韓逸陶，李可敬，羅 菲，黎 睿，李春花，謝 剛

質(zhì)量安全

識(shí)別元件在糧食真菌毒素檢測(cè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

韓逸陶，李可敬，羅 菲，黎 睿，李春花，謝 剛

（國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院，北京 100037）

真菌毒素是造成糧食污染的重要因素之一，是全球糧食安全領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)與熱點(diǎn)，發(fā)展快速、精準(zhǔn)、低廉、方便的真菌毒素檢測(cè)技術(shù)對(duì)保障糧食安全具有重要意義。基于生物傳感分析的真菌毒素檢測(cè)技術(shù)，識(shí)別元件的特異性和選擇性至關(guān)重要，是良好分析性能的先決條件。系統(tǒng)梳理近年來主要識(shí)別元件類型，對(duì)基于識(shí)別元件的生物傳感分析技術(shù)在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用與現(xiàn)階段存在的問題進(jìn)行分析和綜述，并展望其在真菌毒素分析領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，以期為真菌毒素檢測(cè)相關(guān)研究和安全監(jiān)管提供參考和啟發(fā)。

真菌毒素；糧食；識(shí)別元件；生物傳感；研究進(jìn)展

糧食是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資。真菌毒素[1]是真菌在適宜條件下產(chǎn)生的有毒次級(jí)代謝產(chǎn)物，在糧食生產(chǎn)、儲(chǔ)存、加工和流通等環(huán)節(jié)廣泛存在，具有污染廣、種類多、危害重、毒性強(qiáng)等特點(diǎn)[2-3]。據(jù)中國(guó)工程院權(quán)威發(fā)布的《中國(guó)食品安全現(xiàn)狀、問題及對(duì)策戰(zhàn)略研究》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年被真菌毒素污染的糧食有3 100多萬噸，約占年總產(chǎn)量的6.2%，損失約達(dá)850多億元。在迄今發(fā)現(xiàn)的400多種真菌毒素[2]中，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮、黃曲霉毒素、伏馬毒素和T-2毒素是我國(guó)糧食污染較為嚴(yán)重的真菌毒素種類。通過研究發(fā)現(xiàn)，真菌毒素主要通過被污染的糧食和受污染飼料喂養(yǎng)的動(dòng)物所提供的動(dòng)物性食品進(jìn)入人類食物鏈，對(duì)人畜產(chǎn)生遺傳毒性、細(xì)胞毒性、免疫毒性和致腫瘤毒性[3]。近年來，由真菌毒素引起的糧食安全問題日益引起世界各國(guó)的高度關(guān)注，包括我國(guó)[4]在內(nèi)有超過100個(gè)國(guó)家對(duì)糧食中的真菌毒素制定了限量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)聯(lián)合國(guó)食品添加劑專家委員會(huì)也規(guī)定了人體對(duì)各種真菌毒素及其衍生物的每日最大耐受攝入量。因此發(fā)展準(zhǔn)確、快速、高效的糧食真菌毒素檢測(cè)技術(shù)尤為重要。

本文通過對(duì)糧食真菌毒素的不同檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，介紹了基于目標(biāo)識(shí)別-信號(hào)轉(zhuǎn)換的生物傳感分析法，重點(diǎn)對(duì)近年來報(bào)道的不同種類識(shí)別元件及在其基礎(chǔ)上建立的生物傳感檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行綜述，系統(tǒng)梳理其在糧食真菌毒素檢測(cè)的應(yīng)用進(jìn)展情況，為糧食真菌毒素檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展提供一定參考。

1 糧食真菌毒素檢測(cè)技術(shù)

目前人們已經(jīng)掌握了多種分析技術(shù)對(duì)糧食真菌毒素進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)不同的分析原理，有通過待測(cè)目標(biāo)物或樣品固有性質(zhì)進(jìn)行分析的，主要包括儀器分析法、無損檢測(cè)法，有通過引入識(shí)別分子經(jīng)與目標(biāo)物作用后產(chǎn)生信號(hào)而進(jìn)行分析的，最具代表的為生物傳感分析法。

1.1 儀器分析法

儀器分析法[5-6]是通過真菌毒素在固定相與流動(dòng)相間分配系數(shù)的差異而進(jìn)行的分離分析方法，在我國(guó)糧食真菌毒素的檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛。較早出現(xiàn)的為薄層色譜法，目前主要有液相色譜法、氣相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等。儀器分析法是一種有效的確證方法，具有準(zhǔn)確度高、定量限低等優(yōu)點(diǎn)。但該方法的樣品前處理復(fù)雜，對(duì)操作人員技術(shù)要求高，儀器設(shè)備昂貴，且目標(biāo)物多限定在對(duì)紫外吸收或熒光有響應(yīng)的真菌毒素種類。鑒于谷物等糧食檢測(cè)具有日常檢樣量大、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)，常規(guī)儀器分析法難以滿足短時(shí)間、大量樣品現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的需求。

