可視化檢測(cè)方法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

袁京磊，李 娜

（1.平邑縣檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東平邑 273300；2.平邑縣疾病預(yù)防控制中心，山東平邑 273300）

隨著生活水平和質(zhì)量的不斷提高，人們已經(jīng)由追求“吃飽”到追求“吃好”，對(duì)于食品安全尤其重視。近年來(lái)，我國(guó)雖然食品安全整體較好，但也經(jīng)常出現(xiàn)一些食品安全事件，如瘦肉精事件、地溝油等。目前，傳統(tǒng)的食品安全檢測(cè)在檢測(cè)效率、成本、時(shí)間等方面已經(jīng)難以滿足快速檢測(cè)的要求了，因此，必須加大對(duì)高效、快速檢測(cè)的研究，以滿足實(shí)現(xiàn)快速食品安全檢測(cè)的目的?？梢暬瘷z測(cè)方法的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)高效、快速檢測(cè)提供了思路和方法，本文從可視化檢測(cè)在食源性致病菌、重金屬離子、藥物殘留、生物毒素、食品非法添加劑檢測(cè)方面的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了探討。

1 可視化檢測(cè)方法在食源性致病菌檢測(cè)方面的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用國(guó)標(biāo)法對(duì)食品中食源性致病菌進(jìn)行檢測(cè)，雖然國(guó)標(biāo)法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)食源性致病菌的檢測(cè)，但是工作量較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法滿足對(duì)食源性致病菌快速檢測(cè)的要求。隨著適配體的出現(xiàn)，為食源性致病菌的快速、可視化檢測(cè)打下了基礎(chǔ)。YUAN 等[1]建立了一種基于適配體識(shí)別和酪胺信號(hào)放大技術(shù)的金黃色葡萄球菌可視化檢測(cè)方法，利用適配體的特異性識(shí)別作用將金黃色葡萄球菌進(jìn)行捕獲，并且通過(guò)親和素和生物素的連接作用將其固定到酶標(biāo)板的底部，然后利用酪胺信號(hào)放大技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再依次加入辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的鏈霉親和素、3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺，最后加入終止液，在室溫下放置20 min 后，從而實(shí)現(xiàn)可視化檢測(cè)。該方法的線性范圍為10～107cfu/mL，檢測(cè)限為8 cfu/mL，并用于實(shí)際水樣的檢測(cè)。WANG 等[2]設(shè)計(jì)了一種比色免疫測(cè)定法，實(shí)現(xiàn)了可視化檢測(cè)大腸桿菌O157：H7，線性范圍為30～3.0×108cfu/mL，檢測(cè)限為12 cfu/mL，且成功地應(yīng)用該方法對(duì)食品樣品中的大腸桿菌O157：H7 進(jìn)行了可視化檢測(cè)。

此外，ZHU 等[3]建立一種基于適配體識(shí)別-酪胺信號(hào)放大-酶催化納米金生成的鼠傷寒沙門氏菌可視化檢測(cè)方法。首先，利用適配體的特異性識(shí)別作用將鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行捕獲并將其固定到酶標(biāo)板的底部，然后再利用酪胺信號(hào)放大技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再依次加入親和素-過(guò)氧化氫酶、H2O2，最后加入氯金酸溶液。當(dāng)體系中目標(biāo)菌比較多時(shí)，H2O2的量就會(huì)比較少，氯金酸被還原成納米金的速率就比較慢，晶體的生長(zhǎng)也會(huì)相應(yīng)的減慢，此時(shí)還原產(chǎn)生的納米金會(huì)呈現(xiàn)出團(tuán)聚狀態(tài)，顏色為藍(lán)色；相反，當(dāng)體系中目標(biāo)菌較少時(shí)，H2O2的量就會(huì)比較多，氯金酸被還原成納米金的速率就比較快，納米金在溶液中的分布就會(huì)比較均勻，分散性比較好，溶液呈現(xiàn)出紅色，從而達(dá)到可視化檢測(cè)的目的。該方法的檢測(cè)范圍為10～106cfu/mL，檢測(cè)限達(dá)10 cfu/mL，并成功地對(duì)雞肉樣品進(jìn)行了可視化檢測(cè)。GAO 等[4]制備了一種基于明膠的光子水凝膠傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅綠假單胞菌的可視化檢測(cè)。

