食品安全檢測中納米金比色法的應用研究

毛麗惠，李曉嚴，劉仁植

（信陽學院理工學院，河南 信陽 464000）

食品安全檢測中納米金比色法的應用研究

毛麗惠，李曉嚴，劉仁植

（信陽學院理工學院，河南 信陽 464000）

納米金由于在交聯(lián)團聚狀態(tài)下呈現(xiàn)為藍色，在分散的狀態(tài)下則是呈現(xiàn)為紅色；并且粒子間距效應強烈和消光系數(shù)極高的種種特性而備受關注。隨之研究出了多種多樣的納米金比色的快速檢測方法。隨著近年來分析化學的快速檢測領域應用范圍日漸廣泛，使得納米金比色法應用在食品安全檢測中成為了可能。恰當?shù)厥褂眉{米金比色法可以快速有效地直接或者間接地檢測出食品當中存在的有害物質。

納米金;比色法;快速檢測;食品安全

1 納米金比色法原理

納米金比色法常用的原理主要分為去保護法和交聯(lián)法這兩種方法。去保護法是通過用適配體或者其他修飾分子保護納米金處于高鹽度狀態(tài)中能夠處于分散狀態(tài)，此時的溶液呈現(xiàn)紅色；當靶標加入該溶液后并與保護分子結合以后，納米金溶液就會因高鹽度而發(fā)生團聚，致使溶液變成藍色。交聯(lián)法則是通過某種手段，將納米金上的修飾分子與靶標發(fā)橫反應，致使納米金交聯(lián)在一起，使得溶液呈現(xiàn)藍色狀態(tài)。

除了去保護法和交聯(lián)法，實現(xiàn)納米比色法檢測的方法還有納米金消蝕、通過靶標控制納米金還原合成等方法。納米金比色法因其具有易于操作、反應快速等優(yōu)點，因而備受研究人員的喜愛，繼而探索出了各式各樣的、可以應用于不同領域的納米金比色法檢測方法，對于分析細胞、DNA、小分子、蛋白質和金屬離子等起到了很大的作用。本文將對食品安全檢測中涉及到的農藥、生物毒素、重金屬、抗生素和各類違禁添加物等進行研究探討納米金比色法的具體應用方法。

2 食品安全檢測中納米金比色法的應用

2.1 重金屬

納米金因其自身所具備的強大特性，對于諸如鉛、砷、汞、鉻等貴金屬的檢測有著獨特的效果。莫志宏[1]采用金納米粒子自組裝修飾富G寡核苷酸制得,在鉛離子存在下,納米探針上的富G寡核苷酸形成G-四聯(lián)體,導致納米探針凝聚變色。測鉛離子時的靈敏度達到了48-480nmol/L。李麗[2]等也研究出了原理相似的納米金檢測方法，即用Podand triazole對納米金進行修飾。此外，顧海鷹[3]等在檢測鉛離子的研究上通過將納米金與一系列的物質進行化學反應后促使納米金表面的等離子共振可以快速降低，該檢測方法的其中一個優(yōu)點便是反應非常靈敏。

2.2 違禁添加物

納米金在檢測瘦肉精等激動劑類藥物時也有著出色的表現(xiàn)。張曉芳[4]在修飾納米金時，會采用三聚氰胺、萊克多巴胺和沙丁胺醇進行一些列的化學反應，最終促使納米金發(fā)生交聯(lián)團聚，溶液的顏色也因此而從紅色轉變?yōu)樗{色。利用該方法通過測定吸光度比值，但對諸如本基丙氨酸、阿拉明、尿酸和色氨酸的共存干擾物沒有影響，因此可以用于檢測克倫特羅。納米金比色法除了可以檢測克倫特羅外，還因其具有較寬的線性范圍，測定A670 nm/A520 nm吸光度比值的檢測靈敏度可以達到1 x 10-11mol/L。因此納米金比色法在檢測違禁添加物時有著明顯的效果。

2.3 抗生素殘留

除了重金屬和違禁添加物以外，食品中殘留的抗生素也可以通過納米比色法檢測出來。其原理是使用作為單鏈DNA分子的適配體，使其吸附于納米金表明，并保護其在高鹽度溶液中納米金不發(fā)生團聚現(xiàn)象。而當在該高鹽溶液中加入對應的靶標時，適配體從納米金上脫離與靶標結合，致使納米金在高鹽濃度下發(fā)生團聚，直觀的表現(xiàn)就是溶液顏色會從紅色轉變?yōu)樗{色或者紫色。同時，溶液顏色變化的深淺直接受到所加入的靶標濃度多少的影響，其效果往往是成正比。由于該反應明顯，對于很多種物質的檢測都有著直觀且明顯的效果，因而在諸如檢測青霉素、鏈霉素、氧四環(huán)素、硫胺二甲氧、氯霉素等等抗生素的檢測時，都已經通過大量有效的實驗篩選出對應的抗生素適配體對其進行檢測。

