關(guān)樺楠，杜世琴，宋 巖,2

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝分院，黑龍江哈爾濱 150069）

食品安全問題事關(guān)民生國計，已經(jīng)引起社會各界的廣泛關(guān)注[1]?，F(xiàn)階段，常用于食品分析檢測技術(shù)的方法主要有電位分析法[2]、氣相色譜法[3]和高效液相色譜法[4]等，這些方法具有靈敏度高、選擇性好、分析速度快和檢出限量可降低等優(yōu)點，適用于食品中微量成分的測定[5]。然而，在實際應(yīng)用中存在昂貴、低效、樣品制備困難和實驗儀器操作復(fù)雜等缺點[6]。研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)流免疫層析法[7]、傳感器法[8]和酶抑制法[9]等方法具備操作簡單、檢測迅速和成本效益高等優(yōu)勢，適用于現(xiàn)場快速檢測，但靈敏度較差、不穩(wěn)定、不易攜帶和難以大規(guī)模生產(chǎn)等缺點限制了其應(yīng)用范圍[10]。隨著檢測技術(shù)進一步發(fā)展，微流控紙基分析裝置（microfluidics paper-based device，μPADs），即微流控紙芯片的出現(xiàn)，為食品分析領(lǐng)域提供了一種集成化、便攜化和低成本化的檢測方法[11?12]。作為一種終端分析工具，μPADs由于樣品制備和信號放大均在設(shè)備外完成，從而無法滿足復(fù)雜的分析需求。因此，需開發(fā)性能優(yōu)異的μPADs，如將各種分子探針功能化并引入紙芯片中，利用納米材料[13]、生物分子[14]和其他幾種探針構(gòu)建新型μPADs傳感器，提高其在分析檢測過程中的靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及準(zhǔn)確性?；谏鲜鰞?yōu)勢，該技術(shù)已成為對各類食品成分定性定量的主要分析檢測方法。本文通過介紹μPADs新型傳感材料及其在食品分析中的應(yīng)用，旨在加深讀者對μPADs中各種化學(xué)和生物探針傳感機制的理解，為紙基微流控技術(shù)進一步的優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。

1 紙基微流控新型傳感材料

紙芯片在不同領(lǐng)域中展現(xiàn)諸多優(yōu)勢，在分析穩(wěn)定性和檢測靈敏度等方面仍有很大的進步空間。因此，研究人員提出了一種策略，將各種探針材料與紙芯片互相結(jié)合，如有機分子和化合物、納米材料和聚合物材料與紙芯片結(jié)合[15]。通過修飾各種官能團改善紙芯片的性質(zhì)或利用納米材料獨特的光學(xué)性質(zhì)、表面易功能化及良好的生物相容性修飾紙芯片。此外，根據(jù)μPADs的需要合成聚合物材料對紙芯片進行修飾[16]。將此類材料作為傳感基質(zhì)，實現(xiàn)了紙芯片在檢測過程中靈敏度、選擇性和準(zhǔn)確性等方面的突破。

1.1 有機分子或化合物材料

格里斯試劑（Griess）作為一種有效的分子探針，常用于檢測食品和環(huán)境樣本中的亞硝酸鹽。Arvand等[17]研制了一種用于實際樣品中亞硝酸鹽含量測定的比色微流控紙基分析裝置。亞硝酸鹽使Griess試劑中對氨基苯磺酸重氮化，生成重氮苯磺酸，顯示出玫紅色，但反應(yīng)過程中Griess試劑易氧化分解，酒石酸可提升Griess試劑的穩(wěn)定性。通過酒石酸改良Griess試劑作為探針材料，基于改良后Griess分析的比色法應(yīng)用于亞硝酸鹽的測定，其中，檢測限（limit of detection，LOD）為15 μmol/L。對實際樣品自來水進行回收實驗，回收率為96%～107%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD）為0.78%，說明該體系有較高的靈敏度、回收率和精確度，可以實現(xiàn)對實際樣品中亞硝酸鹽的檢測。該方案表明有機分子通過合適的改良可提高自身化學(xué)性質(zhì)，為探針材料的優(yōu)化設(shè)計提供了新思路。

