吳天琪,蘇丹,張亦琴,陳永媛,張穎,劉亭亭,任奕奕,韓雪,郝建雄,胡高爽*
(1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊050000;2.中華人民共和國(guó)石家莊海關(guān),河北石家莊050000)
真菌毒素是真菌產(chǎn)生的一類具有高毒性的次級(jí)代謝產(chǎn)物,廣泛分布在農(nóng)作物、食品和飼料中,不僅會(huì)導(dǎo)致食品霉敗變質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失、降低品質(zhì),還會(huì)通過對(duì)人和動(dòng)物機(jī)體內(nèi)DNA、RNA、蛋白質(zhì)和各種酶類的合成抑制以及對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞而引起人類和動(dòng)物的急性或慢性中毒[1-2]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估算,全球每年約有25%的農(nóng)產(chǎn)品受到真菌毒素的污染,所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億美元。因此,建立高效快速的真菌毒素檢測(cè)方法受到越來越多的關(guān)注。目前針對(duì)真菌毒素常用的檢測(cè)方法有液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)[3]、薄層色譜(thin layer chromatography,TLC)[4]和高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)[5]等。雖然這些方法具有靈敏度高、分離效能高等優(yōu)點(diǎn),但由于需要繁瑣的前處理步驟、昂貴的儀器和專業(yè)的操作人員,因而并沒有廣泛應(yīng)用。免疫分析技術(shù)具有檢測(cè)速度快、特異性好等優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)大批量樣品的快速檢測(cè),但價(jià)格昂貴、試驗(yàn)結(jié)果易出現(xiàn)假陽性,而且真菌毒素大部分屬于半抗原,因此其作為免疫原獲得抗體比較困難[6]。
分子印跡技術(shù)(molecular imprinting technology,MIT)是基于費(fèi)希爾模擬的“分子鑰匙和鎖”原理設(shè)計(jì)的一種人工合成的分子識(shí)別技術(shù)[7]。MIT利用模板分子(待測(cè)物)選擇合適的功能單體使之形成可逆的復(fù)合物,加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑后在特定的條件下反應(yīng)形成分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs),后通過物理或化學(xué)方式將模板分子洗脫下來,即可得到具有選擇性好、熱穩(wěn)定性高、制備簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)良性能的仿生抗體。得到的識(shí)別位點(diǎn)能夠特異性結(jié)合該模板分子,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)的待測(cè)物進(jìn)行高靈敏特異性檢測(cè)[8-9]。分子印跡技術(shù)所制備的分子印跡聚合物具有特異識(shí)別性、實(shí)用性、魯棒性、成本低、靈敏度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)和穩(wěn)定性高等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)領(lǐng)域[10-11]。分子印跡技術(shù)的基本原理如圖 1 所示[8]。
圖1 分子印跡技術(shù)的基本原理Fig.1 Basic principle of molecular imprinting technology
近年來,出現(xiàn)了一些新型的基于功能性納米材料標(biāo)記的分子印跡技術(shù),突破了傳統(tǒng)分子印跡技術(shù)在靈敏度和穩(wěn)定性上的不足,為真菌毒素高效快速的分析檢測(cè)以及樣品前處理提供了新方法,也為食品危害因子的有效控制提供了新思路。本文對(duì)基于功能性納米材料的分子印跡技術(shù)在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述,包括金納米粒子、碳納米管、金屬-有機(jī)骨架、熒光材料(如量子點(diǎn)、碳量子點(diǎn)和上轉(zhuǎn)換納米粒子)和磁性納米材料等,以期為新型功能性納米材料的分子印跡技術(shù)在真菌毒素分析和檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。