1.2 無損檢測(cè)法

無損檢測(cè)技術(shù)[7]是在不破壞樣品的情況下，利用樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷所引起的光、聲、電、熱、磁等反應(yīng)的變化，結(jié)合現(xiàn)代信息處理技術(shù)而進(jìn)行的檢測(cè)，主要包括近紅外光譜法、高光譜圖像法、電子鼻等。由于無損檢測(cè)技術(shù)利用化學(xué)計(jì)量學(xué)建立檢測(cè)對(duì)象的相關(guān)關(guān)系，因此檢測(cè)結(jié)果及精度易受樣品狀態(tài)和待測(cè)物含量等因素影響，檢測(cè)機(jī)制有待進(jìn)一步分析與驗(yàn)證，目前多作為真菌毒素定性篩查的方法，定量檢測(cè)的研究還不成熟，限制其在糧食檢測(cè)中的應(yīng)用。

1.3 生物傳感分析法

生物傳感分析[8-9]是通過引入識(shí)別分子，經(jīng)與目標(biāo)物作用后產(chǎn)生信號(hào)進(jìn)行分析，兩個(gè)過程必不可少。其一是目標(biāo)物的識(shí)別過程，即待測(cè)物真菌毒素與生物活性分子發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而特異性結(jié)合的過程，通過敏感識(shí)別元件實(shí)現(xiàn)；其二是信號(hào)的輸出過程，即將真菌毒素-識(shí)別元件共同產(chǎn)生的生物學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化或放大為可定性/定量檢測(cè)的光、電、磁、聲、熱等信號(hào)，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換放大元件實(shí)現(xiàn)。生物傳感技術(shù)因分析速度快、選擇性高、成本低且操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)在線篩查與定量監(jiān)測(cè)大量樣本，目前已廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)領(lǐng)域[8-9]。生物傳感過程中識(shí)別元件的特異性和選擇性至關(guān)重要，是關(guān)系檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性、靈敏度、檢測(cè)限、穩(wěn)定性等多項(xiàng)傳感性能指標(biāo)的先決條件。

2 識(shí)別元件在糧食真菌毒素檢測(cè)中的研究進(jìn)展

根據(jù)目前糧食中真菌毒素檢測(cè)的研究與應(yīng)用，常用的識(shí)別元件大致可分為免疫抗體、分子印跡、核酸適配體、多肽等四類。

2.1 免疫抗體

在上述識(shí)別元件中，應(yīng)用最為廣泛的就是免疫抗體。免疫分析法[10-11]是利用抗體與抗原或半抗原之間的選擇性反應(yīng)而建立的，主要包括酶聯(lián)免疫吸附法技術(shù)、膠體金免疫層析技術(shù)、熒光免疫分析技術(shù)時(shí)間分辨熒光免疫分析技術(shù)以及其他光學(xué)免疫分析技術(shù)和電化學(xué)免疫分析技術(shù)等。免疫分析法具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、快速簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，目前我國(guó)糧食真菌毒素快檢市場(chǎng)相繼涌現(xiàn)了酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒、膠體金快速檢測(cè)卡和熒光/時(shí)間分辨熒光免疫檢測(cè)卡等產(chǎn)品[7]。由于酶聯(lián)免疫吸附試劑盒需要制作標(biāo)準(zhǔn)曲線并使用酶標(biāo)儀，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和人員要求較高、耗時(shí)較長(zhǎng)，正逐漸被基于膠體金和熒光/時(shí)間分辨熒光材料的免疫速測(cè)產(chǎn)品替代[11]，相關(guān)產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)糧食中真菌毒素的定量/半定量分析以及多種真菌毒素的同時(shí)篩查。

