■文/王成行

量子點(diǎn)(QDs)又稱半導(dǎo)體納米微晶體，是一種由Ⅱ～Ⅵ族或Ⅲ～Ⅴ族元素組成的納米顆粒，也是近年來發(fā)展起來的一種特殊的新型熒光探針，它與傳統(tǒng)的有機(jī)染料相比，具有優(yōu)良、獨(dú)特的光譜特性和良好的光化學(xué)穩(wěn)定性，已成功應(yīng)用于生命科學(xué)、分析科學(xué)、材料科學(xué)、免疫醫(yī)學(xué)、檢驗(yàn)檢疫科學(xué)等領(lǐng)域，但在食品安全檢測中的應(yīng)用目前還處于初始階段，本文將對量子點(diǎn)技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用做簡要綜述。

1.農(nóng)藥殘留檢測

用于農(nóng)藥殘留檢測的常見酶傳感器有膽堿酯酶傳感器和有機(jī)磷水解酶傳感器。2003年美國化學(xué)會(huì)志報(bào)道了Pardon-Yissar課題組制備了乙酰膽堿酯酶標(biāo)記的CdS納米粒子修飾電極，首次將半導(dǎo)體酶雜化體系光電流生物傳感器用于酶抑制劑的檢測。杜丹等將酶固定在CdTe量子點(diǎn)上，同時(shí)在多壁碳納米管的表面沉積金納米顆粒，極大地增強(qiáng)了有機(jī)磷水解酶傳感器的選擇性、靈敏度及反應(yīng)速度，甲基對硫磷的檢出限為1.0μg/L。沈建忠等報(bào)道了量子點(diǎn)納米晶體顆粒單克隆抗體結(jié)合物檢測牛奶中磺胺甲嘧啶，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)陳翊平等建立了基于3-巰基丙基磺酸穩(wěn)定的CdTe量子點(diǎn)的熒光鏈霉親和素共軛用于飲用水中毒死蜱的檢測，該方法的檢測限是3.8-28.5ng/mL。劉正清等以谷胱甘肽(GSH)做為穩(wěn)定劑，在水相中合成了高熒光的ZnSe量子點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥敵磺鈉能顯著猝滅ZnSe量子點(diǎn)的熒光，建立了對自來水中殘留農(nóng)藥敵磺鈉的高靈敏檢測新方法。Vamvakaki小組利用酶反應(yīng)產(chǎn)物巰基膽堿或H2O2可以淬滅CdTe量子點(diǎn)熒光原理，使用層層自組裝技術(shù)構(gòu)建CdTe-膽堿氧化酶及乙酰膽堿酯酶的傳感器, 對蔬菜和水果中常用的有機(jī)磷和氨基甲酸酯殺蟲劑進(jìn)行了檢測，其檢出限可達(dá)到皮摩爾。李玉玲等將MIPs（分子印跡聚合物）固定在SiO2納米球包覆的CdSe量子點(diǎn)上，此復(fù)合材料對氯氟氰菊酯具有很高的選擇性和靈敏度。

2.獸藥殘留檢測

陳雪嵐等基于競爭性熒光酶聯(lián)免疫吸附法快速檢測雞肉中恩諾沙星殘留，丁雙陽等利用量子點(diǎn)標(biāo)記二抗，間接競爭熒光免疫吸附法檢測雞肉中磺胺二甲嘧啶，檢測限為1.0ng/L，結(jié)果與HPLC檢測結(jié)果接近。劉明明等研制出一種新型的基于硫化鎘量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度淬滅測定磺胺嘧啶的方法，檢測限為8.0μmol/L，Vinayaka等建立了基于CdTe量子點(diǎn)的免疫熒光法，用于檢測除草劑2，4-D（2，4-二氯苯氧乙酸）。安徽師范大學(xué)朱昌青小組等研制出一種使用兩種類型的傳感器（量子點(diǎn)和酶）同時(shí)用于檢測牛奶中多個(gè)不同結(jié)構(gòu)分子新的免疫測定法，該方法基于熒光酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)，使用量子點(diǎn)QD605和QD655作為探針和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)，并使用辣根過氧化物酶標(biāo)記的二抗。熒光酶聯(lián)免疫吸附法是由抗-磺酰胺和喹諾酮抗廣譜特異性的單克隆抗體制成，同時(shí)檢測6種磺胺類及11種喹諾酮類藥物。

3.金屬離子測定

桂林理工大學(xué)侯明教授合成CdTe量子點(diǎn)并用于水樣中V5+的測定，安徽師范大學(xué)付捷等研制出CdS納米材料選擇性熒光探針用于Hg2+檢測，Hg2+濃度在4.5-550nmol/