分子印跡聚合物(MIPs)的制備具有操作簡(jiǎn)單、直接等特點(diǎn)。目前,MIPs主要有以下幾種制備方法:本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合、溶膠-凝膠聚合、表面分子印跡、沉淀聚合等。不同制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。
表1 MIPs不同制備方法對(duì)比Table 1 Comparisions of different preparation imprinting methods of MIPs
金、銀等貴金屬納米粒子結(jié)合了納米材料和金屬的特性,具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)以及高度的生物相容性[25]。例如金納米粒子(gold nanoparticles,AuNPs)具有生物相容性良好、比表面積大且化學(xué)物理性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),具有出介導(dǎo)信號(hào)放大的作用,將其與MIPs技術(shù)相結(jié)合用于真菌毒素的檢測(cè)具有很好的研究意義[26]。
Zhang 等[27]利用 3(2,2′-聯(lián)吡啶)-釕(II)[tris(2,2′-bipyridine)-ruthenium(II),Ru(bpy)32+]摻加二氧化硅納米粒子(Ru@SiO2NPs)構(gòu)建了一種新型分子印跡電化學(xué)發(fā)光傳感器,并用于牛奶和玉米樣品中伏馬毒素B1(fumonisin B1,F(xiàn)B1)的高靈敏檢測(cè)。該研究基于AuNPs優(yōu)異的局域表面等離子體共振效應(yīng)和電化學(xué)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)提高分析靈敏度的目的。此傳感器對(duì)FB1的檢出限能夠達(dá)到0.35pg/mL,線性范圍為0.001ng/mL~100ng/mL。AKG?NüLLü等[28]以黃曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)和N-甲基丙烯酰苯丙氨酸為模板分子和功能單體進(jìn)行預(yù)復(fù)合,然后在表面等離子共振(surface plasmon resonance,SPR)金芯片表面涂覆了含AuNPs的分子印跡聚合物,制備了一種新型的納米印跡傳感器,用以檢測(cè)玉米樣品中的AFB1。AFB1印跡納米傳感器顯示出很寬的線性范圍,介于0.000 1 ng/mL和10.0 ng/mL之間,檢測(cè)限為1.04 pg/mL。實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種食品樣品中AFB1高靈敏度和高選擇性的檢測(cè)。Gu等[29]開發(fā)了一種AuNPs摻雜分子印跡層和共價(jià)有機(jī)骨架復(fù)合物(COFs-AuNPs)的石英晶體微天平(quartz crystal microbalance,QCM)傳感器,用于花生、開心果、水稻、小麥樣品中AFB1的檢測(cè)。COFs-AuNPs復(fù)合物提供了較大的比表面積,具有靈敏度高和選擇性強(qiáng)的特性。該傳感器線性范圍為0.05 ng/mL~75 ng/mL,檢測(cè)限為2.8 pg/mL,實(shí)際樣品回收率介于87.0%~101.7%之間。Fang等[30]將鄰氨基噻吩電聚合在金納米顆粒復(fù)合介孔碳(AuNPs@CMK-3)修飾的金電極表面,構(gòu)建了一種新型三維分子印跡石英晶體微天平(quartz crystal microba-lance,QCM)傳感器用于谷物樣品痕量桔霉素(citrinin,CIT)檢測(cè)。由于AuNPs@CMK-3功能復(fù)合物的3D結(jié)構(gòu)和大的比表面積有利于增加有效印跡位點(diǎn)的數(shù)量并隨后提高傳感器的靈敏度。因此,AuNPs@CMK-3功能復(fù)合物可充當(dāng)信號(hào)放大器。該方法檢測(cè)限為1.8×10-9mol/L,表現(xiàn)出良好的選擇性識(shí)別能力、抗干擾能力、重現(xiàn)性好和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。Jiang等[31]以氨基噻吩功能化的AuNPs為模板分子,電聚合制備了一種用于檢測(cè)杏仁、巴西堅(jiān)果、榛子、開心果、無花果干中AFB1的電化學(xué)分子印跡傳感器,示意圖如圖2所示[31]。該分子印跡傳感器的線性范圍很寬,在3.2×10-15mol/L~3.2×10-6mol/L 之間,定量限為 3×10-15mol/L,表現(xiàn)出靈敏度高重復(fù)性好的特點(diǎn),有望成為食品中AFB1選擇性電化學(xué)檢測(cè)的有效方法。
