毛麗惠，李曉嚴(yán)，劉仁植

（信陽(yáng)學(xué)院理工學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000）

食品安全檢測(cè)中納米金比色法的應(yīng)用研究

毛麗惠，李曉嚴(yán)，劉仁植

（信陽(yáng)學(xué)院理工學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000）

納米金由于在交聯(lián)團(tuán)聚狀態(tài)下呈現(xiàn)為藍(lán)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(yīng)強(qiáng)烈和消光系數(shù)極高的種種特性而備受關(guān)注。隨之研究出了多種多樣的納米金比色的快速檢測(cè)方法。隨著近年來(lái)分析化學(xué)的快速檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍日漸廣泛，使得納米金比色法應(yīng)用在食品安全檢測(cè)中成為了可能。恰當(dāng)?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(cè)出食品當(dāng)中存在的有害物質(zhì)。

納米金;比色法;快速檢測(cè);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(hù)法和交聯(lián)法這兩種方法。去保護(hù)法是通過用適配體或者其他修飾分子保護(hù)納米金處于高鹽度狀態(tài)中能夠處于分散狀態(tài)，此時(shí)的溶液呈現(xiàn)紅色；當(dāng)靶標(biāo)加入該溶液后并與保護(hù)分子結(jié)合以后，納米金溶液就會(huì)因高鹽度而發(fā)生團(tuán)聚，致使溶液變成藍(lán)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(biāo)發(fā)橫反應(yīng)，致使納米金交聯(lián)在一起，使得溶液呈現(xiàn)藍(lán)色狀態(tài)。

除了去保護(hù)法和交聯(lián)法，實(shí)現(xiàn)納米比色法檢測(cè)的方法還有納米金消蝕、通過靶標(biāo)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(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用于不同領(lǐng)域的納米金比色法檢測(cè)方法，對(duì)于分析細(xì)胞、DNA、小分子、蛋白質(zhì)和金屬離子等起到了很大的作用。本文將對(duì)食品安全檢測(cè)中涉及到的農(nóng)藥、生物毒素、重金屬、抗生素和各類違禁添加物等進(jìn)行研究探討納米金比色法的具體應(yīng)用方法。

2 食品安全檢測(cè)中納米金比色法的應(yīng)用

2.1 重金屬

納米金因其自身所具備的強(qiáng)大特性，對(duì)于諸如鉛、砷、汞、鉻等貴金屬的檢測(cè)有著獨(dú)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(dǎo)致納米探針凝聚變色。測(cè)鉛離子時(shí)的靈敏度達(dá)到了48-480nmol/L。李麗[2]等也研究出了原理相似的納米金檢測(cè)方法，即用Podand triazole對(duì)納米金進(jìn)行修飾。此外，顧海鷹[3]等在檢測(cè)鉛離子的研究上通過將納米金與一系列的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后促使納米金表面的等離子共振可以快速降低，該檢測(cè)方法的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是反應(yīng)非常靈敏。

2.2 違禁添加物

納米金在檢測(cè)瘦肉精等激動(dòng)劑類藥物時(shí)也有著出色的表現(xiàn)。張曉芳[4]在修飾納米金時(shí)，會(huì)采用三聚氰胺、萊克多巴胺和沙丁胺醇進(jìn)行一些列的化學(xué)反應(yīng)，最終促使納米金發(fā)生交聯(lián)團(tuán)聚，溶液的顏色也因此而從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。利用該方法通過測(cè)定吸光度比值，但對(duì)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(cè)克倫特羅。納米金比色法除了可以檢測(cè)克倫特羅外，還因其具有較寬的線性范圍，測(cè)定A670 nm/A520 nm吸光度比值的檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到1 x 10-11mol/L。因此納米金比色法在檢測(cè)違禁添加物時(shí)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(cè)出來(lái)。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(hù)其在高鹽度溶液中納米金不發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。而當(dāng)在該高鹽溶液中加入對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)時(shí)，適配體從納米金上脫離與靶標(biāo)結(jié)合，致使納米金在高鹽濃度下發(fā)生團(tuán)聚，直觀的表現(xiàn)就是溶液顏色會(huì)從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色或者紫色。同時(shí)，溶液顏色變化的深淺直接受到所加入的靶標(biāo)濃度多少的影響，其效果往往是成正比。由于該反應(yīng)明顯，對(duì)于很多種物質(zhì)的檢測(cè)都有著直觀且明顯的效果，因而在諸如檢測(cè)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(cè)時(shí)，都已經(jīng)通過大量有效的實(shí)驗(yàn)篩選出對(duì)應(yīng)的抗生素適配體對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 生物毒素

霉菌毒素是生物毒素當(dāng)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(chǎn)品當(dāng)中。楊云[5]發(fā)現(xiàn)對(duì)納米金的保護(hù)使用的是具有單鏈DNA的儲(chǔ)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(chǔ)曲霉毒素A結(jié)合后，不再被保護(hù)的納米金發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象就會(huì)使得溶液變?yōu)樗{(lán)色。利用該方法可以有效檢測(cè)出線性范圍是20-625nmo/L的儲(chǔ)曲霉毒素A。王文鳳[6]通過對(duì)納米金在適配體技術(shù)上的研究中，發(fā)現(xiàn)了檢測(cè)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(shí)現(xiàn)，在它們進(jìn)行分離之后，再加入可以與短鏈1進(jìn)行互補(bǔ)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(duì)于檢測(cè)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(cè)黃曲霉毒素、肉毒神經(jīng)素等。