紙芯片與熒光相結(jié)合可用于氨基酸的檢測。Zhou等[18]利用2-（3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2（5H）-亞基）丙二腈（2-（3-Cyano-4,5,5-trimethylfuran-2（5H）-ylidene）malononitrile，TCF）與6-羥基-2-萘甲醛縮合，制備TCFN-Cys探針并引入紙芯片中進行半胱氨酸（Cysteine，Cys）的檢測（圖1）。該探針以萘衍生物作為發(fā)色團，丙烯酸酯作為淬滅和識別位點。發(fā)色團中強大的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移可以實現(xiàn)紅色熒光和較大的斯托克斯位移。丙烯酸酯基團可以與Cys反應(yīng)生成具有增強紅色熒光的染料TCFN。研究結(jié)果表明，其中半胱氨酸于0～5 mmol/L的濃度范圍在紙裝置上的LOD為12.4 nmol/L，說明該方法適用于半胱氨酸的高靈敏快速檢測。Zhang等[19]開發(fā)了一種利用熒光探針對Cys進行比色檢測的微流控紙基分析裝置。將間苯二酚與7-硝基苯并呋喃嗪結(jié)合，合成用于Cys比色檢測的熒光探針。在探針與Cys反應(yīng)后，間苯二酚被釋放，紙芯片顏色由黃色變?yōu)榧t色。Cys濃度線性范圍為0.04～70.04 μmol/L，LOD為16 nmol/L。鑒于此，該方案具有可移植性、可處置性及靈敏度高等優(yōu)點。通過將熒光技術(shù)和μPADs相互結(jié)合，為食品中各種成分進行高通量和高選擇性分析提供了一個新的平臺，也為μPADs的發(fā)展提供了一個新的思路，將其與不同技術(shù)相結(jié)合，既簡化了傳統(tǒng)技術(shù)的操作步驟，又拓寬了μPADs的檢測范圍。

圖1 TCFN-Cys探針檢測Cys的紙基裝置的結(jié)構(gòu)和機理[18]Fig.1 The structure and mechanism of the probe TCFN-Cys paper-based device in the detection of Cys[18]

通過青霉胺（Penicillamine，DPA）熱解檸檬酸合成石墨烯量子點（Graphene Quantum Dots，GQDs）從而制備GQDs-DPA探針，進而利用一種創(chuàng)新的微流控紙基分析裝置對金屬離子進行檢測[20]。GQDDPA可在紙基傳感器上選擇性識別Cu2+。該傳感探針在0.001～5 ppm的濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，在實際樣本中的定量下限為0.1 ppm。該方法實現(xiàn)了Cu2+的可視化檢測，具有環(huán)保、經(jīng)濟和準(zhǔn)確的優(yōu)勢。此外，氨基酸的加入可增強探針的識別效果，提高傳感系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及檢測其他離子，如在含有巰基的Cys存在的情況下，可以檢測到Fe3+和Hg2+。基于微流控紙芯片上選擇性檢測不同金屬離子的技術(shù)是完全創(chuàng)新的，這一發(fā)現(xiàn)為紙芯片選擇性檢測提供了新的研究方向。

1.2 納米材料

納米材料由于其具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、低毒及良好的生物相容性，成為微流控紙芯片分子探針的熱門選材，并在食品分析領(lǐng)域顯示出非凡的應(yīng)用潛力。

氧化鋅納米棒制備微流控紙分析裝置可用于多種有機物檢測。Feng等[21]以葡萄糖和尿酸為研究對象，利用雙酶促反應(yīng)在μPADs上進行比色檢測。該方案中氧化鋅納米棒的均勻分布促進了酶的固定化，顯著提高了比色信號且有效地克服了咖啡環(huán)效應(yīng)。葡萄糖和尿酸的LOD分別為3 μmol/L和4 μmol/L，RSD小于1.57%。研究結(jié)果表明，新開發(fā)的μPADs具有良好的重復(fù)性和可靠性且與以往報道的μPADs相比，具有快速、無加熱和靈敏度高等優(yōu)點。此方案為葡萄糖和尿酸等生物分子檢測提供了一種簡單、低成本和便攜式的測試平臺。

