王迪 孔娜

食品安全茲事體大，為了保障食品安全，必須做好食品檢測工作。隨著時(shí)代的發(fā)展，食品的種類及生產(chǎn)技術(shù)類型、原料類型變得非常豐富，導(dǎo)致食品檢測難度、復(fù)雜程度增大，也就更需要采取科學(xué)的檢測方法。作為一種比較常見的食品檢測方法，納米酶在食品檢測工作中具有多種優(yōu)勢和良好的應(yīng)用價(jià)值。為了進(jìn)一步推廣納米酶檢測方法，有必要展開相關(guān)研究。

一、食品檢測中納米酶的概述

納米酶于2007年被我國科學(xué)家閻錫蘊(yùn)發(fā)現(xiàn)，這種物質(zhì)同時(shí)具備納米材料特性與酶催化作用，在生命科學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，比如用于研究生物大分子（如蛋白質(zhì)、DNA）和納米材料（如生物活性碳、納米材料等）的相互作用中。

食品中有害物質(zhì)種類繁多，主要有農(nóng)藥、抗生素、合成色素等，隨著人們對(duì)食品安全的關(guān)注度越來越高，對(duì)食品中有害物質(zhì)的檢測也越來越重要。傳統(tǒng)的檢測方法往往需要復(fù)雜的儀器設(shè)備、較高的成本以及較長的反應(yīng)時(shí)間，不能滿足快速檢測的需求，因此迫切需要開發(fā)更多的快速檢測技術(shù)。納米酶是一種天然的酶，對(duì)食品中的有機(jī)污染物、有毒有害物質(zhì)、重金屬離子等有很好的降解作用，且容易從環(huán)境中分離，具有節(jié)約成本、縮短反應(yīng)時(shí)間和提高檢測靈敏度的優(yōu)勢，能夠快速、有效、準(zhǔn)確地對(duì)食品進(jìn)行檢測，在食品檢測方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。比如，納米酶活性中心具有易于修飾和分離等優(yōu)點(diǎn)，利用納米酶構(gòu)建的納米酶傳感器能夠在幾分鐘內(nèi)完成對(duì)食品中有毒有害物質(zhì)的檢測。

二、納米酶在食品檢測中的具體應(yīng)用

1.污染物檢測。近年來，由于食品加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生污染而導(dǎo)致的食品安全問題頻發(fā)，嚴(yán)重威脅人們的身體健康和生命安全，因此迫切需要開發(fā)一種快速、靈敏、方便的污染物檢測方法以保障食品安全。納米酶技術(shù)作為一種新興的污染物檢測方法，具有操作簡單、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品有機(jī)污染物和有毒有害物質(zhì)的檢測。

在檢測食品中的有機(jī)污染物時(shí)，先將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，再通過納米酶技術(shù)進(jìn)行分析檢測。例如，讓氧化石墨烯和羧基化聚苯乙烯（CPS）納米粒子形成復(fù)合物，構(gòu)建一種具有較高催化活性的納米酶（GO-CPS），然后通過該納米酶體系在H2O2存在的情況下產(chǎn)生過氧化氫來檢測食品中的有機(jī)污染物。

2.食品添加劑檢測。近年來，我國食品添加劑的使用量越來越大，但部分食品添加劑的濫用也導(dǎo)致嚴(yán)重的食品安全問題?；诩{米酶技術(shù)對(duì)食品添加劑進(jìn)行檢測，具有操作簡單、成本低廉、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)食品添加劑的快速篩查和檢測。

比如，有研究人員利用磁性納米粒子、生物分子等構(gòu)建納米酶系統(tǒng)，以檢測食品中的鄰苯二甲醛和苯甲酸。鄰苯二甲醛可被磁性納米粒子吸附在磁性納米粒子上，再通過熒光光譜法檢測鄰苯二甲醛，該方法對(duì)鄰苯二甲醛和苯甲酸的檢測靈敏度可達(dá)0.1μg/mL，具有操作簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

