呂佳，張浩春，張冰，高文超，李興，常宏宏，魏文瓏

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納米材料比色分析傳感器在食品檢測中的應(yīng)用進(jìn)展

呂佳，張浩春，張冰，高文超，李興，常宏宏，魏文瓏

（太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西太原 030024）

近年來食品檢測作為食品安全的重要保障而備受關(guān)注，特別是簡便、靈敏、準(zhǔn)確的食品檢測手段和方法已成為研究熱點(diǎn)。本文簡述了食品分析的基本內(nèi)容和檢測方法，在闡述基于模擬酶納米材料和納米粒子的兩類比色分析傳感器構(gòu)建原理的基礎(chǔ)上，介紹了兩類納米材料比色分析傳感器在食品添加劑和生物毒素、化學(xué)毒素等食品污染物檢測中的應(yīng)用，特別對金屬離子、農(nóng)/獸藥殘留和非法添加物等化學(xué)毒素的檢測進(jìn)行了回顧，最后對基于納米材料比色分析傳感器的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。納米比色分析傳感器可通過溶液顏色變化直觀地檢測食品中的各類物質(zhì)，具有靈敏度高、響應(yīng)快速和易微型化等優(yōu)點(diǎn)，未來該類傳感器應(yīng)加強(qiáng)與生物復(fù)合材料的結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)檢測快速化、精準(zhǔn)化的同時提高傳感器的穩(wěn)定性。

金銀納米粒子；納米材料模擬酶；比色分析傳感器；食品檢測

食品作為人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是一個多組分的復(fù)雜體系，包含了糖類、油脂、蛋白質(zhì)、水和礦物質(zhì)等天然成分，但因后期經(jīng)歷了生產(chǎn)、加工和貯藏等過程，故又會增加部分非天然成分。非天然成分主要包括食品添加劑、環(huán)境和加工過程中帶入的污染物，因此，食品中除營養(yǎng)成分和一些能賦予食品應(yīng)有的色、香、味等感官性狀的成分外，還含有一些有害成分，當(dāng)這些成分的含量超過一定限度后就會對人體健康產(chǎn)生危害，并威脅公共安全。據(jù)報道，食品導(dǎo)致的疾病是制約不發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要原因，食品安全同樣也是發(fā)達(dá)國家最為重視的問題，世界衛(wèi)生組織（WHO）將食品安全問題位列于優(yōu)先考慮事項(xiàng)的第11位[1]?；诖耍疚膶诩{米材料建立的比色分析傳感器及其在檢測食品添加劑和食品污染物方面的應(yīng)用進(jìn)行 綜述。

1 食品分析及其檢測方法

1.1 食品分析的內(nèi)容

食品分析主要包括食品營養(yǎng)成分、食品污染物和食品添加劑等的分析。食品營養(yǎng)成分是賦予食品功能的主要保證。食品添加劑的適量添加有利于保持食品營養(yǎng)成分、改善食品感官、提高產(chǎn)品貯藏性能，但超過一定范圍或使用不當(dāng)則會導(dǎo)致人體出現(xiàn)過敏、慢性或急性中毒等癥狀。食品污染主要包括霉菌毒素等生物污染和來源于重金屬離子、農(nóng)藥或獸藥殘留、非法添加物等導(dǎo)致的化學(xué)污染，其中黃曲霉素、赭曲霉素等生物毒素多存在于未煮熟或變質(zhì)食品中，其分布廣，毒性強(qiáng)，進(jìn)入人體后會引起中毒并損害內(nèi)臟、皮膚組織及神經(jīng)組織等[2]；工業(yè)或農(nóng)業(yè)廢水、敵敵畏或氯霉素等農(nóng)藥殘留會致使食品中Cr2+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子蓄積，這些物質(zhì)會對人體健康產(chǎn)造成嚴(yán)重危害[3-4]。食品中蘇丹紅、三聚氰胺等非法添加物的使用會嚴(yán)重影響人體新陳代謝，并導(dǎo)致癌癥和大頭娃娃等疾病[5]。

