試紙法在食品及水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

蔡文亭 張佳 趙杰 翟云會(huì)

摘要 試紙法作為一種簡(jiǎn)便、快速的現(xiàn)場(chǎng)定性半定量檢測(cè)方法，在許多領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用前景。就近幾年試紙法在食品和水質(zhì)快速檢測(cè)方面的研究與應(yīng)用進(jìn)行概述，以利于這一方法的進(jìn)一步研究與推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 試紙;食品;水質(zhì);快速檢測(cè)

中圖分類號(hào) S609.9;O652.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A ?文章編號(hào) 0517-6611（2015）03-214-03

Application of Test Paper in Food and Water Quality Fields

CAI Wenting，ZHANG Jia，ZHAO Jie，ZHAI Yunhui*

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Xi'an University，Xian，Shaanxi 710065）

Abstract ?Test paper is a simple and rapid qualitative or semiquantitative detecting method for site determination.The investigations and applications of test paper method in food and water quality fields in recent years were summarized.And some new ways for further development of the paper were put forward.

Key words ?Test paper; Food; Water quality; Rapid test

基金項(xiàng)目 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目國家級(jí)項(xiàng)目（201311080005）。

作者簡(jiǎn)介 蔡文亭（1992- ），女，陜西西安人，本科生，專業(yè)：化學(xué)工程與工藝。*通訊作者，副教授，博士，從事分離科學(xué)與現(xiàn)代光譜分析研究。

收稿日期 20141208

與大型現(xiàn)代分析儀器相比，試紙檢測(cè)具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)快速、反應(yīng)靈敏、價(jià)格廉價(jià)、容易保存等特點(diǎn)。試紙檢測(cè)法可用于試樣的篩查過程，進(jìn)而克服每個(gè)試樣都需經(jīng)過大型分析儀器測(cè)試的高成本運(yùn)行的缺點(diǎn)。對(duì)于試紙篩查出的可疑試樣，再以大型測(cè)試儀器和準(zhǔn)確檢測(cè)方法進(jìn)行定量分析，這種模式有利于充分發(fā)揮大型儀器的優(yōu)勢(shì)，從而降低檢測(cè)成本，滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和基層化驗(yàn)室對(duì)試樣檢測(cè)的要求。試紙的研制開發(fā)對(duì)進(jìn)一步加快分析方法基礎(chǔ)研究的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程，降低環(huán)境或食品領(lǐng)域生產(chǎn)監(jiān)測(cè)成本，提升環(huán)境質(zhì)量和食品安全，提高突發(fā)事件的預(yù)防與響應(yīng)能力等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

試紙的制作方法比較簡(jiǎn)單，一般是將顯色劑配成溶液，浸漬到紙基上，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥，如自然晾干、冷風(fēng)吹干、烘干以及真空干燥等。測(cè)定時(shí)試紙與被測(cè)物接觸的方式有自然擴(kuò)散、抽拉通過、被測(cè)樣品滴落試紙上或者是直接將試紙插入溶液等。樣品與試紙接觸后，在試紙上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，試紙的顏色發(fā)生變化，然后通過與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，進(jìn)行目視定性或半定量分析。試紙法檢測(cè)速度快，一般只需幾秒或者幾分鐘，并且具有一定的靈敏度以及專一性，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便。