2 可視化檢測(cè)方法在重金屬離子檢測(cè)方面的應(yīng)用

重金屬離子在人體內(nèi)能與蛋白質(zhì)、酶等發(fā)生強(qiáng)烈的作用，使它們失去活性，也可在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒，對(duì)人體的損傷比較大。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、溶出伏安法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜法，這些檢測(cè)方法依賴于大型儀器，操作繁瑣、成本較高且耗時(shí)費(fèi)力，不適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。ZHANG[5]等設(shè)計(jì)了一種超浸潤(rùn)重金屬離子檢測(cè)紙芯片。首先通過(guò)噴墨打印法實(shí)現(xiàn)了高精度超浸潤(rùn)圖案的制作，然后在超浸潤(rùn)圖案內(nèi)通過(guò)噴墨打印探針?lè)肿又谱髦亟饘匐x子分析紙芯片。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，只需將紙芯片放入待測(cè)水樣中，根據(jù)顏色變化即可實(shí)現(xiàn)水樣中重金屬離子的可視化檢測(cè)。在此研究的基礎(chǔ)上，ZHANG 等[6]還設(shè)計(jì)了一種利用生物酶進(jìn)行重金屬離子毒性評(píng)估的方法。利用水凝膠對(duì)生物酶進(jìn)行了包埋，不僅提高了生物酶的儲(chǔ)存時(shí)效，還進(jìn)一步簡(jiǎn)化了實(shí)際檢測(cè)的操作步驟，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中汞離子、鉻離子、鉛離子、銅離子等重金屬離子的可視化檢測(cè)。

鉛離子對(duì)人體健康和環(huán)境有較大的影響，被認(rèn)為是毒性最大的重金屬離子之一。傳統(tǒng)的鉛離子檢測(cè)方法有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、溶出伏安法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜法，這些檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛離子的檢測(cè)，但存在儀器設(shè)備昂貴、檢測(cè)周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速的檢測(cè)。WANG 等[7]開(kāi)發(fā)了一種比率熒光探針檢測(cè)水中鉛離子的方法，并且利用熒光探針溶液打印的熒光試紙和智能手機(jī)App 完成了鉛離子的現(xiàn)場(chǎng)可視化和半定量化檢測(cè)，檢測(cè)限分別達(dá)到了2.89 nmol/L 和35.26 nmol/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于WHO 飲用水中鉛離子的允許限量。該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水中鉛離子的現(xiàn)場(chǎng)、快速、半定量的可視化檢測(cè)，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程在5 min 內(nèi)即可完成。由于熒光紙條具有易于存放和攜帶的特點(diǎn)，使得該可視化檢測(cè)鉛離子的方法更加方便、簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間和成本。

此外，KOU 等[8]開(kāi)發(fā)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境中汞離子可視化檢測(cè)和高效吸附的介孔光子晶體智能膜材料。所制備的彩色光子晶體薄膜能夠高效捕獲水環(huán)境中的汞離子，實(shí)現(xiàn)汞離子的富集和水環(huán)境污染的修復(fù)。同時(shí)，汞離子的吸附觸發(fā)光子晶體體積收縮、晶格間距減小，從而引起薄膜顏色的改變，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水環(huán)境中汞離子的可視化定量檢測(cè)。WANG 等[9]設(shè)計(jì)了一種用于檢測(cè)鎘離子的比率熒光傳感器，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了比率熒光紙條結(jié)合智能手機(jī)的分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎘離子的可視化、現(xiàn)場(chǎng)和定量檢測(cè)。該比率熒光傳感器由橙色發(fā)射的金納米團(tuán)簇、藍(lán)色發(fā)射的發(fā)光氧化石墨烯及藍(lán)色發(fā)射的銅離子構(gòu)成。鎘離子可以誘導(dǎo)比率熒光傳感器中的銅離子+氧化石墨烯-金納米團(tuán)簇聚集從而發(fā)射強(qiáng)烈的橙色熒光，使熒光傳感器的顏色明顯從藍(lán)色變?yōu)榧t色，檢測(cè)限低至33.3 nmol/L，并對(duì)大米樣品中的鎘離子進(jìn)行定量檢測(cè)。

3 可視化檢測(cè)方法在藥物殘留檢測(cè)方面的應(yīng)用

農(nóng)藥和抗生素在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中的應(yīng)用是比較廣泛的，對(duì)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的發(fā)展起到了比較重要的作用。然而，濫用農(nóng)藥、抗生素會(huì)導(dǎo)致食品和飲用水中的藥物殘留，長(zhǎng)期食用農(nóng)藥、抗生素殘留食物會(huì)導(dǎo)致多種慢性疾病，嚴(yán)重危害人們的健康。因此，開(kāi)發(fā)一種快速、簡(jiǎn)便的抗生素檢測(cè)方法對(duì)確保食品安全具有重要的意義。HAN[10]等設(shè)計(jì)了一種雙發(fā)射熒光量子點(diǎn)比率傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)素可視化的定量檢測(cè)。通過(guò)銪離子對(duì)水溶性碲化鎘量子點(diǎn)的功能化修飾，利用銪離子對(duì)四環(huán)素的特異性識(shí)別，以及水溶性碲化鎘量子點(diǎn)由電荷轉(zhuǎn)移而造成銪離子熒光增強(qiáng)，提供了針對(duì)四環(huán)素寬色度的雙響應(yīng)可視化檢測(cè)方案。當(dāng)目標(biāo)檢測(cè)物四環(huán)素加入后，探針熒光由綠色變?yōu)辄S色，最后變?yōu)榧t色。該傳感器檢測(cè)線性范圍為0～80 μ mol/L，檢測(cè)限達(dá)到2.2 n mol/L，且該傳感器成功對(duì)自來(lái)水樣品以及牛奶樣品中的四環(huán)素進(jìn)行了快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。ZHAO 等[11]制備了一種用于氯霉素的高靈敏度和可視化檢測(cè)的傳感器，該傳感器能實(shí)現(xiàn)對(duì)濃度為0.3 ng/mL 的氯霉素的可視化檢測(cè)。