由此可見，食品中營養(yǎng)成分、污染物質(zhì)和添加劑的檢測在評價食品功效及毒害作用方面具有十分重要的意義。

1.2 食品分析的方法

目前食品分析的方法主要有感官鑒定法、化學(xué)分析法、儀器分析法、微生物分析法和酶檢測法等，其中常用方法是儀器分析法。如檢測農(nóng)藥殘留量時常用氣相色譜或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法，檢測重金屬離子常用原子吸收法，檢測黃曲毒素常用薄層色譜法和高效液相色譜法等，此外質(zhì)譜法和熒光光譜法也是常用的儀器分析法[6]。原子吸收法雖具有測量選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析范圍廣等特點(diǎn)，但精密度低、分析復(fù)雜樣品的干擾大，且樣品前處理復(fù)雜；薄層色譜法不需要特殊設(shè)備和試劑，具有簡便易行、快速、直觀、靈活的特點(diǎn)，可同時用于分析多個樣品，但靈敏度和準(zhǔn)確度均較低；液相色譜、氣相色譜及質(zhì)譜分析法均具有很高的靈敏度，但需要專業(yè)技術(shù)人員和昂貴的設(shè)備作為支撐，難以滿足現(xiàn)場快速檢測的要求；酶檢測法具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、方便快捷、分析容量大的優(yōu)點(diǎn)，但分析成本高、穩(wěn)定性差，且對保存條件要求較高。鑒于上述原因，進(jìn)一步研究開發(fā)靈敏度高、特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、操作簡單、成本低的食品檢測分析法具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值，而基于納米材料的新型比色傳感器具有靈敏度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注，并在食品檢測中廣泛應(yīng)用。

2 納米材料比色分析傳感器的分類

以各種反應(yīng)引起溶液的顏色變化為基礎(chǔ)，通過裸眼觀察或以分光光度計檢測溶液吸光度變化對目標(biāo)物進(jìn)行定性定量分析的方法稱為比色分析法，該法能夠?qū)崿F(xiàn)微量甚至痕量檢測。納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，在傳感技術(shù)中引入納米技術(shù)為新型納米比色傳感器的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。

2.1 基于模擬酶納米材料的比色傳感器

基于模擬酶納米材料構(gòu)建的比色傳感器中納米材料自身并無光吸收特性，而是引入顯色底物后，納米材料作為催化劑催化底物反應(yīng)觸發(fā)光信號輸出，從而放大信號提高傳感器的靈敏度[7-8]。天然酶因具有專一性好、催化活性高和反應(yīng)速率快等性質(zhì)被廣泛用于醫(yī)學(xué)、生物、農(nóng)產(chǎn)品以及食品檢測等領(lǐng)域，而納米材料具有的表面與界面效應(yīng)、小尺寸和量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性為模擬酶納米材料的發(fā)展提供了極大的空間。自2007年GAO等[9]發(fā)現(xiàn)Fe3O4磁性納米顆粒具有過氧化物模擬酶活性后，納米材料的模擬酶催化活性被廣泛研究。納米材料模擬酶與天然酶相比，具有成本低、穩(wěn)定性好、易制備和保存、結(jié)構(gòu)組成易控制等特點(diǎn)，并且表現(xiàn)出極高的催化活性。目前研究報道的納米材料模擬酶類型包括過氧化物酶、過氧化氫酶[10]、氧化酶[11]、葡萄糖酶[12]、超氧化物歧化酶[13]、亞硫酸氧化酶[14]、鹵素過氧化物酶[15]等，其中過氧化物酶是研究最廣泛的納米材料模擬酶，具備過氧化物模擬酶的納米材料可分為貴金屬納米材料、金屬氧化物、硫化物、碳基材料及混合材料幾大類。貴金屬納米粒子主要包括Au[16]、Ag[17]、Pt[18]；金屬氧化物包括Fe2O3[19]、CeO2[20]、Co3O4[21]、CuO[22]、MnO2[23]、MFe2O4(M = Co，Mn，Zn)[24-26]等；硫化物主要包括CdS[8]、CuS[27]等；碳基納米材料包括碳納米管[28]、石墨烯（GO）[29]及C3N4[30]等；混合材料有氧化石墨烯(rGO)-Fe3O4納米混合物[31]、Au-Fe3O4混合物[32]等。納米材料過氧化氫模擬酶的催化機(jī)理是納米材料催化過氧化物產(chǎn)生不穩(wěn)定自由基，自由基因易接收電子而具有強(qiáng)氧化性，極易氧化顯色底物發(fā)生顏色變化。在比色分析傳感器的構(gòu)建中常用的顯色底物主要有四甲基聯(lián)苯胺（TMB）、鄰苯二胺（OPD）和2,2'-聯(lián)氮-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽（ABTS）。其中TMB[33]被氧化后生成藍(lán)色的oxTMB，加入強(qiáng)酸終止液后由藍(lán)色變?yōu)辄S色，藍(lán)色物質(zhì)吸收峰的位置在370nm和620～650nm，黃色物質(zhì)則在450nm左右；OPD被氧化后顯橙色，吸光波長一般在492nm[34]；ABTS氧化后顯綠色，在410nm和650nm處有兩個主要特征吸收峰，其空白值較低，但不如OPD和TMB敏感[35]。