1 試紙法在食品分析中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的逐漸提高，我國對(duì)食品安全提出了更高的要求，管理部門也采取了一系列相應(yīng)措施以保障食品安全，但農(nóng)藥殘留超標(biāo)、牛乳摻假等現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生。這一方面是由于一些企業(yè)或個(gè)人法制觀念不強(qiáng)，不嚴(yán)格按照有關(guān)法律法規(guī)要求加工生產(chǎn)食品，個(gè)別生產(chǎn)商甚至為貪圖利潤(rùn)，隨意添加有害物質(zhì)，嚴(yán)重威脅人體健康;另一方面，由于常規(guī)檢測(cè)程序復(fù)雜，費(fèi)用高，加之需要使用大型儀器，很難用于現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定，有些甚至需要異地送檢，一定程度上也限制了生產(chǎn)監(jiān)測(cè)與管理的良性發(fā)展。試紙法在食品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方面已得到了一定的應(yīng)用。王志琴等利用溴麝香草酚蘭變色的范圍是pH 6.0～7.6的原理制備了牛奶中碳酸鹽類堿性物質(zhì)檢測(cè)試紙^[1]，pH<6.0時(shí)試紙呈黃色，而當(dāng)pH>7.6時(shí)，試紙呈藍(lán)色。李喆等制備了牛奶中食鹽的檢測(cè)試紙^[2]，測(cè)試原理是硝酸銀與重鉻酸鉀反應(yīng)生成磚紅色的物質(zhì)。該試紙可以對(duì)牛乳中摻入食鹽以及碳酸物質(zhì)進(jìn)行快速檢測(cè)，不僅適用于奶站檢驗(yàn)，也適合在家中使用，具有較高的實(shí)用價(jià)值。吳敏等研制出快速檢測(cè)牛乳中摻淀粉的檢測(cè)試紙^[3]，并對(duì)該試紙的浸泡時(shí)間、浸泡試劑濃度和試紙的最終靈敏度進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，檢測(cè)最低限為0.8 ?mg/L。檢測(cè)原理為碘試劑法，陽性結(jié)果顯色為藍(lán)色至紫色，能達(dá)到半定量要求，易于判定摻假現(xiàn)象，適用于鮮奶和各種常見淀粉的鑒別試驗(yàn)。類似的檢測(cè)試紙和方法還有針對(duì)牛奶中蛋白質(zhì)含量^[4-5]、亞硝酸鹽^[6]、糊精^[7]、甲醛^[8]及抗生素^[9]等物質(zhì)的快速檢測(cè)試紙。

過氧化氫作為一種廉價(jià)有效的防腐劑和漂白劑，難免被一些生產(chǎn)企業(yè)超量或非法使用。傳統(tǒng)的過氧化氫檢測(cè)方法復(fù)雜且耗時(shí)長(zhǎng)，為滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，依據(jù)酶促反應(yīng)原理，將含有1 g/L的四甲基聯(lián)苯胺（TMB）和10 μg/ml的辣根過氧化物酶（HRP）作顯色劑，加入適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)劑后負(fù)載于濾紙上，經(jīng)過真空干燥后制成過氧化氫快速檢測(cè)試紙^[10]。該試紙能夠在8 s內(nèi)對(duì)食品中的過氧化氫殘留進(jìn)行半定量檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，適用于食品流通領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)。程楠等還對(duì)上述方法中試紙配方含量和制作工藝作了系統(tǒng)的優(yōu)化^[11]，試驗(yàn)結(jié)果表明，以3 mm層析濾紙為載體，將含有0.6 g/L HRP 和2.0 g/L TMB分別作為顯色液，并且加入5.0 g/L 聚乙烯吡咯烷酮作為酶保護(hù)劑，可使密封保存的試紙穩(wěn)定性延長(zhǎng)到12個(gè)月。經(jīng)25 組樣品檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該試紙?zhí)禺愋詮?qiáng)，敏感性好，響應(yīng)時(shí)間縮短為3 s，具有較好的穩(wěn)定性和保存期，并對(duì)試紙的包裝進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

“瘦肉精”泛指一類具有相似結(jié)構(gòu)的β腎上腺素受體激動(dòng)劑化合物，由于能夠調(diào)節(jié)支氣管擴(kuò)張和平滑肌松弛，在臨床上常被用作平喘藥物，治療呼吸類疾病。當(dāng)攝入量較大時(shí)會(huì)引起心悸、心慌、惡心、嘔吐等臨床癥狀，攝入量過大還會(huì)危及生命?！笆萑饩遍L(zhǎng)期以來存在著非法使用，并且已造成嚴(yán)重的食物中毒事件。河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與河南百奧生物工程有限公司在國內(nèi)率先開發(fā)了“瘦肉精”專用快速檢測(cè)試紙^[12]。該試紙以單克隆抗體為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成，檢測(cè)時(shí)，膠體金標(biāo)記的“瘦肉精”被人工結(jié)合抗原捕獲，形成一條棕色的檢測(cè)線。如果樣品中含有“瘦肉精”，它將與固有化在檢測(cè)線上的人工抗原競(jìng)爭(zhēng)有限的膠體金標(biāo)記單抗，樣品中“瘦肉精”含量越多則檢測(cè)線形成的顏色越淺，該方法可實(shí)現(xiàn)目視定性、半定量檢測(cè)。

