2025 年 11 月，浙江工商大学食品与生物工程学院傅玲琳教授团队在分析化学与仪器交叉学科领域的期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》（影响因子7.7，一区TOP期刊）上发表了题为 “Mechanisms and applications of convection PCR utilizing trimmed β-lactoglobulin aptamers for ultra-fast detection of milk allergens” 的研究论文。论文通讯作者为浙江工商大学食品与生物工程学院傅玲琳教授，2025级博士研究生李稼晖为本文第一作者，浙江工商大学食品与生物工程学院为第一和唯一通讯单位。
本文报道了一种低成本超快速的新型痕量蛋白质检测方法，包括基于链霉亲和素磁珠与核酸适配体的反应体系，以及在标准PCR管中实现超快速热对流PCR（cPCR）的反应发生装置，并应用在牛奶致敏原蛋白β-Lg的检测中。该研究建立了无核酸样本的分子检测方法，通过高效的cPCR进行信号放大，实现食品过敏原的超快速精准识别。
具体成果介绍
过敏易感人群频繁过敏，多因误食未标注过敏原的食品。当前过敏原检测存在耗时久、成本高、流程繁琐等问题，常引起放弃检测；在有法规要求的地区，企业还需丢弃受污染产品，造成资源浪费，而快速检测可大幅减少生产线食品浪费。八大类食品过敏原中，仅牛奶和鸡蛋难以通过核酸定性 PCR 检测。标准 PCR 需近 2 小时完成扩增，提升其速度成研究重点。以往cPCR 在毛细管中进行过应用，但尚未在标准 PCR 管中实现应用，这与以往 Taq 聚合酶效率低、耐热性不足，且难形成足够温度梯度有关。若能将蛋白质检测转化为核酸检测并达足够灵敏度，可统一致敏原检测方法、实现多靶标检测。β- 乳球蛋白（β-Lg）是牛奶主要乳清蛋白，占牛奶总蛋白 12%、乳清蛋白 50%，82% 牛奶过敏患者的过敏反应由其引发，是检测关键靶标。牛奶深度加工后，β-Lg 结构会改变，传统抗体检测法无法识别，但过敏原仍存可引发 IgE 反应的表位。现有 β-Lg 检测方法存在不足：试剂和仪器成本高、速度慢，操作繁琐等。受上述背景启发，解决检测信号的转化以及信号的放大效率是主要突破口。首先，研究采用Comsol物理场仿真技术，明确了热对流PCR的形成机制；随后通过3D建模与热对流PCR装置的开发，以核酸适配体序列的互补信号链为模板，在标准PCR管内成功实现了15分钟的超快速核酸扩增。进一步地，研究团队以β-Lg检测为示范案例，在阐明BL21核酸适配体与β-Lg潜在结合机制的基础上，开发出基于dsA-SA-B系统的痕量靶标检测体系，最终利用cPCR技术实现了检测信号的快速放大。
研究以牛奶中 β-Lg检测为实例，研究建立了完整的检测试剂与装置系统：其线性检测范围为 5 μg/mL 至 100 μg/mL，检测限（LOD）低至 0.25 μg/mL；整个检测过程耗时不足 50 分钟，远短于酶联免疫吸附法（ELISA）所需的约 4 小时，且能有效检测水解奶粉中的β-Lg 多肽片段。尽管该方法在示例的靶标检测中，检测灵敏度和检测特异性上尚未达到顶尖，但随着AI技术的发展，未来对Taq聚合酶耐热性和延伸效率的提升，以及核酸适配体综合性能的提升，该方法的最终应用效能将获得较大的提升空间。
该研究不仅为简单核酸模板的低成本、超快速扩增提供了全新的技术方法，也为蛋白质检测构建了新型体系；同时，该方法基于特异性适配体识别牛奶中的主要致敏蛋白，并通过适配体与靶蛋白结合后产生的可检测信号，实现了对牛奶等复杂基质中蛋白质的高灵敏检测。这一策略将蛋白质信息转化为适配体相关的信号，为发展针对八大类食物过敏原的多重核酸同步检测技术提供了新思路。该方法在检测耗时、操作复杂度及成本方面均表现优异，对乳制品过敏原的检测与防控、企业及时规避风险具有重要意义，推广价值显著。