3.農(nóng)獸藥殘留檢測。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為了更好保障食品安全，對(duì)農(nóng)獸藥殘留檢測技術(shù)的研究具有重要意義。納米酶具有特殊的催化活性，能夠有效降解農(nóng)藥殘留等有毒物質(zhì)，在農(nóng)藥殘留檢測方面具有良好的應(yīng)用前景。

有學(xué)者將納米酶固定到磁性納米顆粒上，制備基于納米酶的農(nóng)獸藥檢測試劑盒，并成功應(yīng)用于蔬菜中農(nóng)藥殘留的檢測。研究人員將聚乙二醇作為載體固定納米酶，制備聚乙二醇-石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯（PEG-g-PMMA）/Fe3O4復(fù)合材料作為農(nóng)獸藥檢測試劑盒的吸附劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在5min內(nèi)即可完成檢測，檢測限為0.04μg/L，對(duì)蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥具有較好的選擇性。

4.非法添加物檢測。在食品生產(chǎn)加工過程中，非法添加物可能導(dǎo)致食品安全問題，因此亟需開發(fā)快速、靈敏的檢測技術(shù)以檢測食品中的非法添加物。納米酶具有易于修飾和可控釋放的特點(diǎn)，可以固定在納米顆粒表面或吸附在固體基質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)非法添加物的快速檢測。

例如，可通過電化學(xué)方法將抗氧化劑4-羥基香豆素固定在金納米粒子表面，再通過熒光傳感器來檢測食品中的4-羥基香豆素。在檢測過程中，當(dāng)4-羥基香豆素與抗氧化劑結(jié)合后，4-羥基香豆素的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)10倍。由此可以看出，在4-羥基香豆素檢測中，納米酶檢測方法具有靈敏、快速、簡單的表現(xiàn)。還可以采用熒光法將納米酶固定在金納米粒子表面，用于快速檢測食品中的4-羥基香豆素，該方法具有良好的選擇性、靈敏性和穩(wěn)定性。

5.生物毒素檢測。近年來，食品中生物毒素的殘留引起廣泛關(guān)注。研究表明，食品中生物毒素殘留會(huì)對(duì)人類健康造成危害，因此開發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏的生物毒素檢測方法，對(duì)于保障食品安全和人類健康至關(guān)重要。有學(xué)者利用納米酶對(duì)食品中的真菌毒素進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)納米酶可以高效降解真菌毒素，且具有較好的選擇性和穩(wěn)定性。該方法的最低檢測限為0.66μg/L，與其他傳統(tǒng)檢測方法相比具有較大優(yōu)勢。

納米酶可以通過多種途徑進(jìn)行催化反應(yīng)，如催化氧化還原反應(yīng)、氧化還原可逆反應(yīng)、催化加氫反應(yīng)、催化加羥基自由基反應(yīng)、催化加鎂離子反應(yīng)等，并通過催化多種底物生成相應(yīng)的產(chǎn)物作為納米酶的活性中心，用于生物毒素檢測。例如，在測定食品中的黃曲霉毒素B1時(shí)，研究人員采用水熱法合成多孔金納米簇，然后將其固定在金納米粒子表面作為納米酶用于黃曲霉毒素B1的檢測。

6.微生物和毒素檢測。微生物和毒素是食品污染的主要成分，對(duì)人體健康具有很大威脅，因此對(duì)食品中的微生物和毒素進(jìn)行檢測具有重要意義。目前，基于納米酶的微生物和毒素檢測方法有很多，主要包括免疫分析法、免疫傳感器法、納米酶直接法等。免疫分析法是利用抗原或抗體特異性結(jié)合作用進(jìn)行檢測，常用的納米酶主要包括納米金顆粒、石墨烯、碳納米管、納米卟啉等。納米酶直接法檢測食品中的微生物和毒素，具有操作簡單、快速靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際檢測中，常將納米酶固定到生物芯片上，使其與待測物直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物和毒素的快速檢測。例如，將免疫分析方法和納米酶技術(shù)相結(jié)合，研究人員建立了一種用于檢測牛奶中大腸桿菌的直接酶聯(lián)免疫分析方法。該方法以大腸桿菌作為被檢物，利用固定在納米酶上的酶誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌的快速檢測。有研究人員利用固定在石墨烯上的酶可以催化蛋白質(zhì)變性以制備抗原，建立了一種間接酶聯(lián)免疫分析方法。該方法可以快速檢測牛奶中的大腸桿菌數(shù)量，對(duì)大腸桿菌的檢測限為0.57CFU/mL，與其他直接酶聯(lián)免疫分析方法相比，具有操作簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