L 范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度成線性降低。該作者還建立了CdSe/ZnS作為熒光探針，通過Zn2+與Pb2+陽離子交換導(dǎo)致熒光淬滅實(shí)現(xiàn)對水中Pb2+的測定方法。吳東平等制備了量子點(diǎn)標(biāo)記的DNA酶納米傳感器，測定重金屬離子Pb2+、Cu2+的檢出限分別為0.2、0.5mmol/L。王柯敏等用水相合成了CdTe量子點(diǎn)，并以該量子點(diǎn)為熒光探針，基于熒光猝滅法對Cu2+離子進(jìn)行了定量檢測，并具體解釋了量子點(diǎn)熒光猝滅原理，是由于價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶以后被表面結(jié)合的Cu2+離子捕獲而產(chǎn)生的結(jié)果，并利用光解實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這一機(jī)理。南開大學(xué)嚴(yán)秀平課題組建立了基于谷胱甘肽-CdTe量子點(diǎn)熒光淬滅動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上的用于鑒別Fe2+和Fe3+的方法，以及GSH-CdTe量子點(diǎn)芬頓混合動(dòng)力系統(tǒng)高選擇性測定水樣中微量Fe2+含量。龐代文課題組用牛血清白蛋白(BSA)修飾CdSe／ZnS核殼型量子點(diǎn)，用于Cu2+及中藥飲片樣品中Cu2+測定。安慶師范學(xué)院陳友存教授等用L-半胱氨酸修飾的CdS量子點(diǎn)作為熒光探針，首次系統(tǒng)、定量地研究了水溶液中的5種重金屬和過渡金屬離子(Ag+、Cu2+、Hg2+、Co2+和Ni2+)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ag+使量子點(diǎn)的熒光發(fā)射增強(qiáng)，但發(fā)射峰位沒有變化，而其他幾種金屬離子使量子點(diǎn)發(fā)生熒光猝滅，且Hg2+和Cu2+使量子點(diǎn)在猝滅過程中，發(fā)射譜帶明顯紅移。

4.致病微生物檢測

食源性致病菌引起的食源性疾病是引起食品安全的最大隱患之一，目前已有基于量子點(diǎn)熒光標(biāo)記檢測食品中致病微生物的研究報(bào)道。巰基化的CdSe核殼型量子點(diǎn)能夠共價(jià)鍵和革蘭氏陽性細(xì)菌中大量的麥胚凝集素，美國羅格斯大學(xué)的Kuo Yu-Ching等建造了抗體共軛的CdTe量子點(diǎn)用于檢測大腸桿菌0157：H7和李斯特菌。Tully E.S等利用量子點(diǎn)標(biāo)記抗體，建立了熒光免疫法快速檢測單增李斯特菌表面結(jié)合的蛋白內(nèi)化素A和內(nèi)化素B，以此方法檢測單增李斯特菌。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)王洪江等通過免疫磁性分離結(jié)合量子點(diǎn)熒光標(biāo)記技術(shù)快速、靈敏檢測培養(yǎng)液中單增李斯特菌，能檢測純培養(yǎng)液中濃度達(dá)2～3CFU/ml的單增李斯特菌。上海師范大學(xué)沈鶴柏等通過交聯(lián)特定抗體的量子點(diǎn)與細(xì)菌進(jìn)行特異性結(jié)合，從而識別并檢測細(xì)菌，可檢測的細(xì)菌包括沙門氏菌、大腸桿菌、單增李斯特細(xì)菌、副溶血弧菌、金黃色葡萄糖菌等。薛秀恒等利用水溶性量子點(diǎn)作為熒光標(biāo)記對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌進(jìn)行快速檢測，檢測細(xì)菌濃度的范圍為102～107CFU/ml。武漢大學(xué)何治柯小組等制備了雙色量子點(diǎn)免疫分析法同時(shí)測定人類腸病毒71型(EV71)和柯薩奇病毒(CVB3)，該方法對EV71、CVB3的檢測限分別為0.42、0.39ng/mL。Krauss團(tuán)隊(duì)用鏈霉親和素涂層的CdSe/ZnS量子點(diǎn)在磷酸鹽緩沖溶液中檢測食品中個(gè)別致病性大腸桿菌0157：H7。

5.毒素檢測

美國Goldman研究小組使用一種重組蛋白作為QDs和抗體的偶聯(lián)物生物素，通過靜電作用完成對抗體的標(biāo)記，應(yīng)用該方法成功檢測了葡萄球菌B型腸毒素的含量。李圓圓等建立了基于CdTe量子點(diǎn)標(biāo)記二抗的間接競爭熒光免疫吸附測定方法檢測花生中黃曲霉毒素B1，靈敏度和最低檢測限值分別為0.023ng/m L和0.001ng/mL。楊淑金等分別采用巰基乙酸和谷胱甘肽作穩(wěn)定劑, 水相合成CdTe量子點(diǎn), 再包覆CdS 制備核殼型CdTe/CdS量子點(diǎn)。以碳二亞胺/N-羥基琥珀酰亞胺作交聯(lián)劑將CdTe/CdS量子點(diǎn)標(biāo)記到嘔吐毒素抗體上, 然后用牛血清蛋白封閉抗體, 建立了一種新的嘔吐毒素?zé)晒饷庖邫z測方法，已成功應(yīng)用于小麥面粉樣品中痕量嘔吐毒素的測定。江南大學(xué)李響等成功合成CdTe發(fā)光量子點(diǎn)，以黃曲霉毒素B1(AFB1)、赭曲霉毒素A(OTA)作為模式分析物，將OTA適配子與Fe3O4磁性納米粒子結(jié)合，CdTe發(fā)光量子點(diǎn)標(biāo)記于OTA適配子互補(bǔ)短鏈上，結(jié)合熒光分析、適配子識別技術(shù)與磁分離富集技術(shù)，建立一種OTA的高特異性和靈敏性新型檢測技術(shù)。

6.展望

隨著量子點(diǎn)制備技術(shù)的不斷完善，量子點(diǎn)熒光探針在食品安全檢測方面取得了一定的進(jìn)展，量子點(diǎn)熒光探針多色標(biāo)記技術(shù)有望得到有效解決，并實(shí)現(xiàn)多種食品污染物的同時(shí)檢測。但量子點(diǎn)技術(shù)還存在一些問題，如易于團(tuán)聚、生物相容性差、本身的細(xì)胞毒性，需要尋找合適的殼層結(jié)構(gòu)和優(yōu)化制備工藝來解決。