2.4 生物毒素

霉菌毒素是生物毒素當中的一種，其中有一種毒素名為赭曲霉毒素，多是存在于干果、咖啡、豆類、谷物和畜禽等產品當中。楊云[5]發(fā)現(xiàn)對納米金的保護使用的是具有單鏈DNA的儲曲霉毒素A，可以保證納米金溶液在加入適配體前溶液仍然是紅色，直到加入的適配體與儲曲霉毒素A結合后，不再被保護的納米金發(fā)生了團聚現(xiàn)象就會使得溶液變?yōu)樗{色。利用該方法可以有效檢測出線性范圍是20-625nmo/L的儲曲霉毒素A。王文鳳[6]通過對納米金在適配體技術上的研究中，發(fā)現(xiàn)了檢測伏馬菌素的新方法，即短鏈DNA1/FB1-可以通過在納米金表面組裝硫基化的適配體實現(xiàn)，在它們進行分離之后，再加入可以與短鏈1進行互補的短鏈DNA2，兩者雜交的最終效果可以使得納米金粒子由于聚集，從而使得溶液顏色再度發(fā)生改變，并且在視覺效果上有著明顯的體現(xiàn)，因而對于檢測生物毒素有著明顯的視覺效果。除此之外，納米金比色法還可以檢測黃曲霉毒素、肉毒神經素等。

2.5 其他污染物

這些年來，由于時代的發(fā)展變化，環(huán)境中以及食品中含氟化合物的污染物所引起的問題越來越受到社會的廣泛關注。王春香[7]在納米金比色法的研究中研究出了可以檢測全氟化合物的檢測方法。該檢測方法在修飾納米金時用的是末端有琉基的聚乙二醇和全氟烷烴，其后加入全氟化合物，使其與納米金上依附的全氟烷烴發(fā)生反應，納米金也因此而發(fā)生交聯(lián)團聚現(xiàn)象且使得溶液顏色逐漸變淺。

羅立新[8]等采用膠體金標記產單核李斯特菌抗體制備免疫層析檢測試劑,選用檸檬酸鈉改良法制備膠體金,構建起免疫層析檢測試劑和檢測方法,檢測了冷凍豬肉、牛奶、冰激凌以及不同稀釋度的產單核李斯特菌標準樣品,靈敏度達87.5%,具有良好的重現(xiàn)性。

2.6 農藥殘留

現(xiàn)代農業(yè)種植為了能夠高效快速地生產出高質量的農產品，往往會在生產的過程中噴灑農藥，甚至是在農產品上市后仍然會有類似二硫代氨基甲酸酷殺蟲劑、甲胺磷等等的農藥殘留。過多的農藥殘留會嚴重危害人體健康，甚至是導致死亡，因此國家對于農藥的使用范圍規(guī)定了安全界限值，目的是盡可能地避免農藥殘留對人體造成傷害。

檢測蔬菜中的甲胺磷同樣可以通過納米金進行檢測。在納米金溶液中加入乙酰膽堿酯酶后進行一系列的化學反應，等到納米金溶液由紅色轉變?yōu)樗{色時即時納米金發(fā)生了交聯(lián)團聚，從而可以檢測出有機磷農藥里的甲胺磷，并且可以達到1.40ng/m的檢測靈敏度。因此該檢測方法能夠有效地檢測出蔬菜中殘留的甲胺磷。

2.7 病原微生物

在正常的實驗環(huán)境下，一般而言病原微生物基本上可以被納米金比色法檢測出來。納米金表面所依附的具體結構因單雙鏈DNA的不同而不同。由于在高鹽濃度狀態(tài)下，納米金可以被單鏈DNA所保護而不發(fā)生交聯(lián)團聚現(xiàn)象。故而當病原微生物的特異核酸序列被不對稱的PCR擴增后產生單鏈DNA產物，就可以實現(xiàn)用納米金比色法檢測病原微生物的目的。雙鏈DNA可以做到單鏈DNA無法做到保護納米金在共價偶連到納米金的前提下不受高鹽濃度干擾，從而保證納米金不因此而發(fā)生團聚現(xiàn)象。