納米酶具有獨(dú)特的催化性質(zhì)，將其應(yīng)用于食品檢測可以提高檢測靈敏度和準(zhǔn)確度。例如，利用納米酶可以直接對(duì)食品中的黃曲霉毒素B1進(jìn)行快速檢測。當(dāng)黃曲霉毒素B1與特異性抗體結(jié)合時(shí)，其信號(hào)會(huì)發(fā)生明顯改變，基于此原理建立一種基于免疫分析的熒光酶聯(lián)免疫分析方法來測定黃曲霉毒素B1。該方法對(duì)黃曲霉毒素B1的檢出限為2.27×10-6mg/mL，線性范圍為0.04-20.0μg/mL。

7.食品包裝材料中污染物的檢測。納米酶是一種天然的、具有特殊結(jié)構(gòu)的酶，具有對(duì)多種生物分子的高催化活性和對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此納米酶在食品包裝材料的污染檢測方面有著廣泛的應(yīng)用。在測定食品包裝材料中的污染物時(shí)，研究人員主要利用納米酶的光催化活性將目標(biāo)污染物固定在納米酶上，再利用分光光度法、熒光光譜法、電化學(xué)和比色分析方法等檢測手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)污染物的快速檢測。

例如，研究人員以聚乙二醇（PEG）為原料，采用水熱法制備金納米粒子和氧化石墨烯負(fù)載的納米酶復(fù)合物（Au@GO），通過與過氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生熒光，再利用分光光度法測定過氧化氫含量。還有研究人員將具有酶催化活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可重復(fù)利用、成本低、粒徑小等特點(diǎn)的金屬離子銅離子固定在金納米粒子上構(gòu)建納米酶體系，用于檢測食品中的銅離子含量。

8.食品中藥物成分的快速篩查。藥物對(duì)人體健康有很大的影響，必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管。但在日常生活中，許多非法添加物的存在卻導(dǎo)致大量藥物成分被非法添加到食品中，因此在食品檢測中對(duì)藥物成分進(jìn)行快速篩查也是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。納米酶技術(shù)作為一種綠色、環(huán)保、無毒副作用的檢測技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于食品中藥物成分的快速篩查。

有研究人員利用氧化石墨烯納米材料作為載體，以葡萄糖氧化酶為生物催化劑，通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）檢測葡萄糖氧化酶活性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品中葡萄糖、苯甲酸、對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)羥基苯乙酮等藥物成分的快速篩查。還有研究人員以金納米粒子和氧化石墨烯為基礎(chǔ)載體，通過金納米粒子催化葡萄糖生成葡萄糖酸，再通過葡萄糖氧化酶催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸進(jìn)行檢測，可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物食品中藥物成分的快速篩查。

綜上所述，隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展及人們對(duì)食品安全問題越來越重視，相信納米酶將在未來成為檢測食品污染物的主要手段之一。因此，研究者應(yīng)不斷優(yōu)化基于納米酶技術(shù)的食品檢測方法，使其應(yīng)用于實(shí)際樣品檢測中，為人類健康提供有力保障。

基金項(xiàng)目：2021年海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“MXene/天然橡膠復(fù)合導(dǎo)電纖維互穿網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及傳感機(jī)制研究”（521QN307）；2021年度海南省科技合作重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“連續(xù)天然橡膠絲及功能導(dǎo)電橡膠纖維的‘綠色’生產(chǎn)工藝研發(fā)和應(yīng)用研究”（ZDYF2020230）。

作者簡介：王迪（1988-），女，漢族，山東平邑人，檢驗(yàn)檢測工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称窓z測。

孔娜（1989-），女，漢族，山東曲阜人，副研究員，博士，研究方向?yàn)楣δ芗{米復(fù)合材料合成改性及其電化學(xué)行為表征、拓展功能納米復(fù)合材料在檢測、傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。