納米材料在食品有害污染物檢測中的應用進展

于利利 閆濤 孫芙晶

青島譜尼測試有限公司 山東青島 2 6 6 1 0 0

當前我國食品安全問題頻發(fā)，法律法規(guī)、食品安全管理體系中對食品接觸材料的安全性關注度不夠，重食品接觸材料的清潔衛(wèi)生控制，輕食品接觸材料的污染遷移控制，對其缺少有效的危害分析與控制措施。

1 食品中化學污染物的來源以及種類

食品在加工直到食用的環(huán)節(jié)，由于添加了各種前所未有的化學元素，增加了大量外來有害物質，造成了食品污染。食品中的化學污染物對人類身體的危害非常大，因其成分和種類的復雜，如何安全檢驗和防控食品污染成為當今的重要課題[1]。

2 法規(guī)、規(guī)范、標準要求的缺陷導致食品污染物失控

一是對食品相關產品（包括食品接觸材料）明確了管理要求，但只強調了食品接觸材料的衛(wèi)生清潔，防止外來污染而導致二次污染食品，未能關注到食品接觸材料本身帶有污染物的遷移污染。二是法規(guī)規(guī)定了不得采購或者使用不符合食品安全標準的食品相關產品（包括食品接觸材料），但在食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標準中對有害添加劑最大使用量實際沒有限量，與特定遷移量或殘留量規(guī)定存在矛盾，這樣采購或者使用符合食品安全標準的食品接觸材料，也有可能生產出不安全的食品。

3 基于磁弛豫開關納米傳感器在食品安全領域的應用

3.1 檢測重金屬離子

土壤以及水體中重金屬離子粒子的污染間接導致了食物中重金屬超標嚴重，進一步通過食物鏈危害人體健康，因此對重金屬離子的監(jiān)測顯得尤為重要。成功制備了3-（3，4-二羥基苯基）丙酸（DHCA）修飾的Fe/Fe3O4納米顆粒并開發(fā)了用于檢測飲用水中Pb2+的磁傳感器。DHCA的羧基對Pb2+的配位行為具有很強的親和力，從而誘導Fe/Fe3O4納米粒子從分散狀態(tài)轉變?yōu)榫奂癄顟B(tài)，在40μmol/L-100μmol/L和130μmol/L-200μmol/L的范圍內均表現出良好的線性相關?；诖懦谠ラ_關的納米傳感器對飲用水中的Pb2+進行檢測，其線性范圍為0.1ng/mL-20ng/mL，檢測限低至0.055ng/mL?；谛》肿优潴w與重金屬離子的特異性配體配合，研制出了具有高選擇性的基于磁弛豫開關的納米傳感器。利用Cd2+誘導的三唑衍生物共軛（Zn，Mn）Fe2O4納米粒子的聚集，通過測量T2值的相應變化，得到了基于磁弛豫開關的檢測Cd2+的納米傳感器。

3.2 檢測小分子有害物

不法分子在食品中的非法添加、高溫高壓導致食品接觸材料中有害小分子的遷移等因素產生了諸多質量問題，因此食品監(jiān)控的嚴把關需要更為精確、快速的檢測技術。使用金納米粒子-鏈霉抗生物素蛋白綴合物和磁性納米粒子開發(fā)了一種磁弛豫開關免疫傳感器用于檢測豬尿樣本中的沙丁胺醇。與酶聯免疫吸附試驗相比，這種免疫傳感器能夠以更高的靈敏度實現更快的檢測，為快速檢測小分子提供了一個很有前景的平臺。考慮到三嗪與三聚氰胺之間的三氫鍵，合成了核殼Fe@Fe3O4納米粒子，基于三聚氰胺與（2，4，6-三氧代-1，3，5-三嗪-1-基）乙酸（TTAA）之間特殊的三重氫鍵誘導的TTAA-Fe/Fe3O4納米粒子的聚集，導致周圍水分子的自旋-自旋弛豫時間（T2）增加納米粒子的質子。利用小分子配體對靶點的高特異性等，開發(fā)了一種基于磁弛豫開關原理檢測三聚氰胺的納米傳感器，檢測限低至2μmol/L。開發(fā)了一種基于磁弛豫開關原理用于檢測牛奶中的卡那霉素（kanamycin，KM）的快速、靈敏、簡便的免疫傳感器。根據橫向弛豫時間的變化與目標物濃度之間的關系從而實現對卡那霉素的靈敏檢測。檢測范圍為1.5-25.2ng/mL，檢測限為0.1ng/mL，其分析時間僅需45分鐘，遠遠短于需耗時6-8小時的酶聯免疫吸附試驗，節(jié)約時間成本[2]。

3.3 檢測致病菌

致病菌污染是食品安全領域最常見，也是涉及面最廣的問題。為了提高基于磁弛豫開關的納米傳感器的靈敏度和重現性，一種與磁分離結合的磁弛豫開關納米傳感器用于一步檢測牛奶中的腸道沙門氏菌。采用0.01T的磁場將直徑為250nm（MB250）的抗體共軛磁珠與直徑為30nm（MB30）的抗體共軛磁珠分離，在MB30周圍的水分子的T2值發(fā)出免疫測定的信號讀數。比起常規(guī)的磁弛豫傳感器，這種結合磁分離的磁弛豫傳感器的檢測限降低了兩個數量級，檢測范圍增加了一個數量級。開發(fā)了基于核磁共振的Fe3O4納米簇生物傳感器用于沙門氏菌檢測，其線性范圍為105cfu/mL-107cfu/mL，檢測限為105cfu/mL。此外，水分子的T2值在MB30附近較穩(wěn)定也保證了這種的磁分離的磁弛豫納米傳感器的可重復性。一種可用于快速靈敏測定雞肉樣品中食源性病原體銅綠假單胞菌的磁弛豫開關適配體傳感器。由于銅綠假單胞菌的特異性適體與超順磁性氧化鐵納米顆粒發(fā)生共價結合，與銅綠假單胞菌孵育時，它們將被適體特異性捕獲，從而形成超順磁性納米粒子聚集體，根據自旋-自旋弛豫時間的改變來實現對銅綠假單胞菌的定量檢測，其線性范圍為102cfu/mL-106cfu/mL，檢測限為50cfu/mL?；趩魏思毎錾钏固鼐涂贵w修飾納米粒子之間特異性結合誘導的生物功能化磁性納米粒子的聚集，開發(fā)了一種準確可靠的奶粉、生菜樣品中單核細胞增生李斯特菌檢測方法。該方法的檢測限為3MPN（使用最可能數（MPN）測定法），并且功能化的Fe/Fe3O4納米顆粒對其他干擾細菌的存在表現出高特異性[3]。

4 結語

隨著納米技術的不斷發(fā)展以及多學科的交叉融合，基于磁弛豫開關的納米傳感器會朝著高通量、高靈敏、選擇性強以及原位實時檢測的方向不斷改進，也將在眾多領域得到進一步的拓展和深入。