2.2　基于納米粒子的比色傳感器

納米生物復(fù)合材料是納米技術(shù)與生物科學(xué)的有機(jī)融合。納米材料與生物酶、抗原/抗體和全細(xì)胞等生物材料復(fù)合制備的生物傳感器可利用生物酶的選擇性抑制或催化目標(biāo)物、抗原抗體的特異性結(jié)合及全細(xì)胞對毒性響應(yīng)的數(shù)量變化等特性達(dá)到高靈敏度和專一性檢測的目的[36-37]，同時結(jié)合了納米材料的高效信號轉(zhuǎn)換和放大功能，表現(xiàn)出其他材料無法比擬的優(yōu)良性能。貴金屬納米材料[38-39]、氧化石墨烯[40]等由于具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，良好的生物相容性和易于進(jìn)行表面修飾等特點(diǎn)而成為應(yīng)用最為廣泛的納米材料?；诩{米生物復(fù)合材料構(gòu)建的比色傳感器在食品領(lǐng)域主要用于噬菌體、病菌和蛋白質(zhì)等的檢測。

金、銀等納米粒子自身具有光吸收特性，會隨著識別事件的發(fā)生聚合或分散而表現(xiàn)出不同的光學(xué)特征。以DNA、多肽、蛋白質(zhì)等生物大分子修飾納米金表面，通過交聯(lián)劑與目標(biāo)檢測物的相互作用調(diào)控納米金聚集狀態(tài)，根據(jù)溶液顏色變化進(jìn)行定性定量分析。最早報道的基于金屬納米粒子的比色檢測是經(jīng)寡聚核糖修飾的金納米顆粒檢測DNA[41]，隨之開發(fā)了大量針對不同目標(biāo)物構(gòu)建的納米金復(fù)合比色分析傳感器。LIU等[42]以DNA鏈修飾納米金，使用DNA酶連接DNA得到聚合納米金，而Pb2+通過特異性反應(yīng)競爭結(jié)合DNA酶使納米金分散，達(dá)到比色檢測Pb2+的目的。利用類似的工作原理還實(shí)現(xiàn)了對汞離子、氫離子、脫氧核糖核酸、腺苷等物質(zhì)的檢測[43-47]。TSENG等[48]以人血清白蛋白修飾納米金制得分散納米金溶液，利用溶菌酶與人血清白蛋白之間強(qiáng)烈的靜電作用使納米金聚合的原理實(shí)現(xiàn)了對雞蛋清中溶菌酶的檢測。此外，還可先制得穩(wěn)定、分散的納米金顆粒，再利用目標(biāo)物與納米金顆粒之間的靜電作用調(diào)控納米金的聚集狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)比色檢測，該法可實(shí)現(xiàn)DNA、蛋白質(zhì)等大分子[49-51]和有機(jī)配體等小分子[52-53]的檢測。另一類納米金比色傳感器主要是針對過氧化氫、抗氧化劑、病原體及糖類化合物等具有還原性的物質(zhì)[54-57]，這類目標(biāo)物可直接還原氯金酸制備納米金，使溶液由無色變?yōu)榧t色。