3D打印技術(shù)的成熟促進了三維紙芯片的研究。Jiang等[22]開發(fā)了一種三維紙基微流控電化學(xué)納米傳感器，用于花生過敏原Ara h1的快速檢測。采用黑磷納米片作為分子識別探針，可增強電化學(xué)檢測的特異性和選擇性。在傳感過程中使用亞鐵氰化物作為氧化還原探針，選取一種對Ara h1沒有標(biāo)記的適體，能夠在20 min內(nèi)實現(xiàn)無標(biāo)記電化學(xué)檢測（圖2）。得出線性范圍為50～1000 ng/mL，LOD為21.6 ng/mL。該適體傳感器具有高特異性、高靈敏度及高選擇性等優(yōu)勢，并已成功應(yīng)用于餅干面團樣品中Ara h1的檢測且不需要復(fù)雜的實驗室測試。

圖2 微流控折紙電化學(xué)適配體傳感器的適配體傳感機制示意圖[22]Fig.2 A schematic illustration of the aptamer sensing mechanism of the microfluidic origami electrochemical aptasensor[22]

金納米粒子因具有模擬酶特性常用于食品和藥物檢測等方面。Shariati等[23]提供了一種在微流控紙基分析裝置上利用功能化的AuNPs對測定金屬離子進行測定的方法，該方法使用N,N′-二（2-羥乙基）二硫氧酰胺修飾金納米粒子并對Hg2+進行可視化檢測。Hg2+的濃度與改性AuNPs的顏色之間呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，其線性濃度的范圍為0.025～2.0 μmol/L，LOD為15 nmol/L。該方法具有可處理性強、快速簡便、便攜性好、成本低和使用材料少等優(yōu)點，適用于食品和藥品等樣品中Hg2+的測定。Pinheiro等[24]利用AuNPs制備檢測葡萄糖、尿酸和游離膽固醇的微流控紙基分析裝置。葡萄糖可通過原位AuNPs合成法開發(fā)的μPADs進行半定量測定，尿酸和膽固醇利用改性的AuNPs根據(jù)光學(xué)性質(zhì)的變化可進行定量測定。該實驗結(jié)果表明，利用不同的物質(zhì)或方法對AuNPs進行修飾，可以使AuNPs具有專一性，因此可根據(jù)不同需求對納米探針進行針對性修飾從而實現(xiàn)專一性檢測。

1.3 聚合物材料

聚合物作為最后一類修飾μPADs的材料，可用于農(nóng)藥或重金屬等檢測。Sawetwong等[25]報道了一種新型的三維微流控紙基分析裝置（3D-μPADs），其在Mn-ZnS量子點中嵌入分子印跡聚合物Mn-ZnS QD-MIP制備了3D-μPADs，并用于全谷物樣品中草甘膦的比色檢測。其中Mn-ZnS QD-MIP作為2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（Agreement of Basic Telecommunications Services，ABTS）與H2O2反應(yīng)的競爭抑制劑。草甘膦選擇性嵌入Mn-ZnS量子點表面的空腔，抑制ABTS氧化使其顏色變?yōu)闇\綠色（圖3），根據(jù)反應(yīng)顏色的變化確定草甘膦的濃度。在0.005～50 μg/mL的工作范圍內(nèi)測定草甘膦，LOD為0.002 μg/mL，即3D-μPADs顯示出很高的精確度。此外，制作的3D-μPADs還具有良好的再現(xiàn)性。開發(fā)的3D-μPADs已成功應(yīng)用于全谷物樣品中草甘膦濃度的測定，并顯示出較高的選擇性和靈敏度且無復(fù)雜的儀器對食品質(zhì)量控制和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測具有重要意義。

圖3 基于Mn-ZnS QD-MIP作為ABTS與H2O2反應(yīng)的競爭抑制劑的草甘膦比色檢測機制[25]Fig.3 Mechanism of glyphosate colorimetric detection based on Mn-ZnS QD-MIP as a competitive inhibitor on the reaction between ABTS and H2O2 [25]

