Kỹ thuật ELISA được ưa chuộng nhờ tính chính xác, độ nhạy cao, và khả năng phân tích trên nhiều loại mẫu thực phẩm. Bài viết này sẽ đi sâu vào nguyên lý, ứng dụng, ưu nhược điểm của phương pháp ELISA và những thách thức khi áp dụng trong kiểm nghiệm thực phẩm.

1. Nguyên lý của phương pháp ELISA

– Phương pháp ELISA hoạt động dựa trên tương tác kháng nguyên-kháng thể, nơi một kháng thể được sử dụng để nhận diện và gắn kết với kháng nguyên (một phần tử cần phát hiện). Sau khi kháng thể gắn với kháng nguyên, một enzyme được liên kết với kháng thể hoặc kháng nguyên, và khi enzyme này phản ứng với một cơ chất (substrate), nó sẽ tạo ra một tín hiệu có thể đo lường được (thường là sự thay đổi màu sắc).

* Có bốn dạng cơ bản của kỹ thuật ELISA:

– Kỹ thuật ELISA trực tiếp: Trong phương pháp này, một kháng thể có liên kết với enzyme sẽ gắn trực tiếp vào kháng nguyên trên bề mặt mẫu phân tích.

– Kỹ thuật ELISA gián tiếp: Kháng nguyên được phủ trên bề mặt, sau đó một kháng thể thứ nhất gắn vào kháng nguyên, tiếp theo là một kháng thể thứ hai có gắn enzyme sẽ gắn vào kháng thể thứ nhất. 

– Kỹ thuật ELISA sandwich: Kháng nguyên nằm giữa hai kháng thể (giống như một cái “sandwich”). Kháng thể đầu tiên sẽ gắn vào kháng nguyên, sau đó kháng thể thứ hai có gắn enzyme sẽ gắn vào kháng nguyên ở vị trí khác.

– Kỹ thuật ELISA cạnh tranh: Kháng nguyên trong mẫu và kháng nguyên đã được đánh dấu cạnh tranh nhau để gắn vào kháng thể. Kết quả đo màu sẽ tỉ lệ nghịch với nồng độ kháng nguyên trong mẫu.

2. Ứng dụng của kỹ thuật ELISA trong kiểm nghiệm thực phẩm

ELISA được ứng dụng rộng rãi trong việc phát hiện nhiều loại chất gây hại và kiểm nghiệm an toàn thực phẩm, bao gồm:

2.1. Phát hiện vi sinh vật gây bệnh

– Trong ngành thực phẩm, các vi sinh vật gây bệnh như Salmonella, Escherichia coli (E. coli), Listeria monocytogenes thường gây ngộ độc thực phẩm. ELISA giúp phát hiện các protein đặc trưng của vi khuẩn hoặc virus gây bệnh trong thực phẩm, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn trước khi đưa ra thị trường.

2.2. Kiểm tra chất gây dị ứng

Các chất gây dị ứng như gluten, sữa, đậu phộng, đậu nành, và trứng có thể gây ra những phản ứng nghiêm trọng đối với một số người tiêu dùng. Phương pháp ELISA có khả năng phát hiện và định lượng các protein gây dị ứng có trong thực phẩm, từ đó giúp nhà sản xuất đảm bảo rằng sản phẩm của họ đáp ứng các tiêu chuẩn ghi nhãn và an toàn cho người tiêu dùng.

2.3. Phát hiện độc tố nấm mốc mycotoxin

– Một số loại nấm mốc, vi khuẩn có thể sản sinh ra độc tố nguy hiểm trong thực phẩm, chẳng hạn như aflatoxin, ochratoxin, và các mycotoxin khác. Phương pháp ELISA có thể phát hiện được các độc tố này ở nồng độ rất thấp, giúp ngăn ngừa thực phẩm bị ô nhiễm trước khi đến tay người tiêu dùng.

2.4. Phát hiện dư lượng kháng sinh

Việc sử dụng kháng sinh trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi có thể để lại dư lượng trong sản phẩm thực phẩm. ELISA có thể được sử dụng để phát hiện các chất này trong thực phẩm ở mức độ rất thấp, đảm bảo rằng sản phẩm đạt các tiêu chuẩn an toàn về sức khỏe.