維生素C的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法是化學(xué)滴定分析法，該方法需要過濾大量的水果蔬菜汁并且試樣的原有色澤對(duì)測(cè)試有一定的干擾效果，將其改進(jìn)的快速檢測(cè)方法僅需要微量檢樣，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以檢測(cè)出來^[13]。該方法是將濾紙條浸泡在2，6二氯靛酚溶液中，3 min后懸掛在玻棒上暗處晾干，立即用玻璃噴霧器噴淀粉，使紙飽和后立即干燥，切割成條放在棕色瓶中備用。作者同時(shí)指出用該方法的不足之處，比如比色卡和試劑均應(yīng)冷凍保存，只能測(cè)定還原型維生素C含量，不能測(cè)定總的維生素C含量，以及試紙制備的技術(shù)上等問題。

祝波等建立了一種鮮活海產(chǎn)品中鉛的試紙快速檢測(cè)方法^[14]，該方法是將鮮活海產(chǎn)品經(jīng)微波消解處理，在碘化鉀及抗壞血酸存在下，利用孔雀石進(jìn)行顯色檢測(cè)，最低檢出濃度為0.5 μg/ml。試驗(yàn)表明，孔雀石試紙?jiān)谥苽浜?～6個(gè)月內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定，且顯色反應(yīng)重復(fù)性良好，方法簡(jiǎn)易、靈敏，可適用于海產(chǎn)品中重金屬鉛的快速檢測(cè)。李芬等研究了鹽酸苯肼法聯(lián)合醋酸鉛試紙測(cè)定食品中吊白塊的方法^[15]，鹽酸苯肼法定量測(cè)試甲醛，醋酸鉛試紙法半定量二氧化硫和硫化氫，綜合考慮兩種方法，簡(jiǎn)便快速、靈敏度高，穩(wěn)定性好，適用于食品中吊白塊的快速檢測(cè)。

在現(xiàn)代食品的安全監(jiān)測(cè)中，硝酸鹽檢測(cè)具有非常重要的意義，硝酸鹽本身沒有危害，但可以轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，引起中毒。孫京新等利用定量濾紙為試紙條載體和硝酸還原酶為還原劑制作了酶法快速檢測(cè)硝酸鹽試紙條，并與國家標(biāo)準(zhǔn)法對(duì)比檢測(cè)了幾種蔬菜中硝酸鹽的含量^[16]。張愛武等以中速定性濾紙為材料，用1.6%對(duì)氨基苯磺酸溶液和0.8%鹽酸萘乙二胺溶液按體積比為1∶1混合作為顯色劑，在20 ℃真空下干燥，測(cè)試結(jié)果表明，該試紙具備成本低、攜帶方便、誤差小等優(yōu)點(diǎn)^[17]。利用亞硝酸鹽在酸性條件下對(duì)氨基苯磺酸重氮化反應(yīng)的化合物與鹽酸萘乙二胺偶合成紅紫色化合物，顏色的深淺與亞硝酸鹽含量成正比的原理，吳愛芳等制作了快速檢測(cè)亞硝酸鹽的試紙法，該方法選擇性好、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜^[18]。通過大量的試驗(yàn)，曲智慧等確定了另一種檢測(cè)亞硝酸根含量試紙的制備方法^[19]：以中速定性濾紙作為試紙的載體材料，含有4氨基苯磺酰胺和N1萘基乙二胺鹽酸鹽的顯色劑A以及含有1∶1的萘胺溶液和對(duì)氨基苯磺酸溶液的顯色劑B，按照1∶1混合后可以作為顯色劑。試驗(yàn)表明，該試紙具有體積小、便于攜帶、檢測(cè)方便、成本低等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