因納米金比色傳感器的成本較高，在應(yīng)用中受到一定的限制，因此納米銀逐漸引起了關(guān)注。當(dāng)尺寸相同時，銀納米顆粒比納米金顆粒具有更高的消光系數(shù)，成本較低，且以納米銀構(gòu)建的比色傳感器同樣表現(xiàn)出很高的靈敏度和選擇性。SASTRY等[58]以生物素二硫化物修飾納米銀構(gòu)建了檢測親和素的比色傳感器。LEE等[59]利用寡核苷酸穩(wěn)定納米銀粒子，當(dāng)互補(bǔ)堿基序列與修飾納米銀的DNA結(jié)合時誘導(dǎo)納米銀顆粒聚合產(chǎn)生顏色變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物的檢測。雖然納米銀的比色傳感器表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力，但納米銀材料表面易被氧化而出現(xiàn)化學(xué)降解等問題[60]，因此，目前納米金/銀比色傳感器的研發(fā)仍主要局限于實(shí)驗(yàn)研究階段。

3 納米材料比色傳感器在食品檢測中的應(yīng)用

3.1 食品添加劑的檢測

DELLAPELLE等[61]利用多酚氧化Au3+產(chǎn)生納米金顆粒（AuNPs）使無色溶液變?yōu)榧t色的原理直接檢測巧克力和橄欖油中的多酚。該法無需任何提取技術(shù)，檢測限低且只需15～20min便可分析出產(chǎn)品的抗氧化性。

亞硫酸鹽作為一種廣泛使用的食品添加劑，大量食用會導(dǎo)致氣喘甚至產(chǎn)生過敏癥狀。QIN等[62]建立了一種Co3O4-O2-TMB型比色傳感器檢測百合干、山楂卷及粉絲中的亞硫酸根離子。Co3O4氧化物模擬酶通過加速吸附在其納米顆粒表面的氧氣分子和顯色底物TMB之間的電子傳遞促使TMB被氧化而發(fā)生顯色反應(yīng)，Co3O4材料在實(shí)現(xiàn)電子傳遞后又恢復(fù)到最初狀態(tài)。當(dāng)有亞硫酸根離子存在時，由于其空間位阻小于大分子TMB，會被優(yōu)先吸附到Co3O4表面而阻止顯色反應(yīng)。該法的線性檢測范圍為0.2×10?6～1.6×10?5mol/L，最低檢測限為5.3×10?8mol/L，在實(shí)際食品樣品檢測中的回收率為93.8%～101.6%。

乙酰膽堿是神經(jīng)系統(tǒng)中的一種神經(jīng)遞質(zhì)分子，既可以由人體自身合成也可以從食物中攝取。當(dāng)人患有精神疾病或老年癡呆等疾病時，人體中乙酰膽堿的活力會下降甚至停止產(chǎn)生，所以為患有精神疾病的病人提供具有確切含量的功能性食品而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充乙酰膽堿具有非常重要的意義。QIAN等[63]利用乙酰膽堿酯酶氧化乙酰膽堿產(chǎn)生膽堿，再用膽堿氧化酶氧化膽堿產(chǎn)生過氧化氫，通過Fe3O4NPs/rGO催化過氧化氫氧化TMB顯色檢測牛奶中乙酰膽堿的含量（原理見圖1）。該法檢測實(shí)際牛奶樣品的平均回收率為87.2%～115.2%，具有較高的可信度和實(shí)用性。