2.5. Xác định thành phần GMO (Sinh vật biến đổi gen)

Phương pháp ELISA có thể được sử dụng để phát hiện các protein đặc trưng có trong sinh vật biến đổi gen (GMO), giúp nhà sản xuất thực phẩm đáp ứng các yêu cầu về ghi nhãn sản phẩm và tuân thủ các quy định của pháp luật về GMO.

3. Quy trình thực hiện ELISA

Mặc dù có nhiều biến thể, quy trình chung của ELISA trong kiểm nghiệm thực phẩm bao gồm các bước sau:

1. Chuẩn bị mẫu: Mẫu thực phẩm được xử lý để tách chiết kháng nguyên cần phát hiện.

2. Phủ kháng thể hoặc kháng nguyên lên bề mặt giếng ELISA: Các giếng trong tấm ELISA được phủ kháng thể hoặc kháng nguyên phù hợp.

3. Thêm mẫu và kháng thể: Mẫu thực phẩm được thêm vào các giếng, và kháng thể liên kết với enzyme cũng được thêm vào để bắt đầu phản ứng.

4. Rửa sạch: Sau khi các bước tương tác giữa kháng nguyên và kháng thể diễn ra, các giếng được rửa sạch để loại bỏ các chất không liên kết.

5. Thêm cơ chất: Một cơ chất phản ứng với enzyme tạo ra màu sắc được thêm vào giếng.

6. Đo tín hiệu: Tín hiệu (thường là sự thay đổi màu sắc) được đo bằng máy quang phổ (spectrophotometer) để xác định nồng độ chất cần phát hiện trong mẫu.

4. Ưu điểm của phương pháp ELISA

– Độ nhạy và độ đặc hiệu cao: ELISA có khả năng phát hiện các chất ở nồng độ rất thấp và cho kết quả đáng tin cậy nhờ sự tương tác kháng nguyên-kháng thể.

– Tính đa dạng: ELISA có thể được tùy chỉnh để phát hiện nhiều loại kháng nguyên khác nhau từ protein, vi sinh vật đến độc tố và chất gây dị ứng.

– Thực hiện nhanh chóng: Phương pháp này không mất nhiều thời gian so với các phương pháp nuôi cấy vi sinh truyền thống.

– Định lượng chính xác: ELISA không chỉ phát hiện sự có mặt của chất cần tìm mà còn cung cấp kết quả định lượng, giúp đánh giá mức độ ô nhiễm trong mẫu thực phẩm.

5. Hạn chế và thách thức của phương pháp ELISA

– Chi phí cao: ELISA đòi hỏi sử dụng các kháng thể và enzyme đặc hiệu, cùng với thiết bị phân tích quang phổ chuyên dụng, khiến chi phí thực hiện có thể cao.

– Yêu cầu kỹ thuật cao: Việc thực hiện ELISA cần được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm chuẩn với các kỹ thuật viên có tay nghề.

– Khả năng sai lệch do nhiễm chéo: Nếu không thực hiện các bước rửa sạch đúng cách, nguy cơ nhiễm chéo giữa các mẫu có thể làm sai lệch kết quả.

– Hạn chế về mẫu phức tạp: Một số mẫu thực phẩm phức tạp (chứa nhiều thành phần tương tác) có thể gây cản trở đến quá trình phát hiện kháng nguyên, đòi hỏi tối ưu hóa quy trình mẫu.

Kỹ thuật ELISA đã chứng minh là một công cụ không thể thiếu trong kiểm nghiệm thực phẩm nhờ tính chính xác và khả năng phát hiện đa dạng các thành phần có hại. Dù có một số thách thức về chi phí và yêu cầu kỹ thuật, ELISA vẫn được áp dụng rộng rãi và tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ và phương pháp, ELISA hứa hẹn sẽ ngày càng được cải tiến để đáp ứng tốt hơn nhu cầu kiểm nghiệm trong ngành thực phẩm.