利用碳點修飾紙芯片可應(yīng)用于生物檢測。Ortiz-Gomez等[26]研制了一種基于集成碳點（Carbon Dots，CDs）的微流控紙基分析裝置，用于生物硫醇（GSH、Cys和Hcy）的熒光檢測。通過一鍋法利用乙烯基砜（Vinyl sulfone，VS）將CDs固定在紙基上，生物硫醇可對CDs的藍色熒光強度產(chǎn)生影響，從而可以確定生物硫醇的濃度。在GSH為1～200 μmol/L，Cys和Hcy為5～200 μmol/L檢測范圍中，得到GSH和Cys的LOD為0.3 μmol/L及Hcy的LOD為0.4 μmol/L。表明該方法具有高靈敏度和高選擇性，將集成碳點的紙基微流控分析裝置與熒光檢測相結(jié)合，可拓展可視化檢測的相關(guān)研究。

鈣離子的量化依賴于離子載體摻雜的離子選擇性納米光電二極管修改的變色檢測通道長度，不需任何儀器可直接觀察，結(jié)合納米光電二極管的μPADs是一種靈敏且可重復(fù)使用的工具，可用于無設(shè)備現(xiàn)場分析真實樣品中的Ca2+的檢測，檢測范圍在0.05～5 mmol/L，低于之前在任何微流控紙基分析裝置中的檢測范圍[27]。因其低成本及制造方法簡便，在實際應(yīng)用中可大批量生產(chǎn)。但該方法中基于距離的紙基設(shè)備需要較長的分析時間來獲取定量光電信號，如幾厘米長的檢測通道則需45 min才可獲取結(jié)果。此外，基于距離的比色信號只能通過紙張中的纖維網(wǎng)絡(luò)進行樣品的傳輸。

基于上述內(nèi)容，將三大類材料開發(fā)的各種探針進行簡要討論，說明了探針及其各自的分析物和檢測限見表1。

表1 紙基微流控不同傳感材料性能對比研究Table 1 Performance comparison of different sensing materials for paper-based microfluidics

有機分子及化合物材料、納米材料和聚合物材料修飾的紙芯片，可與其他方法結(jié)合構(gòu)成完整的紙基微流控分析裝置。比色法、熒光法和化學(xué)傳感器等是最常用的方法，其中，比色法與被修飾過的紙芯片相結(jié)合，相較于其他方法，檢測結(jié)果更直觀，其對應(yīng)的研究結(jié)果也更豐富。紙芯片與其他檢測方法的結(jié)合，可簡化檢測過程，節(jié)約成本，但探針中若有易揮發(fā)、易分解成分則難以修飾紙芯片，達到理想的結(jié)果，有待進一步明確。此外，為進一步擴展紙芯片的應(yīng)用范圍，3D打印技術(shù)的發(fā)展，為其提供了新的方向，這類研究還處于萌芽狀態(tài)，需進一步探究。

2 紙基微流控在食品分析中的應(yīng)用

食品安全問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人民的健康生活和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。人們對食物過敏、食物中毒和食源性疾病相關(guān)問題的關(guān)注，促進了食品安全監(jiān)管的演變及食品分析方法的發(fā)現(xiàn)[36?37]?，F(xiàn)階段，食品分析需要快速、準(zhǔn)確、敏感和具有成本效益的方法來監(jiān)測和保證安全和質(zhì)量，以滿足嚴(yán)格的食品立法和消費者的需求。酶抑制法[38]、光譜檢測法[39]和色譜檢測法[40]等方法存在設(shè)備復(fù)雜、檢測成本高、自動化程度低、耗時和需要大量試劑等問題[41]。而微流控紙芯片的出現(xiàn)，巧妙地解決了上述問題，且該裝置具有樣品消耗少、檢測快、操作簡單、多功能集成、體積小、多功能檢測和便攜性等諸多優(yōu)點[42]，為食品分析領(lǐng)域快速檢測奠定了堅實基礎(chǔ)。