3.2　生物毒素的檢測

赭曲霉素（OTA）是一種常見且非常穩(wěn)定的霉菌毒素，一般的食品處理過程無法將其消除，歐洲委員會規(guī)定谷類食品中OTA的含量不得超過3μg/kg（7.1nmol/L）[64]。RHOUATI等[65]以可與赭曲霉素（OTA）特異性結(jié)合的適配體作為穩(wěn)定介質(zhì)修飾AuNPs制備穩(wěn)定的紅色金膠溶液。當(dāng)有OTA存在時，其與適配體特異性結(jié)合并使OTA從金納米顆粒表面脫落，加入NaCl溶液后產(chǎn)生的靜電斥力促使AuNPs聚集，溶液顏色由紅變藍(lán)，該法檢測限可達(dá)20nmol/L。WANG等[66]同樣以適配體修飾AuNPs制備了更加便捷的比色分析試紙檢測OTA，比色試紙條分為樣品區(qū)、共軛連接區(qū)、檢測區(qū)和吸附區(qū)4個部分。待測溶液的毛細(xì)作用使得適配體修飾的AuNPs在試紙上遷移，檢測區(qū)內(nèi)檢測線上的DNA探針1與適配體連接發(fā)生顏色變化。控制線上的DNA探針2用于證明檢測的有效性，無論檢測樣品中是否有檢測物OTA都會顯色。當(dāng)檢測樣品中有OTA時，OTA與適配體特異性結(jié)合競爭抑制連接AuNPs的適配體與探針1上的DNA連接，OTA含量越高，則連接到控制線上的金納米顆粒越少，控制線上的顏色也越淺，原理見圖2。該法檢測時間可控制在10min之內(nèi)，操作簡單，根據(jù)裸眼直接觀察的半定量檢測限可達(dá)0.18ng/mL，檢測實(shí)際樣品酒中OTA的回收率為96%～110%。這類試紙型的比色傳感器能很好地滿足現(xiàn)場快速測量的要求，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。

WANG等[67]以Au@Fe3O4納米材料為模擬酶建立了檢測谷物和豆類食品中OTA的比色傳感器。該法用戊二醛交聯(lián)劑將具有高親和力和對OTA有強(qiáng)特異性結(jié)合能力的核酸適配體固定在玻璃珠（GB）上，再用戊二醛將DNA連接在Au@Fe3O4納米球上，最后通過DNA與核酸適配體雜交得到GB-核酸適配體-DNA-Au@Fe3O4混合物。當(dāng)檢測物質(zhì)中含有OTA時，OTA與核酸適配體特異性結(jié)合，而DNA-Au@Fe3O4被競爭下來，Au@Fe3O4納米顆?？衫猛饧哟艌龌厥眨^氧化物模擬酶在過氧化氫存在下氧化TMB發(fā)生顯色反應(yīng)，通過測量競爭下來物質(zhì)的量便可計算出檢測物中OTA的含量，原理見圖3。該法由于Au與Fe3O4的協(xié)同作用增加了模擬酶活性，所以檢測限可以達(dá)到30pg/mL，運(yùn)用該法檢測花生和谷物中OTA的回收率分別為92%～97.2%、96%～108.1%。

3.3　化學(xué)毒素的檢測

3.3.1金屬離子的檢測

WENG等[68]利用L-半胱氨酸包覆金納米顆粒制備分散、穩(wěn)定的金膠溶液，并用于檢測自來水中的Cu2+。當(dāng)Cu2+存在時會與L-半胱氨酸形成一種不溶性的硫醇鹽而導(dǎo)致AuNPs聚合，溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)色，吸收峰由600nm紅移至800nm，該法的線性檢測范圍為30～90μmol/L，檢測限為2.23μmol/L。CHAIYO等[69]根據(jù)硫代硫酸根離子（S2O32–）刻蝕銀納米顆粒（AgNPs）的原理建立了試紙比色分析法檢測西紅柿和大米中的Cu2+。S2O32–離子與AgNPs反應(yīng)時會迅速形成一層惰性物質(zhì)Ag(S2O3)23–，從而抑制S2O32–離子的刻蝕作用，加入Cu2+檢測樣品時會形成Cu(S2O3)35–混合物進(jìn)而加速刻蝕作用。隨著AgNPs尺寸的減小，吸收峰發(fā)生藍(lán)移，溶液的顏色會由紫紅色逐漸變淺。該法具有較高的靈敏度和選擇性，最低檢測限為0.35ng/mL，檢測西紅柿和大米中Cu2+的回收率分別為97.76%～119.01%、92.60%～99.04%。ZHOU等[70]用4-巰基苯硼酸（MPBA）中硼酸基團(tuán)的自脫水縮合誘導(dǎo)AuNPs聚集實(shí)現(xiàn)對Hg2+的檢測。研究表明Hg2+可優(yōu)先與MPBA的硫醇基結(jié)合，進(jìn)而抑制MPBA與AuNPs的結(jié)合達(dá)到阻止AuNPs聚合目的，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榧t色（原理見圖4）。該法檢測的線性范圍為0.01～5μmol/L，檢測限為8nmol/L。