圖2 基于AuNPs的黃曲霉毒素B1分子印跡傳感器示意圖Fig.2 Schematic diagram of aflatoxin B1 molecularly imprinted sensor based on AuNPs
碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)是一種重要的功能性納米材料,具有輕質(zhì)、剛性、比表面積大、高拉伸機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性良好、抗機(jī)械損傷和化學(xué)性質(zhì)獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、生物工程、電子和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域[32-33]。CNTs分為單壁碳納米管和多壁碳納米管(multi walled carbon nanotubes,MWCNT),前者僅僅由一層圓柱型石墨烯片構(gòu)成,后者則含有一層以上石墨烯片層。其中多壁碳納米管具有獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)和極高的表面積,并且具有能夠儲(chǔ)存各種元素和化學(xué)物質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu),使其對(duì)真菌毒素的吸附具有選擇性,從而在真菌毒素的檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用[34]。Pacheco等[35]通過用MWCNT和MIPs修飾玻碳電極(glassy carbon electrode,GCE),制備了一種用于檢測(cè)赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)的新型電化學(xué)傳感器,示意圖如圖3所示[34]。
圖3 MWCNT-MIPs制備示意圖Fig.3 Preparation of MWCNT-MIPS
MWCNT的應(yīng)用增加了傳感器的電導(dǎo)率和表面積,大大提高了傳感器的靈敏度。MIP/MWCNT/GCE傳感器使用差分脈沖伏安法時(shí),檢測(cè)限和定量限分別為1.7 μg/L 和 5.7 μg/L。由于 MIPs/MWCNT/GCE 傳感器易于制造且易于使用,已成功用于加標(biāo)啤酒和葡萄酒樣品中OTA的測(cè)定,回收率在84%~104%之間,且無需樣品預(yù)處理步驟。
金屬-有機(jī)骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一類由金屬離子或金屬離子簇與有機(jī)配體連接而成的相對(duì)較新的多孔晶體雜化有機(jī)-無機(jī)材料[36]。MOFs通過多齒有機(jī)配體和金屬離子的自組裝,合成具有類沸石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)骨架[37]。在MOFs中,有機(jī)配體和金屬離子或團(tuán)簇的排列具有明顯的方向性,可以形成不同的框架孔隙結(jié)構(gòu),從而表現(xiàn)出不同的吸附性能、光學(xué)性質(zhì)、電磁學(xué)性質(zhì)等。雖然MOFs材料在潮濕環(huán)境中的穩(wěn)定性及吸附性能均會(huì)明顯降低,但由于MOFs具有超高孔隙率、穩(wěn)定骨架、無毒性、大的內(nèi)表面積和化學(xué)功能高等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代材料學(xué)方面呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景。
