生物納米材料在糧油食品檢測中的應(yīng)用

劉玉青，曹艷華，焦婷婷

（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南漯河 462002）

現(xiàn)如今，食品安全問題已經(jīng)成為了密切關(guān)注的焦點問題。為了給人們提供更加優(yōu)質(zhì)健康的放心食品，國家大力支持科研人員開展食品安全檢測技術(shù)創(chuàng)新，力爭運用更加先進科學(xué)的檢測技術(shù)保障食品安全。在這種背景下，生物納米食品檢測技術(shù)快速發(fā)展，而且這項技術(shù)在糧油食品檢測中顯現(xiàn)出較高的應(yīng)用水平，使傳統(tǒng)檢測模式下的各種弊端問題得到有效突破。鑒于此，有必要針對生物納米材料在糧油食品檢測中的應(yīng)用策略進行更加全面細致的研究，持續(xù)推動我國食品安全工作的高效開展[1]。

1 在食品重金屬檢測中的應(yīng)用

通過以往的糧油食品檢測結(jié)果表明，很多糧油食品都存在重金屬超標現(xiàn)象。在食品檢測領(lǐng)域內(nèi)，存在多種重金屬離子檢測方法，例如原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、等離子體質(zhì)譜法及X射線熒光檢測法等。這些檢測方法雖然可以檢出糧油食品中的重金屬含量，卻存在設(shè)備儀器昂貴、檢測成本高、操作復(fù)雜、無法現(xiàn)場檢測等諸多弊端問題，導(dǎo)致檢測工作開展受到限制。電分析化學(xué)法作為一種新型檢測方法，在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出快速、靈敏、準確等一系列顯著技術(shù)優(yōu)勢。伴隨著這項檢測技術(shù)的快速發(fā)展，又衍生出電沉積法、方波伏安法、陽極溶出伏安法、陰極溶出法和電位溶出法等更多精細化檢測技術(shù)。除了糧油食品檢測以外，這些技術(shù)在材料、醫(yī)學(xué)、生物以及環(huán)境檢測方面也表現(xiàn)出極大的實用價值。如曾有檢測人員以硅作為基底，采用電沉積雙金屬FePt、FePd和AuPt納米粒子檢測生活飲用水中的砷離子，取得了非常理想的線性范圍和檢出限[2]。

2 在食品添加劑等多種有害物質(zhì)檢測中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，部分糧油食品安全問題，來自于生產(chǎn)廠家在加工過程中隨意添加蘇丹紅、瘦肉精、三聚氰胺等這些國家已經(jīng)嚴令禁止的有害物質(zhì)。有些生產(chǎn)廠家為了促進銷售，還肆意添加甜味素等多種食品添加劑、抗氧化劑和防腐劑，上述行為極大地降低了食品安全等級。在針對食品添加劑等有害物質(zhì)進行檢測時，可選用生物傳感器，納米金信號發(fā)達的電化學(xué)免疫傳感器，可以使用量子點熒光淬滅的生物傳感技術(shù)。例如在應(yīng)用生物納米材料檢測糧油食品中的亞硝酸鹽檢時，技術(shù)人員以玻碳電極為載體，以石墨烯、碳納米管為功能材料，成功研制出化學(xué)修飾電極法。通過這種方法，可實現(xiàn)糧油食品亞硝酸鹽的快速檢測[3]。生物納米材料檢測方法具有較強的電極傳導(dǎo)特性，可使檢測信號強度獲得顯著提升，不僅檢測速度快，亞硝酸鹽檢測靈敏度也顯著提升。相關(guān)檢測人員曾經(jīng)做過以下幾項測試：①含銅的三元類水進行滑石煅燒后得到Cu-CLDH，將此物質(zhì)修飾于玻碳電極表面，使過氧化氫得到電催化還原，將其與煅燒后的類水滑石前驅(qū)體修飾電極進行對比研究；②由于納米金可以進入煅燒類水滑石的孔狀結(jié)構(gòu)中，故使用含銅的煅燒類水滑石與納米金所形成的復(fù)合材料修飾玻碳電極，生成一種新型亞硝酸鹽傳感器[4]；③在離子液體與水混合后的溶液中，通過電聚合方法制備了玻碳電極，還利用糖苷鍵實現(xiàn)硼酸與糖蛋白的相互結(jié)合，以對苯二酚作為中間介質(zhì)，構(gòu)建起過氧化氫生物傳感器。

結(jié)合上述3種測試，科研人員利用插層組裝手段制備了Hb/α-ZrP生物納米復(fù)合物，并且基于該混凝物構(gòu)建起一個亞硝酸鹽生物傳感器。同時，由該混合物所修飾的玻碳電極，不論對于亞硝酸鹽具的線性范圍還是檢測下限，均獲得顯著應(yīng)用效果。表明該修飾電極對多巴胺檢測具有較高的靈敏度，可以有效消除抗壞血酸對糧油食品內(nèi)在品質(zhì)所造成的不利影響。同時，這也在一定程度上說明生物傳感器在亞硝酸鹽檢測中具有快速響應(yīng)、靈敏度高、線性范圍廣、檢出限低等優(yōu)勢特性。而且通過大量檢測實踐證明，利用生物傳感器檢測亞硝酸鹽具有較強的抗干擾性、穩(wěn)定性與重現(xiàn)性[5]。鑒于此，該項檢測技術(shù)值得廣泛推廣 應(yīng)用。