2.5 其他污染物

這些年來(lái)，由于時(shí)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(lái)越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。王春香[7]在納米金比色法的研究中研究出了可以檢測(cè)全氟化合物的檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法在修飾納米金時(shí)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(yīng)，納米金也因此而發(fā)生交聯(lián)團(tuán)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(biāo)記產(chǎn)單核李斯特菌抗體制備免疫層析檢測(cè)試劑,選用檸檬酸鈉改良法制備膠體金,構(gòu)建起免疫層析檢測(cè)試劑和檢測(cè)方法,檢測(cè)了冷凍豬肉、牛奶、冰激凌以及不同稀釋度的產(chǎn)單核李斯特菌標(biāo)準(zhǔn)樣品,靈敏度達(dá)87.5%,具有良好的重現(xiàn)性。

2.6 農(nóng)藥殘留

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植為了能夠高效快速地生產(chǎn)出高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品，往往會(huì)在生產(chǎn)的過程中噴灑農(nóng)藥，甚至是在農(nóng)產(chǎn)品上市后仍然會(huì)有類似二硫代氨基甲酸酷殺蟲劑、甲胺磷等等的農(nóng)藥殘留。過多的農(nóng)藥殘留會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，甚至是導(dǎo)致死亡，因此國(guó)家對(duì)于農(nóng)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(nóng)藥殘留對(duì)人體造成傷害。

檢測(cè)蔬菜中的甲胺磷同樣可以通過納米金進(jìn)行檢測(cè)。在納米金溶液中加入乙酰膽堿酯酶后進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)，等到納米金溶液由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色時(shí)即時(shí)納米金發(fā)生了交聯(lián)團(tuán)聚，從而可以檢測(cè)出有機(jī)磷農(nóng)藥里的甲胺磷，并且可以達(dá)到1.40ng/m的檢測(cè)靈敏度。因此該檢測(cè)方法能夠有效地檢測(cè)出蔬菜中殘留的甲胺磷。

2.7 病原微生物

在正常的實(shí)驗(yàn)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(cè)出來(lái)。納米金表面所依附的具體結(jié)構(gòu)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(hù)而不發(fā)生交聯(lián)團(tuán)聚現(xiàn)象。故而當(dāng)病原微生物的特異核酸序列被不對(duì)稱的PCR擴(kuò)增后產(chǎn)生單鏈DNA產(chǎn)物，就可以實(shí)現(xiàn)用納米金比色法檢測(cè)病原微生物的目的。雙鏈DNA可以做到單鏈DNA無(wú)法做到保護(hù)納米金在共價(jià)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(tuán)聚現(xiàn)象。

納米金比色法的建立不僅僅只有利用PCR擴(kuò)增微生物基因組檢測(cè)DNA這一個(gè)方法，還存在著多種方法。比如修飾納米金時(shí)可以采用特異結(jié)合分子，納米金在溶液微生物細(xì)胞加入后就會(huì)聚集微生物表面。此時(shí)納米金溶液顏色在化學(xué)反應(yīng)過后由紅轉(zhuǎn)藍(lán)。在檢測(cè)病原微生物這一范疇內(nèi)，納米金還可以用于檢測(cè)癌細(xì)胞，只需要根據(jù)該原理建立金葡菌的檢測(cè)方法即可。如若要在此基礎(chǔ)上增加檢測(cè)的靈敏度，就需要放大磁珠和光散射的測(cè)定，以此來(lái)達(dá)到對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)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(shí)要注意尋找與對(duì)應(yīng)污染物的適配體要有親和力高和特異性高的特點(diǎn)；其二是對(duì)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(jié)合。做到這方面的要求，基本上可以達(dá)到提高納米金比色法特異性的目的。同時(shí)，采用納米金比色法還要注意以下幾點(diǎn)，即納米金被特異分子修飾后，盡可能地避免其他物質(zhì)干擾或是與納米金發(fā)生其他反應(yīng)，應(yīng)保證納米金溶液中只有修飾特異與目標(biāo)物結(jié)合后納米金才會(huì)發(fā)生交聯(lián)團(tuán)聚現(xiàn)象。并且，樣品在進(jìn)行檢測(cè)前，應(yīng)當(dāng)盡可能地避免出現(xiàn)其他干擾物，才能達(dá)到檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

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

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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(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目納米金比色法測(cè)定金屬離子；項(xiàng)目編號(hào)：15B150015。農(nóng)林生物質(zhì)吸附劑的制備及其對(duì)水體油污染的應(yīng)用研究，信陽(yáng)學(xué)院院級(jí)項(xiàng)目；項(xiàng)目編號(hào)：2015zd04。

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