BAGHERI等[38]將MIPs的選擇性識(shí)別特性與新型銀納米粒子/片狀鋅基 MOFs納米復(fù)合材料(Ag-NPs@ZnMOFs)突出的過氧化物酶活性以及靈敏的熒光檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種可靠的展青霉素(patulin,PAT)探針,用于復(fù)雜水生環(huán)境或蘋果汁中PAT的檢測(cè)。該復(fù)合材料具有良好的穩(wěn)定性、較大的比表面積和較高的選擇性吸附親和力。在PAT存在的情況下,熒光強(qiáng)度在 0.1 μmol/L~10 μmol/L的范圍內(nèi)與其濃度成比例地降低,檢測(cè)限為0.06 μmol/L。該方法能夠在復(fù)雜介質(zhì)中選擇性地檢測(cè)PAT,而沒有來自模擬化合物的顯著干擾作用。Liang等[39]將MIPs與氨基功能化的鋯基金屬-有機(jī)骨架相結(jié)合(UiO-66-NH2@MIPs),制備了UiO-66-NH2@MIPs型表面印跡聚合物。利用MOFs的特殊識(shí)別特性、多孔性和化學(xué)修飾性,制備了新型吸附劑,并成功地用于糧食中黃曲霉毒素(aflatoxin,AFs)的定量分析。HPLC測(cè)定結(jié)果表明經(jīng)過該吸附劑處理的樣品具有良好的線性范圍(0.20 μg/kg~45 μg/kg)、低檢測(cè)限(90 μg/kg~130 μg/kg)和較好的回收率(74.3%~98.6%),證明該新型吸附劑具有良好的選擇性和可重用性。Du等[40]通過利用發(fā)光金屬-有機(jī)骨架建立了一種基于分子印跡聚合物的熒光傳感器,可高靈敏度檢測(cè)小麥中玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)。結(jié)果表明,該方法的檢出限為0.018 mg/L,且具有良好的回收率(95.53%~98.01%)。該傳感器表現(xiàn)出穩(wěn)定性高,選擇性好的優(yōu)點(diǎn)。
MOFs材料受熱易分解,因此可將其高溫煅燒碳化制備穩(wěn)定的納米多孔碳(nanoporous carbon,MNPC)材料,具有重要的研究意義[41]。Wu等[42]采用原子轉(zhuǎn)移自由基沉淀聚合法,在MNPC核表面包覆MIPs,其以3-香豆素羧酸乙酯為假模板,得到對(duì)AFs具有特異識(shí)別能力的MIPs。MNPC具有大孔體積,可以方便、有效地覆蓋聚合物層。利用MNPC@MIPs提取AFs,再用高效液相色譜法測(cè)定AFs的含量。在最佳條件下,加標(biāo)玉米樣品中AFs的檢測(cè)限通常為0.05ng/mL~0.07ng/mL,回收率為 75.1%~99.4%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 1.7~5.1(n=6)。
熒光納米粒子分子印跡聚合物是指在聚合物中導(dǎo)入具有特異性識(shí)別能力的熒光信號(hào),使待測(cè)物能夠被特定的熒光檢測(cè)機(jī)制所識(shí)別,具有靈敏度高,反應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。目前常見的具有可操作性的熒光納米粒子主要有量子點(diǎn)、碳量子點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換納米材料等。
2.4.1 量子點(diǎn)分子印跡聚合物在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用
量子點(diǎn)(quantum dot,QDs)作為一種越來越受關(guān)注的熒光納米粒子,是一種納米級(jí)別的半導(dǎo)體。因其具有獨(dú)特的光學(xué)和電子特性,如具有寬激發(fā)光的清晰發(fā)射帶和對(duì)光致漂白分子印跡聚合物的強(qiáng)耐受性,從而體現(xiàn)出對(duì)稱發(fā)射分布、高量子產(chǎn)率和高靈敏度等突出優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種檢測(cè)中[43-44]。但傳統(tǒng)量子點(diǎn)多含有重金屬元素,如汞、鎘等,操作不當(dāng)容易對(duì)人類和環(huán)境造成一定的危害,因此在食品檢測(cè)中應(yīng)合理利用QDs[45]。
MADURANGIKA等[46]用MIPs納米傳感器包覆Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)制備了一種簡(jiǎn)單的室溫磷光納米傳感器,并應(yīng)用于魚飼料中AFs的測(cè)定,樣品檢出限為3.56 μg/kg。該方法具有吸附能力強(qiáng)、成本低、靈敏度高、選擇性好等特點(diǎn)。Zhang等[47]采用表面分子印跡溶膠-凝膠法合成了Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)納米傳感器,用于蘋果汁中PAT的選擇性測(cè)定。MIPs-QDs比非印跡聚合物具有更高的選擇性、吸附容量和傳質(zhì)速率,在競(jìng)爭(zhēng)性真菌毒素及其類似物中,對(duì)PAT有特異性識(shí)別能力。MIPs-QDs對(duì)PAT的識(shí)別線性范圍為0.43 μmol/L~6.50 μmol/L,方法檢測(cè)限為 0.32 μmol/L,相關(guān)系數(shù)(R2)為0.994 5。