3.3.2農(nóng)/獸藥殘留的檢測

D′SOUZA等[71]建立了以抗壞血酸（AA）修飾AuNPs檢測敵敵畏的比色傳感器。當(dāng)檢測物中含有敵敵畏時，敵敵畏與AA之間以氫鍵作用結(jié)合導(dǎo)致AuNPs聚合，金膠溶液的顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)色，紫外吸收峰發(fā)生520nm到620nm的紅移，最低檢測限為42.94mmol/L，該檢測傳感器被成功應(yīng)用于蘋果和小麥中敵敵畏殘留的檢測。WANG等[72]以檸檬酸三鈉還原氯金酸制備表面羧基化的AuNPs，加入硝酸鑭后AuNPs表面的羧基與La3+結(jié)合制得鑭離子官能團(tuán)化的金納米顆粒比色探針。該方法可檢測甲基對硫磷農(nóng)藥的殘留。當(dāng)甲基對硫磷存在時可與La3+結(jié)合使金納米顆粒聚合導(dǎo)致溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)色，最低檢測限可達(dá)到0.1nmol/L，反應(yīng)原理見圖5。該傳感器的穩(wěn)定性好，構(gòu)建簡單，檢測限低，具有較好的商業(yè)化前景。

XIONG等[73]以P-磺酸杯芳烴4（pSC4）修飾AgNPs制備pSC4-AgNPs型比色傳感器檢測水胺硫磷殺蟲劑，其原理是pSC4有富電子循環(huán)腔及負(fù)電荷SO3–官能團(tuán)，水胺硫磷的氨基酸殘基在中性介質(zhì)中質(zhì)子化，二者之間通過靜電作用和共軛效應(yīng)結(jié)合使AgNPs聚沉后產(chǎn)生顏色變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該法檢測水胺硫磷的最低濃度為10–7mol/L。LIANG等[74]建立了Fe3O4MNPs-H2O2-TMB型比色傳感器檢測有機(jī)磷農(nóng)藥。原理是在乙酰膽堿酯酶和膽堿氧化酶催化作用下乙酰膽堿水解產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫在具備過氧化氫模擬酶催化活性Fe3O4MNPs的催化下氧化TMB顯色。當(dāng)目標(biāo)檢測物中含有機(jī)磷時，有機(jī)磷抑制乙酰膽堿酯酶催化乙酰膽堿產(chǎn)生過氧化氫，產(chǎn)生過氧化氫的量越少，TMB顯色越淺。該法可檢測到濃度為5μmon/L的高滅磷農(nóng)藥，且傳感器的構(gòu)建簡單，但檢測過程相對復(fù)雜。MIAO等[75]建立了一種信號放大的比色分析傳感器檢測魚中的氯霉素（CAP），該傳感器由兩部分組成，第一部分由固定了硫醇化適配體（Apt）的Fe3O4@Au磁性納米球構(gòu)成，在適配體的另一端連接雙鏈DNA（ds-DNA）；第二部分為EV-AuNPs-HRP納米檢測器，以高分子聚合物（EV）為主體，AuNPs的作用是固定用于放大檢測信號的辣根過氧化物酶（HRP），兩部分通過第一部分上的DNA和第二部分上連接雙鏈DNA抗體之間的特異性反應(yīng)連接在一起。當(dāng)有CAP存在時，CAP優(yōu)先與適配體反應(yīng)取代與其連接的雙鏈DNA，從而使第二部分納米檢測器脫落并溶解到溶液中，而第一部分用磁性分離法便可回收；第二部分檢測器中的HRP催化過氧化氫產(chǎn)生自由基氧化TMB顯藍(lán)色，最后用紫外分光光度法定量分析CAP的含量，CAP含量越高，反應(yīng)顏色越深，吸光度值也越大。該法檢測實(shí)際樣品中氯霉素的回收率為85.95%～95.86%。