在農(nóng)作物種植過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)用到農(nóng)藥及除草劑，但是農(nóng)藥及除草劑的殘留對(duì)人體的健康有著較大的威脅，人們對(duì)于農(nóng)藥殘留的檢測(cè)越來(lái)越重視。LIU 等[12]合成了具有過(guò)氧化物催化活性的銅基金屬-有機(jī)框架材料，通過(guò)核酸適配體特異性的識(shí)別，構(gòu)建了磁控制的毒死蜱可視化傳感器。在外部磁力的作用下，通過(guò)適配體與毒死蜱的特異性結(jié)合，導(dǎo)致TMB/H2O2溶液的顏色變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)毒死蜱的可視化檢測(cè)。該方法的檢測(cè)范圍為0～1 250 ng/mL，檢測(cè)限為4.4 ng/mL；通過(guò)對(duì)水果和蔬菜樣品進(jìn)行加標(biāo)測(cè)試，回收率良好，結(jié)果與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)數(shù)據(jù)一致。

4 可視化檢測(cè)方法在生物毒素檢測(cè)方面的應(yīng)用

目前，針對(duì)生物毒素主要的檢測(cè)方法有層析色譜法、超高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫分析法、免疫親和柱-HPLC 法、免疫親和柱-HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜法等，這些傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在檢測(cè)效率、檢測(cè)時(shí)間、成本及操作上還存在不足。近年來(lái)，在生物毒素可視化、快速、高效檢測(cè)方面的研究比較多。ZHANG等[13]利用蠟印和絲網(wǎng)印刷的方法，結(jié)合適配體特異性識(shí)別及電化學(xué)/比色方法高靈敏、快速、可視化的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)可視化檢測(cè)赭曲霉毒素A（OTA）的出雙模式紙基傳感器，該傳感器在0.1～200 ng/mL 和1×10-4～200 ng/mL 范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)OTA 的準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)到了25.2 fg/mL。HE 等[14]設(shè)計(jì)了一種基于磁珠的多色比色免疫測(cè)定法，實(shí)現(xiàn)了超靈敏、可視化檢測(cè)黃曲霉毒素B1，檢測(cè)限達(dá)5.7 pg/mL。同時(shí)，應(yīng)用該方法對(duì)小麥樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，回收率為99.1%～104.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于7.05%。

5 可視化檢測(cè)方法在食品非法添加劑檢測(cè)方面的應(yīng)用

可視化檢測(cè)在食品非法添加劑的檢測(cè)中應(yīng)用也比較多，KANG 等[15]設(shè)計(jì)了一種基于半胱胺修飾的納米金顆粒的傳感器，實(shí)現(xiàn)了可視化檢測(cè)鹽酸克倫特羅，隨著鹽酸克倫特羅濃度的增加，納米金顆粒聚集，溶液顏色從紅色變?yōu)樗{(lán)灰色，該方法的檢測(cè)限為50 n mol/L，并對(duì)血樣中的鹽酸克倫特羅進(jìn)行了檢測(cè)。SIDDIQUEE 等[16]研究了一種基于粒徑為5 nm 的納米金聚集可視化檢測(cè)奶粉產(chǎn)品中三聚氰胺的簡(jiǎn)便方法。通過(guò)靜電吸附作用使三聚氰胺分子與納米金顆粒聚集，導(dǎo)致納米金溶液的顏色發(fā)生變化，可視化檢測(cè)的檢測(cè)限為1×10-9mol/L，加標(biāo)回收率為94.7%～95.5%，平均回收率的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為1.40%～5.81%。

6 結(jié)語(yǔ)

可視化檢測(cè)方法在檢測(cè)效率、成本、時(shí)間及操作的簡(jiǎn)易性上存在著巨大的優(yōu)勢(shì)，相比較傳統(tǒng)的食品安全檢測(cè)方法，不需要昂貴的儀器及專業(yè)人員進(jìn)行操作，是今后食品安全檢測(cè)發(fā)展的一個(gè)方向，對(duì)于保障消費(fèi)者“舌尖上的安全”具有重要的意義。