Guo等[48]以3-氨丙基三乙氧基硅烷為功能單體,正硅酸乙酯為交聯(lián)劑,并將分子印跡技術(shù)與量子點(diǎn)技術(shù)相結(jié)合,合成了一種新型、靈敏的熒光傳感器,用以檢測(cè)食品和中藥樣品中的AFB1。該試驗(yàn)在最佳條件下,MIPs@CdTe QDs基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)制,其檢測(cè)樣品的相對(duì)熒光強(qiáng)度與AFB1濃度在80ng/g~400 ng/g范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,檢測(cè)限為4 ng/g。Chmangui等[49]將合成的MIPs材料錨定在聚乙二醇-錳 (polyethylene glycol manganese,PEG-Mn) 摻雜的ZnS量子點(diǎn)(QDs)表面,建立了識(shí)別測(cè)定非乳飲料中AFs的熒光探針。制備的MIPs-QDs復(fù)合物對(duì)AFs具有很高的親和力和選擇性,該方法檢測(cè)限和定量限分別為0.016 mg/L和0.053 mg/L。
石墨烯量子點(diǎn)(graphene quantum dots,GQDs)是石墨烯片的小型化衍生物,其可以分離界面產(chǎn)生的電荷,并向電極提供電荷傳輸路徑[50]。GQDs是一類新型的碳納米材料,與傳統(tǒng)的量子點(diǎn)相比,具有毒性低、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)[51]。目前,制備石墨烯量子點(diǎn)的方法大致可以分為兩種:尺寸調(diào)控和表面化學(xué)反應(yīng),前者是將石墨烯、碳纖維、碳納米管等含大量石墨烯結(jié)構(gòu)的碳物質(zhì)通過物理方法、化學(xué)方法或電化學(xué)方法進(jìn)行分割得到石墨烯量子點(diǎn);后者是在石墨烯量子點(diǎn)表面修飾羥基、羰基和羧基等基團(tuán)或摻雜氮、硫、硼等雜原子,以改變石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)[52-53]。Aky?ld?r?m 等[54]以石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)修飾鈀納米粒子(palladium nanoparticles,PdNPs)的GCE為基礎(chǔ),制備了用于桔霉素(citrinin,CIT)分析的功能性納米粒子MIPs。納米傳感器的線性范圍為 1.0×10-9mol/L~5.0×10-9mol/L,檢出限為2.0×10-10mol/L,其能夠快速靈敏的檢測(cè)雞蛋樣品中的CIT,且材料消耗少。
2.4.2 碳量子點(diǎn)分子印跡聚合物在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用
碳量子點(diǎn)(carbon quantum dots,CQDs)是一種新興量子尺寸(10 nm以下)的碳納米材料,根據(jù)前驅(qū)體和制備方法的不同,CQDs的制備方法可分為自上向下法和自下而上法,前者主要是將碳源中的大分子分離并石墨化,使大分子變成小的有機(jī)物,然后碳化形成CQDs;后者則是小分子聚合形成大分子,然后碳化形成CQDs[55]。CQDs由于具有綠色合成、導(dǎo)電性顯著、易于功能化、低毒、生物相容性好和成本低等優(yōu)點(diǎn),已被應(yīng)用于分子印跡領(lǐng)域[56]。
Shao等[57]合成了高發(fā)光的CQDs,然后通過非水解溶膠-凝膠法將其封裝在硅基基體中,制備了分子印跡熒光猝滅粒子(molecularly imprinted fluorescence quenching particles,MIFQP)。所制備的印跡粒子對(duì)谷物樣品中的ZEN不僅具有優(yōu)異的分子識(shí)別能力,而且具有良好的光穩(wěn)定性和明顯的模板結(jié)合誘導(dǎo)熒光猝滅作用。在優(yōu)化條件下,MIFQP的熒光強(qiáng)度與ZEN的濃度成反比,MIFQP傳感器對(duì)玉米樣品中的ZEN檢測(cè)范圍在0.02 mg/L~1.0 mg/L之間,檢測(cè)限為0.02 mg/L,回收率為78%~105%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20%,具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。Liang等[58]采用碳量子點(diǎn)修飾的模擬分子印跡聚合物(carbon quantum dots-coated dummy molecularly imprinted polymer,CDs-DMIP) 整體柱預(yù)處理,結(jié)合高效液相色譜-熒光檢測(cè)(high performance liquid chromatography fluorescence detection,HPLC-FLD),建立了測(cè)定花生樣品中AFB1的新方法。該試驗(yàn)對(duì)花生樣品的檢測(cè)限和定量限分別為0.118ng/mL和0.393ng/mL。在優(yōu)化條件下,富集倍數(shù)可達(dá)71倍以上,CDs-DMIPHPLC-FLD法可靈敏地測(cè)定花生樣品及其它樣品中的AFB1。