除化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)，涉及食品中生物檢測(cè)的試紙方法也在不斷地發(fā)展，利用生物特異性識(shí)別原理制備的試紙具有選擇性高、靈敏快速等特點(diǎn)^[20]。郝振明等建立了一種基于超分支滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)的試紙檢測(cè)方法^[21]，用于對(duì)食品中存在的轉(zhuǎn)基因成分進(jìn)行定性檢測(cè)，以轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因馬鈴薯按比例混合配制的多組分轉(zhuǎn)基因復(fù)合材料為研究對(duì)象，考察固定有特異性檢測(cè)探針的硝酸纖維素膜試紙的效果。結(jié)果表明，3種轉(zhuǎn)基因組分中，無論是采取單組分，還是兩兩混合或者3種混合，固有特性檢測(cè)探針的硝酸纖維素膜試紙均可將其檢出，靈敏度滿足常規(guī)檢測(cè)要求。黃嶺芳等采用膠體金標(biāo)記大腸桿菌O157∶H7單克隆抗體（鼠源），通過將大腸桿菌O157∶H7多克隆抗體和驢抗鼠抗體（二抗）噴涂于硝酸纖維素膜分別作為檢測(cè)線和質(zhì)控線，研制出了大腸桿菌O157∶H7膠體金快速檢測(cè)試紙條^[22]。李斯特菌是重要的人獸共患病病原菌，也是食品中最常見、公共衛(wèi)生學(xué)上最重要的食源性病原菌，崔煥忠等研制出了膠體金試紙快速檢測(cè)食品中的單增李斯特菌^[23]，該試紙具有較高的特異性，不與別的細(xì)菌交叉反應(yīng)，具備快速、敏感、特異的優(yōu)點(diǎn)。

2 試紙法在水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，水質(zhì)安全問題引起人們的高度重視，對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確檢測(cè)成為人們普遍關(guān)心的問題。目前，已經(jīng)有多種水質(zhì)污染物快速檢測(cè)技術(shù)的報(bào)道，有的已實(shí)現(xiàn)了具體應(yīng)用，其中試紙法是應(yīng)用最為廣泛和普遍的技術(shù)之一，何永斌等、王勝智等、周煥英等對(duì)其進(jìn)行過綜述性介紹^[24-26]。一種水中銅離子現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法的原理是Cu²⁺在弱堿性條件下與顯色劑反應(yīng)生成棕黃色絡(luò)合物，通過與標(biāo)準(zhǔn)色階圖譜比較，確定Cu²⁺的濃度^[27]。測(cè)定時(shí)將檢測(cè)樣品pH調(diào)節(jié)在8.0～11.0，試紙插入1 min取出，2 min以后觀察測(cè)定結(jié)果。最近，李黎等以鉻天青為顯色劑，在氨基化纖維素試紙上制備了可用于現(xiàn)場(chǎng)半定量和定量測(cè)定水體中重金屬Cu²⁺的快速檢測(cè)試紙^[28]。該方法利用試劑和載體間的靜電作用力固定顯色劑，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)浸漬法制備試紙時(shí)顯色劑易從載體上脫落的不足，增強(qiáng)了試紙的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于工業(yè)廢水中Cu²⁺的測(cè)定，與原子吸收分光光度法的測(cè)定結(jié)果相比較，兩者基本一致。趙秀杰等將生物染色劑孔雀綠（BG）浸漬在定量濾紙上，制成鉛檢測(cè)試紙^[29]，并用于測(cè)定水樣中的Pb²⁺。結(jié)果表明，Pb²⁺與試紙上的生物染色劑孔雀綠反應(yīng)生成藍(lán)綠色的三元離子締合物BG₂[PbI₄]，締合物顏色的深淺與水樣中的Pb²⁺濃度成正比。該試紙對(duì)Pb²⁺具有良好的選擇性，檢出限為0.50 mg/L，檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性好，操作過程簡(jiǎn)便，完全可以滿足水樣中Pb²⁺現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的需要。郭玉香等通過試驗(yàn)，提出了用鎘試紙快速檢測(cè)水中重金屬鎘的方法^[30]，在水中添加抗壞血酸和碘化鉀使其濃度分別為0.005和0.150 mol/L，使用硝酸調(diào)節(jié)水樣pH 0.4～1.0，鎘與試紙反應(yīng)生成藍(lán)色絡(luò)合物，顏色深淺與水體中的鎘濃度呈正比，該方法可用于不同水體中痕量重金屬鎘的測(cè)定。