3 在生物毒素與有害微生物檢測中的應(yīng)用

微生物和由其產(chǎn)生的有害生物毒素會對食品安全造成極大的危害，如果人們誤食了受到微生物污染的食品，極有可能引發(fā)各種食源性疾病，甚至造成食物中毒，對身體健康造成極大的危害。因此，有必要利用生物納米材料加大對食品中生物毒素和有害微生物的檢測力度，為廣大消費者提供更加安全、放心的食品。

通過應(yīng)用生物納米材料，可以快速、靈敏地檢測出糧油食品中是否含有致病菌以及致病菌的類型。例如運用免疫熒光的生物傳感器，可以檢測出生物毒素中的黃曲霉素；利用固定界面的電化學(xué)免疫傳感器，可在赭曲霉素等毒素檢測中展現(xiàn)出強大的技術(shù)優(yōu)勢[6]。另外，通過運用生物傳感器，還可以顯著提升聚硫堇/納米金此類復(fù)合材料的整體性能，這種檢測方法不僅可以在食品檢測中發(fā)揮出重要作用，在臨床診斷與治療、反生物恐怖等方面同樣具有非常重要的實用價值。在利用應(yīng)用生物納米材料進行糧油食品檢測時，科研人員運用生物修飾的納米顆粒以熒光信號為基礎(chǔ)進行免疫實驗，發(fā)現(xiàn)其可以快速、準確地檢測出食品中的單個細菌。實驗人員選用糧油食品中的大腸桿菌O157∶H7作為檢測細菌。發(fā)現(xiàn)每一個細菌表面會與數(shù)以千計的納米顆粒相結(jié)合，由于納米顆粒在這個過程中發(fā)揮著信號放大作用，故而有效促進眾多細菌表面抗原可供抗體修飾的納米顆粒識別與結(jié)合。通過應(yīng)用該方法，可以實現(xiàn)多菌樣本高通量檢測。而通過單個細菌與極多納米顆粒的相互結(jié)合，不僅有利于信號放大，還可以利用不同細菌的特異性抗體來修飾納米顆粒。通過大量檢測實踐及檢測結(jié)果表明，應(yīng)用生物納米傳感器進行檢測，具有時間短，操作簡便、穩(wěn)定性強、可實時檢測等眾多技術(shù)優(yōu)勢。

4 在食品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用

糧油食品中農(nóng)藥殘留超標問題，不僅困擾著食品安全管理工作，對農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展同樣具有深遠影響。但是，在以往的食品農(nóng)藥殘留檢測過程中，通常采用氣相色譜法或液相色譜法等傳統(tǒng)方法。這些方法不但操作煩瑣，而且耗時較長，儀器價格昂貴。為了改善上述問題，科研人員嘗試著利用農(nóng)藥對目標酶活性的抑制作用，研制出一種膽堿酯酶傳感器；另外，通過農(nóng)藥與特異性抗體的相互結(jié)合，還研發(fā)出一款免疫傳感器。通過這些新型檢測技術(shù)的應(yīng)用，使傳統(tǒng)檢測模式下的種種弊端問題得到了明顯改善。在檢測食品農(nóng)藥殘留的過程中，呈現(xiàn)出較高的靈敏度，而且操作過程簡便快捷，表現(xiàn)出較強的時效性與高效性[7]。

5 在食品基本成分和新鮮度測定中的應(yīng)用

利用納米金生物材料，可對食品中的糖類、膽固醇、維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸和有機酸等基本成分進行快速檢測與分析。納米金不僅具有制備流程簡單、可控性強、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，在檢測過程，不會對生物活性產(chǎn)生過大影響，可以呈現(xiàn)出良好的催化活性、電導(dǎo)率和生物相容性，擴增富集特定的生物信號，從而具備較高的檢測靈敏度。將葡萄糖氧化酶固定于石墨棒上所形成的納米金傳感器，可針對飲料中的葡萄糖成分進行測定；利用納米傳感器可測定奶粉中的膽固醇含量，檢出限低至0.2 nmol/L；利用維生素C激活二氧化錳碳納米管的熒光信號形成一種熒光傳感器，可將其用于對新鮮果汁、各類蔬菜中的維生素C含量進行檢測，檢出限低至42 nmol/L，檢測范圍為0.18～90 nmol/L。由此可見，使用生物納米材料檢測食品基本成分，檢測結(jié)果非常準確可靠，檢測過程簡便快捷。其次，應(yīng)用生物傳感器還可以針對糧油食品腐敗產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)進行檢測分析，以此保證食品安全[8]。

6 結(jié)語

基于生物納米材料糧油食品檢測技術(shù)，可以針對食品中的毒素、有害微生物、食品添加劑、農(nóng)藥殘留以及基本成分和新鮮度進行精準檢測。從源頭減少食品安全問題的發(fā)生，為廣大消費者提供更多的放心食品。在今后的發(fā)展中，相信通過科研人員的不斷努力，生物納米材料在糧油食品檢測中的應(yīng)用水平還將獲得大幅提升。這項技術(shù)在保障食品安全方面將發(fā)揮出更大的作用價值，生物納米傳感器也將成為一種廣泛應(yīng)用的常規(guī)儀器。