2.4.3 上轉(zhuǎn)換納米材料分子印跡聚合物在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用
上轉(zhuǎn)換發(fā)射熒光是指兩個(gè)或多個(gè)光子的順序吸收導(dǎo)致光在較短波長(zhǎng)(通常在可見范圍內(nèi))發(fā)射的非線性光學(xué)過程,而不是激發(fā)波長(zhǎng)(紅外或近紅外),這意味著上轉(zhuǎn)換納米粒子(upconversion nanoparticles,UCNPs)遵循反斯托克斯定律,可以吸收兩個(gè)或多個(gè)低能光子發(fā)射高能光子[59]。與傳統(tǒng)的熒光材料如熒光染料和半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比,上轉(zhuǎn)換納米粒子具有發(fā)射光譜清晰、壽命長(zhǎng)、斯托克斯位移大、光穩(wěn)定性強(qiáng)、自發(fā)熒光背景低和毒性低等突出特性,因此越來越受到人們的關(guān)注[60-61]。
Liu等[62]基于MIPs的高選擇性和UCNPs的熒光特性,制備了具有特異性和熒光信號(hào)的MIPs,以識(shí)別真菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物雜色曲霉素(aspergillus variegatus,ST),在 0.05 mg/L~1.0 mg/L 范圍內(nèi),熒光印跡聚合物的熒光強(qiáng)度與濃度呈良好的線性關(guān)系,檢出限為0.013 mg/L。實(shí)際樣品大米、玉米和大豆的回收率分別為83.8%~88.8%、82.1%~87.5%和 80.6%~89.2%,表明了該方法的可行性。Yan等[63]合成了一種基于UCNPs的新型MIPs,最終的復(fù)合物結(jié)合了MIPs的高選擇性和UCNPs的高熒光強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn),對(duì)OTA具有選擇性和敏感性。結(jié)果表明在最優(yōu)條件下,當(dāng)OTA濃度為0.05 mg/L~1.0 mg/L時(shí),熒光印跡聚合物的熒光猝滅程度與OTA的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。OTA的熒光傳感檢測(cè)方法的最低檢出限為0.031 mg/L。玉米、大米和飼料中OTA的回收率范圍分別為88.0%~91.6%、80.2%~91.6%和89.2%~90.4%。
Fe3O4具有無毒、制備簡(jiǎn)單和吸附動(dòng)力學(xué)快等特點(diǎn),近年來,以Fe3O4微球?yàn)榇判猿煞值拇判苑肿佑≯E聚合物在真菌毒素檢測(cè)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。通過在磁性納米粒子表面上合成MIPs殼,制備了磁性分子印跡聚合物(magnetic molecularly imprinted polymers,MMIPs),其與MIPs相比,MMIPs具有較高的吸附容量和優(yōu)異的磁性,在目標(biāo)組分的分離或檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景[64-65]。
Hu等[66]在磁納米粒子表面沉積了一種聚多巴胺的分子印跡聚合物(Fe3O4@PDAMIPs),其是一種高效特異的吸附劑,可用于各種赭曲霉毒素的提取。在最佳條件下,赭曲霉毒素A、赭曲霉毒素B和赭曲霉毒素C的校正曲線分別在0.01ng/mL~1.0ng/mL、0.02ng/mL~2.0 ng/mL和0.002 ng/mL~0.2 ng/mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。大米和葡萄酒樣品的檢出限在1.8 pg/mL~18 pg/mL之間,加標(biāo)回收率為71.0%~88.5%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.3%和3.8%,此外,MIPs可多次重復(fù)使用,節(jié)約成本。Huang等[67]以Fe3O4為磁芯,改性埃洛石納米管為載體,選擇性印跡聚合物為殼,制備了MMIPs,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)谷物樣品中的ZEN的提取和富集。