3.3.3非法添加物的檢測

牛奶等奶制品中的三聚氰胺含量超出2563mg/kg時就會對人體健康產(chǎn)生不利影響。BORASE等[76]用一種樹葉提取物作為還原劑和封閉劑制得穩(wěn)定分散的AgNPs，當(dāng)目標(biāo)檢測物中含有三聚氰胺時，由于三聚氰胺上富電子的氮原子與AgNPs缺電子的表面強(qiáng)烈反應(yīng)以及三聚氰胺與樹葉提取物的協(xié)同反應(yīng)會導(dǎo)致AgNPs快速聚合，溶液由黃色變?yōu)榧t色，具體原理見圖6。該法在檢測三聚氰胺溶液和牛奶中三聚氰胺的檢測限分別為2μmol/L和15μmol/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于食品要求的檢測限。

DING等[77]基于Fe3O4磁性納米顆粒的模擬酶活性建立了Fe3O4MNPs-H2O2-ABTS型比色分析傳感器檢測奶制品中的三聚氰胺。該法的原理是三聚氰胺優(yōu)先與過氧化氫反應(yīng)，使得在Fe3O4MNPs催化下氧化ABTS顯色的過氧化氫量減少，通過檢測損耗的過氧化氫量實(shí)現(xiàn)對三聚氰胺的定量檢測（原理見圖7）。在檢測牛奶和奶粉中的三聚氰胺時，整個過程用時不超過1h，檢測限為2.5mg/kg，在檢測牛奶和奶粉中三聚氰胺樣品中的回收率為98%～115%，且傳感器構(gòu)建的方法都十分簡便。

4　結(jié)語

基于金/銀納米材料聚合或分散和模擬酶活性納米材料建立的各類比色分析傳感器被廣泛用于檢測食品添加劑以及各類食品污染物中，并表現(xiàn)出專一性強(qiáng)、靈敏度高、檢測限低、裸眼觀察便可得出結(jié)論等優(yōu)點(diǎn)。因此，應(yīng)加強(qiáng)納米材料與生物復(fù)合材料的結(jié)合，同時進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)檢測的快速化，提高傳感器的穩(wěn)定性，并研制相應(yīng)的便攜檢測設(shè)備是今后納米材料傳感器的研究重點(diǎn)和發(fā)展方向。

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Applicationof colorimetric sensor based nanomaterials in food detection

Lü Jia，ZHANG Haochun，ZHANG Bing，GAO Wenchao，LI Xing，CHANG Honghong，WEI Wenlong

（College of Chemistry and Chemical Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China）

Food testing as an important guarantee of food safety has attracted much attention in recent years. Especially，with simple，sensitive and accurate means and methods of food testing，it has been one of hot research topics. In this paper，basic content and testing method of food analysis were described. Furthermore，on the basis of introducing construction principle of two kinds of colorimetric sensor based on nanomaterials with enzyme activity and nanoparticles，the applications of those nanomaterials colorimetric sensors in food additives as well as biotoxin，chemical toxin and other contaminants detection were summarized，especially for metal ions，agricultural / veterinary drug residues and illegal additives and other chemical toxins. Finally，the development trends for colorimetric sensor in the future were prospected. Nano colorimetric sensors could visually detect various types of substances in food by the color changing of solution，which had high sensitivity，rapid response and amenable miniaturization advantages. In the future，these sensors should be strengthened in conjunction with such biocomposites and improved the stability，while achieved rapid and precision detection technology.

gold and silver nanoparticles；mimic enzyme nanomaterials；colorimetric sensors；food testing

O652

A

1000–6613（2017）01–0020–09

10.16085/j.issn.1000-6613.2017.01.003

2016-06-07；修改稿日期：2016-09-03。

太原理工大學(xué)青年基金（2015QN033）及國家自然科學(xué)基金青年基金（201605111）項(xiàng)目。

呂佳（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娀瘜W(xué)傳感器的構(gòu)建及應(yīng)用。聯(lián)系人：張冰，講師，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榧{米傳感器。E-mail：zhangbing01@tyut.edu.cn。