获消除其中黄曲霉毒素。但是由于dna是水溶性生物大分子，无法简单地与反应后的水溶性反应物或介质分离，其实际应用受到极大限制。本发明考虑到与蛋白质分子类似，dna分子也具有磷酸、羟基、氨基等游离活性基团，紫外线可以引发dna分子中的嘧啶碱基与蛋白质分子中的多种氨基酸残基（如半胱氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸等）之间形成共价交联，因此，通过紫外线引发dna分子中的嘧啶碱基与蛋白质分子共价交联，可以使蚕丝或丝素纤维与dna相连成为新型的丝素固定化dna，并通过丝素固定化dna上的dna与黄曲霉毒素发生嵌合作用后再分离清除丝素固定化dna而消除黄曲霉毒素的方法。本发明涉及的丝素固定化dna制备方法无需任何其他化学试剂参与，因此该丝素固定化dna具有极高的生物安全性。本发明涉及的黄曲霉毒素消除原理和技术方法与传统食用油脂黄曲霉毒素消除方法完全不同。
由于黄曲霉毒素是通过嵌入双链结构dna，并与双链结构dna共价结合形成稳定的黄曲霉毒素-dna加成物，与解链dna或单链dna不存在嵌合关系，至少嵌合关系不密切，因此，维持丝素固定化dna吸附剂上dna双链结构稳定是本发明有效嵌合俘获黄曲霉毒素的技术关键所在，因此，在本发明实施过程中，一方面，通过提高温度可以促进黄曲霉毒素嵌入双链结构dna，并与双链结构dna共价结合形成稳定的黄曲霉毒素-dna加成物，但是另一方面，提高温度也可使双链结构dna解链成为单链dna而失去有效嵌合黄曲霉毒素的功能，通常dna解链温度一般在70℃-85℃之间。因此，提高温度可以促进黄曲霉毒素嵌入双链结构dna，并与双链结构dna共价结合形成稳定的黄曲霉毒素-dna加成物，但是为了避免双链结构dna解链成为单链dna发生，反应温度控制在50℃-70℃之间。本发明的技术原理与现有黄曲霉毒素核酸适体相关发明的技术原理完全不同，黄曲霉毒素核酸适体相关发明所涉及的核酸适体是指一系列单链核酸分子，与长度相同的特异靶分子相结合，黄曲霉毒素如同抗体一样特异性地与核酸适体结合。本发明与传统的吸附法消除黄曲霉毒素的技术原理也完全不同。
由于dna能与黄曲霉毒素能共价嵌合形成稳定黄曲霉毒素-dna加成物，因此，可以通过添加dna溶液到受黄曲霉毒素污染的油脂样品中，充分混合反应后再通过油水分离工艺清除其中dna而清除其中残留的黄曲霉毒素。但是，由于dna亲水且溶于水，无法与水溶性介质或反应体系分离，且缺乏适当的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能，极大地限制了dna的使用范围，特别是无法在水溶性介质或样品中使用；而丝素纤维则是亲水而不溶于水、具有良好机械性能、生物安全、可降解等特性，因此，本发明涉及的新型丝素固定化dna可以规避dna原有的缺陷和不足，充分展示和发挥dna俘获消除黄曲霉毒素的性能。本发明涉及的丝素固定化dna不但可以用于油脂黄曲霉毒素的消除，也可以用于水质食品黄曲霉毒素的消除。该方法与传统黄曲霉毒素消除方法完全不同，特别适合残留痕量黄曲霉毒素的油脂、乳制品精炼脱毒。
已有的试验结果表明，黄曲霉毒素大约以0.0001-0.0008微摩尔黄曲霉毒素/1微摩尔核苷酸的比例嵌入双链结构dna，并与双链结构dna共价结合形成稳定的黄曲霉毒素-dna加成物，由于黄曲霉毒素与核苷酸的分子量非常接近，因此，本发明在预先对样品进行黄曲霉毒素含量检测的基础之上，并以实际有效dna计算，按照每100微克-800微克黄曲霉毒素/1克实际dna的比例添加丝素固定化dna。
具体实施方式
实施例1：丝素纤维固定化dnaⅰ制备。
将天然dna以纯水溶解配制成dna水溶液，并按照实际dna/丝素纤维：0.8/10的比例均匀将dna水溶液与丝素纤维混匀，室温下晾干后用紫外线照射，或直接在紫外线下照射。紫外线照射严格控制在紫外线波长范围为254nm，照射强度为5600μw/cm2，照射时间为90分钟。光照结束后用蒸馏水反复漂洗，并保持天然纤维的分散状态，不板结结块，即丝素纤维固定化dnaⅰ，干燥待用，或以一定量的丝素纤维固定化dnaⅰ浸置在缓冲溶液中，短期冷藏备用。干燥样品中实际dna含量3.5%。
实施例2：丝素纤维固定化dnaⅱ制备。