2.1 農(nóng)藥殘留檢測

農(nóng)藥殘留會使人腹瀉、呼吸困難和睡眠狀況差。每年，因誤食含有農(nóng)藥殘留的食物而患癌的人數(shù)在以15%的速度增長[43?44]，因此尋找快速檢測農(nóng)藥殘留的方法刻不容緩。

電化學(xué)檢測方法是檢測農(nóng)藥殘留最常用的方法之一，但需要復(fù)雜的電極制造過程及高昂的檢測成本。紙基微流控技術(shù)的發(fā)展，彌補了傳統(tǒng)檢測方法的不足。

無機農(nóng)藥是由無機礦物質(zhì)制成的農(nóng)藥，藥效強，易殘留。Orouji等[45]利用未經(jīng)修飾的銀納米粒子作為納米探針，制作紙基微流控比色檢測體系，在pH為4.5～9.5的范圍內(nèi)測定單磷和甲基疊氮磷農(nóng)藥，LOD分別為0.24和0.16 μmol/L。此方法為開發(fā)高靈敏度、選擇性、便捷性和可視化農(nóng)殘檢測器提供了一種有效的手段，但關(guān)于修飾納米粒子特性的研究卻很少。

有機農(nóng)藥由人工合成，藥效揮發(fā)快。Deng等[46]介紹了一種新方法，用于快速分析有機磷農(nóng)藥殘基中的三氯氟酮。結(jié)合半定量法，三氯氟酮的LOD為1.65 μg/mL。微流控紙質(zhì)磷酸化檢測芯片具有高靈敏度，適用于快速檢測機磷農(nóng)藥。Nsibande等[47]用半胱氨酸修飾的CdSeTe/ZnS量子點，量子點通過縮合過程用三甲氧基硅烷官能化，在量子點表面引入可聚合乙烯基。將修飾后的量子點用作熒光傳感探針，在紙芯片上進行阿特拉津的檢測，得出LOD為0.8×10–7μmol/L，極低的檢測限表明該種方法具有較好的靈敏度。紙基微流控技術(shù)對于農(nóng)藥殘留的檢測，簡化了以往復(fù)雜的檢測過程，解決了檢測設(shè)備攜帶不方便等問題，具有良好的特異性。

生物源農(nóng)藥是由植物、抗菌素和微生物等生物制成的農(nóng)藥，毒性較低。Yang等[48]提出了一種基于多層微流控紙芯片的農(nóng)藥殘留鑒定方法。微流控紙芯片集成了酶抑制劑和無標(biāo)記絲網(wǎng)印刷碳電極，選擇阿維菌素作為研究對象，通過分析15 min內(nèi)酶抑制劑引起阻抗數(shù)據(jù)的變化實現(xiàn)紙片上的檢測（圖4）。對實際樣本進行檢測，以生菜為例，分類準(zhǔn)確率達到了93%左右。因此，該方法在快速鑒定不同農(nóng)藥方面具有良好的穩(wěn)定性和特異性。目前，三氯氟乙烯檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法是氣相色譜法。與氣相色譜相比，微流控紙質(zhì)磷酸化檢測芯片可以在短時間內(nèi)提供直觀可靠的結(jié)果且具有更高的便攜性，還可以針對不同農(nóng)藥進行同步檢測。然而，該方法在檢測過程中容易發(fā)生交叉污染。

圖4 OPs識別平臺示意圖Fig.4 Schematic diagram of the OPs identification platform

2.2 致病菌檢測

食品致病菌是食品安全最嚴(yán)重的威脅之一。人誤食經(jīng)致病菌污染的食物可能會出現(xiàn)嘔吐、腹瀉、腸道感染等癥狀，嚴(yán)重的可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)受損、致癌等。因此，尋找能夠檢測食品中致病菌的方法非常重要。在所有食源性疾病中，致病性最多的三種細菌是大腸桿菌、沙門氏菌和單核增生李斯特菌[49?50]，食用被大腸桿菌O157:H7污染的食物可導(dǎo)致出血性結(jié)腸炎和出血性尿毒癥綜合征[51]。