方法的線性范圍為10 ng/mL~200 ng/mL,檢測(cè)限和定量限分別為2.5 ng/mL和8 ng/mL。玉米樣品的ZEN加標(biāo)回收率在74.95%~88.41%之間。Turan等[68]在磁性納米粒子表面合成了高選擇性的MIPs,實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄汁樣品中OTA的快速檢測(cè)。結(jié)果表明,MMIPs對(duì)OTA具有吸附速度快、吸附容量大、選擇性高等特點(diǎn)。加標(biāo)葡萄汁樣品中OTA的回收率為97.1%~97.4%。MMIPs對(duì)OTA靶點(diǎn)具有很高的親和力,在食品樣品的純化方面有很大的應(yīng)用潛力。Fu等[69]采用表面印跡技術(shù)制備MMIPs,將其與高效液相色譜-熒光檢測(cè)器(HPLC-FLD)結(jié)合,快速測(cè)定谷物中ZEN。在實(shí)際樣品檢測(cè)中,檢出限和定量限分別為0.4 ng/kg和0.9 ng/kg。樣品回收率為90.56%~99.96%。結(jié)果表明,MMIPs對(duì)ZEN有很好的選擇性,適合于谷物中ZEN的測(cè)定。Díaz-Bao等[70]將分子印跡技術(shù)與磁性粒子相結(jié)合,開發(fā)了一種快速簡(jiǎn)便的制備磁性分子印跡攪拌棒(magnetic molecularly imprinted stirbars,MMIP-SB)的方法。該試驗(yàn)以MMIP-SB為常規(guī)攪拌棒,結(jié)合高效液相色譜和質(zhì)譜法測(cè)定奶粉(嬰兒配方食品)中的黃曲霉毒素M1和谷類嬰兒食品中的黃曲霉毒素B1、黃曲霉毒素B2、黃曲霉毒素G1和黃曲霉毒素G2。結(jié)果表明,黃曲霉毒素M1、黃曲霉毒素B1、黃曲霉毒素B2、黃曲霉毒素G1和黃曲霉毒素G2的平均回收率分別為60%、43%、40%、44%和39%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。Fu等[71]以Fe3O4納米粒子為載體,采用表面印跡法制備MMIPs,將其與HPLC相結(jié)合,快速測(cè)定果汁中的PAT。在實(shí)際樣品應(yīng)用中,檢出限和定量限分別為3μg/kg和10μg/kg,樣品回收率為86.44%~95.50%。結(jié)果表明,MMIPs對(duì)PAT具有良好的分離性能,適合于實(shí)際樣品中PAT的測(cè)定。Cavaliere等[72]以槲皮素為假模板合成MMIPs,從谷物粉中選擇性提取ZEN。采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定分析物,ZEN回收率大于95%,定量限為0.14 ng/g,比歐洲法律規(guī)定的大多數(shù)谷物的最大限值低約500倍。
近年來,真菌毒素殘留問題受到人們的高度關(guān)注,基于新型納米粒子標(biāo)記的分子印跡技術(shù)將具有一定特性的功能性納米粒子與分子印跡技術(shù)相結(jié)合,極大的提高了MIPs識(shí)別待測(cè)物的靈敏度和吸附性,在真菌毒素檢測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用。新型納米粒子標(biāo)記分子印跡技術(shù)是將具有一定特性的功能性納米粒子與分子印跡技術(shù)相結(jié)合,極大的提高了MIPs識(shí)別待測(cè)物的靈敏度和吸附性。為了讓功能性納米粒子標(biāo)記的MIT更好地應(yīng)用于食品與飼料中真菌毒素的檢測(cè),未來的研究方向可能會(huì)集中在以下領(lǐng)域:1)真菌毒素本身具有劇毒和價(jià)格昂貴等特性,只能通過其結(jié)構(gòu)類似物作為替代模板進(jìn)行分子印跡聚合物的制備,需解決聚合物特異識(shí)別能力較低的問題;2)開發(fā)能夠同時(shí)檢測(cè)多種待測(cè)物的功能性納米粒子分子印跡傳感器,以求實(shí)現(xiàn)對(duì)大量樣品進(jìn)行快速現(xiàn)場(chǎng)篩查;3)開發(fā)新型功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑,使得模板分子更易洗脫;4)將功能型納米粒子與MIPs相結(jié)合,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)真菌毒素的快速、高靈敏檢測(cè),如:氧化石墨烯與金屬氧化物合成用作吸附劑的納米復(fù)合材料,以此來解決氧化石墨烯可靠性和可重復(fù)性以及非特異性差的問題,解決MOFs材料在潮濕環(huán)境中性能差的問題,解決上轉(zhuǎn)換給體的壽命易縮短和上轉(zhuǎn)換發(fā)光易猝滅等問題。