将天然dna以纯水溶解配制成dna水溶液，并按照实际dna/丝素纤维：0.5/10的比例均匀将dna水溶液与丝素纤维混匀，室温下晾干后用紫外线照射，或直接在紫外线下照射。紫外线照射严格控制在紫外线波长范围为254nm，照射强度为5600μw/cm2，照射时间为90分钟。光照结束后用蒸馏水反复漂洗，并保持天然纤维的分散状态，不板结结块，即丝素纤维固定化dnaⅱ，干燥待用，或以一定量的丝素纤维固定化dnaⅱ浸置在缓冲溶液中，短期冷藏备用。样品中实际dna含量3.2%。
实施例3：丝素蛋白固定化dnaⅰ制备。
分别将天然dna以纯水溶解配制成dna水溶液，丝素蛋白配制成丝素蛋白溶液，并按照实际dna/丝素蛋白：0.8/10的比例将dna水溶液与丝素蛋白溶液均匀混匀，直接在紫外线下照射。紫外线照射严格控制在紫外线波长范围为200-280nm，照射强度为3000-7000μw/cm2，照射时间为90分钟。光照结束后，添加甲醇（甲醇最大使用量为反应液总质量80%）促使丝素蛋白凝固成水不溶丝素蛋白固定化dnaⅰ。分离出丝素蛋白固定化dnaⅰ，用蒸馏水反复漂洗，干燥待用，或以一定量的丝素蛋白固定化dnaⅰ浸置在缓冲溶液中，短期冷藏备用。样品中实际dna含量4.0%。
实施例4：丝素蛋白固定化dnaⅱ制备。
分别将天然dna以纯水溶解配制成dna水溶液，丝素蛋白配制成丝素蛋白溶液，并按照实际dna/丝素蛋白：0.5/10的比例将dna水溶液与丝素蛋白均匀混匀，直接在紫外线下照射。紫外线照射严格控制在紫外线波长范围为254nm，照射强度为5600μw/cm2，照射时间为90分钟。光照结束后，添加甲醇（甲醇最大使用量为反应液总质量80%）促使丝素蛋白凝固成水不溶丝素蛋白固定化dnaⅱ。分离出丝素蛋白固定化dnaⅱ，用蒸馏水反复漂洗，干燥待用，或以一定量的丝素蛋白固定化dnaⅱ蛋白浸置在缓冲溶液中，短期冷藏备用。样品中实际dna含量3.8%。
实施例5～实施例8：丝素固定化dna在花生油黄曲霉毒素去除中的应用。
（1）选取丝素纤维固定化dnaⅰ、丝素纤维固定化dnaⅱ、丝素蛋白固定化dnaⅰ、丝素蛋白固定化dnaⅱ分别作为实施例5-实施例8的试剂为本实施例试剂，并以50mmph值8.00的甘氨酸–氢氧化钠缓冲液充分分散丝素固定化dna，制备ph值8.00、离子强度50mm、实际dna含量为0.5%的丝素固定化dna缓冲溶液，备用。
（2）称取50毫升花生油，处理前检测其中黄曲霉毒素b1含量为28微克/公斤。
（3）将待处理花生油加入可以调控温度带磁力搅拌的烧瓶之中，按照300微克黄曲霉毒素b1/1克实际dna的比例添加步骤（1）制备的丝素固定化dna缓冲溶液，将甘氨酸–氢氧化钠缓冲液作为水洗液添加到花生油中，使花生油中缓冲液总量为花生油总重量的5-10%。
（4）充分混匀后，启动加热装置及磁力搅拌装置，充分搅拌，温度维持70℃，持续搅拌60分钟。
（5）在室温下静置60分钟，然后经高速离心分离油水，得油脂。
（6）上述油脂再用纯净水洗涤，水添加量占油量的10%，充分混合，混合时间维持30分钟，温度维持在50℃。在室温下静置60分钟，然后经高速离心分离油水，得精制油脂。此过程重复1次。
（7）检测精制油脂黄曲霉毒素含量变化情况，结果见表1。
作为实施例5～实施例8的一种变换，所述缓冲液除了采用甘氨酸–氢氧化钠缓冲液外，还可以采用碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，或是磷酸缓冲液。
表1采用本发明之丝素固定化dna处理花生油前后黄曲霉毒素含量变化
实施例9～实施例12：丝素固定化dna在牛奶黄曲霉毒素去除中的应用。
（1）称取100毫升牛奶，处理前检测其中黄曲霉毒素m1含量为16微克/公斤。
（2）将待处理牛奶加入可以调控温度带磁力搅拌的烧瓶之中，按照300微克黄曲霉毒素m1/1克dna的比例添加丝素固定化dna（实施例9添加丝素纤维固定化dnaⅰ，实施例10添加丝素纤维固定化dnaⅱ，实施例11添加丝素蛋白固定化dnaⅰ，实施例12添加丝素蛋白固定化dnaⅱ）。
（3）充分混匀后，启动制冷装置及磁力搅拌装置，充分搅拌，温度维持4℃，持续搅拌60分钟。
（4）在4℃下静置60分钟，然后经过滤装置过滤去除丝素固定化dna。重复过滤至少1次。得脱毒牛奶。
（5）检测脱毒牛奶黄曲霉毒素含量变化情况，结果见表2。
表2采用本发明之丝素固定化dna处理牛奶前后黄曲霉毒素含量变化
本发明dna含量测定按照picogreen荧光染料法进行检测。