傳統(tǒng)的檢測方法需要對細菌進行培養(yǎng)和富集，整體檢測較長，然而微流控檢測技術(shù)可以有效地解決這一難題。目前各種類型的微流控體系已用來對細菌性病原體進行檢測。Karuppiah等[52]開發(fā)了一種絲網(wǎng)印刷紙基微流控生物傳感器，用于檢測食品中的大腸桿菌群，該生物傳感器具有超高靈敏度和攜帶方便等優(yōu)勢。紙基微流控集成生物傳感器，用于現(xiàn)場檢測最常見的食源性病原體[53]。Park等[54]將基于微流控紙芯片的環(huán)介導(dǎo)等溫放大技術(shù)與碳納米管多層生物傳感器相互結(jié)合并用于大腸桿菌O157:H7的檢測。經(jīng)抗體功能化的碳納米管多層膜可以選擇性地捕獲、培養(yǎng)和釋放細菌，減少了細菌培養(yǎng)的周期，縮短了整體的檢測時長，利用與LAMP結(jié)合的微流控紙芯片對釋放的細菌濃度進行分析。該傳感平臺能夠檢測到低至1 CFU/mL的濃度，這比以前報道的方法更敏感。該傳感平臺具有成本低、操作方便等優(yōu)點，是食品安全中檢測大腸桿菌的潛在平臺。

2.3 重金屬檢測

食物中的重金屬元素與蛋白質(zhì)和各種酶混合時可發(fā)生強烈的反應(yīng)，從而使得蛋白質(zhì)和酶失去活性。當(dāng)重金屬元素積累到一定濃度，會導(dǎo)致急性或亞急性中毒或慢性中毒等。食物中重金屬元素的含量超標(biāo)事件時有發(fā)生，對消費者的健康產(chǎn)生了潛在的威脅，因此檢測食品中重金屬的含量十分重要[55?56]。

食品中的重金屬污染物包括汞、銅、鉛和鎘等。Qi等[57]提出了一種基于離子印跡聚合物的新型三維微流控紙基分析裝置，用于同時檢測Cu2+和Hg2+。Cu2+在0.11～58 μg/L之間具有良好的線性關(guān)系，LOD為0.035 μg/L，Hg2+線性范圍為0.26～34 μg/L，LOD為0.056 μg/L。該裝置檢測Cu2+和Hg2+具有良好的選擇性、靈敏度和特異性。同時，因其可同時檢測兩種離子，節(jié)省檢測時間，為將來開發(fā)多離子檢測器件奠定了基礎(chǔ)。Zhou等[58]在三維旋轉(zhuǎn)微流控紙芯片平臺上實現(xiàn)了一種基于離子印跡技術(shù)實現(xiàn)對Cd2+和Pb2+的特異性檢測（圖5）。該技術(shù)采用硒化鋅量子點進行檢測，與碲化鎘量子點相比，硒化鋅量子點的毒性更小，更有利于環(huán)境保護。Cd2+在1～70 μg/L之間具有良好的線性度，LOD為0.245 μg/L，Pb2+在1～60 μg/L范圍內(nèi)呈線性變化，LOD為0.335 μg/L。該技術(shù)夠?qū)崿F(xiàn)Cd2+和Pb2+的特異性和多通道檢測且對兩種離子的檢驗均具有靈敏性。三維微流控紙基分析裝置的研發(fā)，使紙基器件從平面走向立體，同時新設(shè)計的三維旋轉(zhuǎn)μPADs展示的定量檢測信息，為未來快速檢測目標(biāo)金屬離子提供了新的研究方向。

圖5 旋轉(zhuǎn)微流控芯片中離子印跡聚合物的傳感原理和印跡過程示意圖[58]Fig.5 Schematic illustration of the sensing principle and imprinting process of ion imprinted polymers of the rotary microfluidic chip[58]

2.4 食品添加劑檢測

添加食品添加劑已經(jīng)成為增強或改變食物顏色或味道的常規(guī)做法，已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。食品添加劑若使用不規(guī)范可對人體健康造成潛在的危害[59?60]。因此，開發(fā)高靈敏及可靠的分析方法用于食品添加劑的檢測非常關(guān)鍵。