納米金比色法的建立不僅僅只有利用PCR擴增微生物基因組檢測DNA這一個方法，還存在著多種方法。比如修飾納米金時可以采用特異結合分子，納米金在溶液微生物細胞加入后就會聚集微生物表面。此時納米金溶液顏色在化學反應過后由紅轉藍。在檢測病原微生物這一范疇內，納米金還可以用于檢測癌細胞，只需要根據(jù)該原理建立金葡菌的檢測方法即可。如若要在此基礎上增加檢測的靈敏度，就需要放大磁珠和光散射的測定，以此來達到對單細胞進行檢測的目的。

3 結語

對于如何提高納米金比色法特異性主要從三方面著手，其一是篩選適配體時要注意尋找與對應污染物的適配體要有親和力高和特異性高的特點；其二是對于修飾分子的研究還需要投入更多的注意力；其三是選擇的特異修飾分子要能大量與電荷或氫鍵結合。做到這方面的要求，基本上可以達到提高納米金比色法特異性的目的。同時，采用納米金比色法還要注意以下幾點，即納米金被特異分子修飾后，盡可能地避免其他物質干擾或是與納米金發(fā)生其他反應，應保證納米金溶液中只有修飾特異與目標物結合后納米金才會發(fā)生交聯(lián)團聚現(xiàn)象。并且，樣品在進行檢測前，應當盡可能地避免出現(xiàn)其他干擾物，才能達到檢測的準確性。

綜上所述，采用納米金比色法進行檢測，最終的檢測出來的可視效果往往是納米金溶液顏色由紅色轉變?yōu)樗{色，致使檢測效果一目了然。不僅如此，比起其他的檢測方法，納米金比色法在操作上簡單易懂、快速便捷，更難能可貴的是不需要復雜的儀器就可以完成檢測工作的同時，還能保證其檢測的靈敏度。因此在人人關注食品安全的今天，采用納米金比色法進行食品安全檢測的方法應該得到大范圍的推廣，為建設一個和諧有愛的社會做出貢獻。

[1] 莫志宏，高應梅，溫志渝等.基于G-四聯(lián)體的納米探針比色檢測鉛離子[J].高等化學學報，2014，21（10）：2181-2183.

[2] L.Li,B.X.Li,Y.Y.Qi,Y.Jin.Lable-free-aptamer-basedmetho dcolorimetricdetectionofmercuryionsinaqueousmediausi nggoldnanoparticlesascoloimetricprobe[J].Anal.Bioanal. Chem.,2009,393,2051-2057.

[3] 顧海鷹，俞愛民，陳洪淵.乳酸脫氫酶在納米金膠上的組裝及應用研究[J].南通醫(yī)學院學報,2002，22（4）：365-367.

[4] X.F.Zhang,H.Zhao,Y,Xue,atel,Colorimetricsensingofclenbu terolusinggoldnanoparticlesinthpresenceofmelamine[J]. Biosens.Bioelecron.,2012,34（1）:112-117.

[5] 楊云，聶立波.納米金在生物標記分析中的應用進展[J].株洲工學院學報，2006，20（4）:123-127.

[6] 王文鳳，吳世嘉，譚貴良，等.基于納米金標記-適配體識別的伏馬菌素B1檢測新方法[J].食品與生物技術學報，2013,31（5）:501-508.

[7] 王春香.基于納米金探針的全氟化合物生物檢測技術研究[D].華中科技大學2011.

[8] 羅立新，繆瓏，潘力，等.快速檢測產單核李斯特菌免疫膠體金層析法的研究[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2006,16（2）:154-156.

Food safety testing in the application research of nanometer gold colorimetric method

Mao Lihui, Li Xiaoyan, Liu Renzhi
(College of Science and Technology, Xinyang University, Xinyang 464000, China)

Nano gold due to reunite in crosslinking conditions present in blue, in scattered state in red is presented; And particle spacing effects strongly and high extinction coefficient of the highly popular for a variety of features, then developed a variety of rapid detection methods of nanometer gold color. With the rapid detection of analytical chemistry in recent years field application scope is broad, the nanometer gold colorimetric method used in the food safety testing becomes possible. Properly using nanometer gold colorimetric method can quickly and efficiently detect the existence of food directly or indirectly harmful substances.

nano gold; colorimetric method; rapid detection; food safety

河南省高等學校重點科研項目納米金比色法測定金屬離子；項目編號：15B150015。農林生物質吸附劑的制備及其對水體油污染的應用研究，信陽學院院級項目；項目編號：2015zd04。

毛麗惠（1983— ），女，漢族，河南信陽人，碩士，講師，研究方向：貴金屬納米材料參與的化學發(fā)光。