亞硝酸鹽是食品添加劑和腐蝕抑制劑的常見離子，可以與胺相互作用形成致癌的亞硝胺化合物[61]。Rajasulochana等[62]描述了一個用于定量檢測亞硝酸鹽的三維微流控紙基傳感器，該3D打印平臺可重復(fù)使用且可以同時為測試多個樣品提供支持，并利用智能手機進行數(shù)字圖像采集和比色分析。亞硝酸鹽濃度在0.1～10 ppm的范圍內(nèi)呈線性變化，LOD和LOQ分別為0.12 ppm和0.35 ppm，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.31%，即具有良好的再現(xiàn)性。該傳感器已成功應(yīng)用于實際水樣中亞硝酸根的測定，回收率在83.5%～109%之間?；谖⒘骺丶埢鶄鞲衅魉鶚?gòu)建的檢測方法，由于具有簡單、易于制造和使用等優(yōu)勢，在食品分析檢測中具有廣闊的應(yīng)用前景。萊克多巴胺（Ractopamine，RAC）是一種β促效劑藥物，是瘦肉精的一種。Kordasht等[63]成功研制了一種新型紙基電化學(xué)適體傳感器，用于RAC的檢測。使用設(shè)計的三電極紙基生物裝置系統(tǒng)對RAC的濃度進行評估。在0.001 μmol/L～100 mmol/L范圍內(nèi)測定RAC，定量下限為0.01 μmol/L，測定結(jié)果具有良好的靈敏度和選擇性。適體在電化學(xué)紙基傳感器中的開發(fā)將能夠增強對其檢測原理的理解，為開發(fā)低成本、便攜、敏感和選擇性紙基傳感器奠定基礎(chǔ)。

食用色素可以提升食品色澤，增加人的食欲，已成為食品中最常見的添加劑之一。Wu等[64]通過智能手機成像在紙基分析設(shè)備上對多種分析物進行靈敏、快速的比色檢測。以飲料中常見的食用色素亮藍和莧菜紅為檢測目標(biāo)，通過色素在紙基設(shè)備上的堆疊富集和分離，利用梯度區(qū)電泳增強分離效果，采用智能手機進行實時成像。得到亮藍和莧菜紅的LOD分別為0.35和0.14 μg/mL。這種方法具有同時分離和富集樣品的功能，檢測結(jié)果與分光光度法檢測結(jié)果接近，在進行多組分分析時也可避免光譜干擾，具有簡單、快捷和靈敏等優(yōu)勢，為開發(fā)低成本、便攜式和高靈敏度的檢測器件奠定了基礎(chǔ)。

3 結(jié)論與展望

近年來，紙基微流控技術(shù)因其成本低廉、反應(yīng)靈敏、非專業(yè)人員可使用和快速獲得檢測結(jié)果等優(yōu)勢，被科研人員大量研究，廣泛應(yīng)用于食品分析和生化分析等多個領(lǐng)域。利用生物分子、納米材料和聚合物材料制成的分子探針被用于μPADs中，提高了μPADs的特異性和靈敏度。分子探針材料對μPADs的表面功能化，能夠以低成本、快速高效的方式傳達準(zhǔn)確的分析結(jié)果。信息技術(shù)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計算和微流體等技術(shù)的融合促進了μPADs與智能手機的應(yīng)用軟件的開發(fā)，使智能手機能夠應(yīng)用于現(xiàn)場快速檢測。然而，在實現(xiàn)電子分析方法的優(yōu)化之前，還需要克服多學(xué)科的障礙。μPADs的開發(fā)應(yīng)用彌補了現(xiàn)存方法依賴實驗室大型儀器的不足。但是作為一種新型的快速檢測技術(shù)，其研究還是停留在實驗室階段，缺乏市場化應(yīng)用，紙張潤濕條件不明及樣品在紙張上的揮發(fā)等問題還有待解決。人工智能的發(fā)明，可以促進μPADs自動進樣的研究，使其早日實現(xiàn)自動化進樣，提高檢測效率。