免疫分析法及產(chǎn)品雖然展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，但其在實(shí)際研究及應(yīng)用過程中仍具有一定局限性：（1）依賴于活體免疫過程篩選的抗體，耗時(shí)長(zhǎng)、價(jià)格高；（2）不同批次獲得的抗體難以保證高質(zhì)和穩(wěn)定的親和性能；（3）酶與抗體的化學(xué)結(jié)合可能導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定的隨機(jī)交聯(lián)分子，存在假性結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)。為了克服上述問題，研究人員從基因工程抗體改造入手，將篩選對(duì)象從重組抗體片段的抗原結(jié)合片段和單鏈可變片段擴(kuò)展為單克隆抗體[12]。單克隆抗體也被稱為納米抗體，是由單個(gè)單體可變抗體結(jié)構(gòu)域組成的抗體片段，相比抗原結(jié)合片段和單鏈可變片段，納米抗體具有更高的穩(wěn)定性、特異性和溶解性，易于基因編輯，重折疊能力更強(qiáng)。TANG X Q等[13]利用納米抗體設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)型壓力依賴的免疫傳感器，成功用于小麥中鐮刀菌烯醇類真菌毒素的檢測(cè)。TANG Z W等[14]通過納米抗體-堿性磷酸酶融合蛋白技術(shù)，開發(fā)了一種基于聚偏氟乙烯膜的斑點(diǎn)免疫測(cè)定法，對(duì)谷物中的真菌毒素實(shí)現(xiàn)了一步可視化檢測(cè)。PAN D等[15]基于納米抗體和碳納米材料，建立了一種便捷、靈敏的電化學(xué)直接免疫分析方法，用于小麥中黃曲霉毒素B1的檢測(cè)。盡管納米抗體具有克服傳統(tǒng)抗體的潛在優(yōu)勢(shì)，但篩選獲得高質(zhì)量納米抗體仍是當(dāng)前的技術(shù)挑戰(zhàn)，制約了其在真菌毒素檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用。

2.2 分子印跡

分子印跡技術(shù)[12,16]是指以目標(biāo)分子或其結(jié)構(gòu)類似物為模板分子，經(jīng)共價(jià)或非共價(jià)鍵與功能單體預(yù)組裝后，通過聚合反應(yīng)在模板分子周圍形成高度交聯(lián)的三維網(wǎng)狀聚合物的技術(shù)。分子印跡聚合物具有構(gòu)效可設(shè)計(jì)性、專一識(shí)別性和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。目前，在糧食真菌毒素分析方面，分子印跡技術(shù)多應(yīng)用于樣品前處理中，有望取代傳統(tǒng)的免疫親和柱，在實(shí)現(xiàn)特異性分離、凈化和富集的同時(shí)，還可降低樣品前處理成本和操作條件要求。1994年SELLERGREN B等[16]首次將分子印跡材料應(yīng)用于固相萃取，奠定了分子印跡固相萃取技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。到目前為止，分子印跡技術(shù)被發(fā)展為分子印跡固相萃取、分子印跡微固相萃取、磁分子印跡固相萃取和分子印跡攪拌棒吸附萃取等多種技術(shù)方法[17]。YANG Y K等[18]采用溶膠-凝膠法在硅球表面聚合制備了展青霉素核殼型分子印跡微球，并以此建立了基于在線分子印跡固相萃取柱的液相色譜檢測(cè)方法。DIAZ-BAO M等[19]建立了一種簡(jiǎn)便、快速的分子印跡整體柱攪拌棒制備方法，即在分子印跡本體聚合體系中直接添加四氧化三鐵顆粒后再進(jìn)行聚合，無需使用現(xiàn)成攪拌子，該聚合材料可用于萃取嬰幼兒配方奶粉及谷物食品中的黃曲霉毒素。

此外，分子印跡技術(shù)還被廣泛用于真菌毒素傳感檢測(cè)領(lǐng)域[12,17]，包括電化學(xué)、光學(xué)及壓電等多種信號(hào)輸出形式的傳感器。研究表明，在制備分子印跡聚合物時(shí)引入納米材料，可顯著提升其結(jié)合能力和動(dòng)力學(xué)效能[20-22]。JIANG M J等[20]將金納米顆粒與對(duì)氨基苯硫酚通過電聚合，在金電極表面形成分子印跡-金屬框架膜，進(jìn)而建立用于檢測(cè)黃曲霉毒素B1的分子印跡電化學(xué)傳感器。MAO L B等[21]利用石墨烯氧化物-硫化鎘量子點(diǎn)復(fù)合物制備分子印跡材料，設(shè)計(jì)了光電化學(xué)傳感器用于玉米中伏馬毒素B1的檢測(cè)。GU Y等[22]利用金納米顆粒摻雜分子印跡層與共價(jià)有機(jī)骨架形成的復(fù)合物，建立了一種用于檢測(cè)稻谷和小麥中黃曲霉毒素B1的石英晶體微天平。

目前可商用的真菌毒素分子印跡產(chǎn)品仍然有限[17]，主要由于以下三個(gè)原因：（1）多數(shù)分子印跡聚合物的選擇性和結(jié)合親和力仍普遍較低，未來需要開發(fā)更多可提高材料與真菌毒素特異性的分子印跡制備方法；（2）在真菌毒素樣品前處理方面，分子印跡聚合物普遍采用本體聚合的方法進(jìn)行合成，較少結(jié)合基于納米材料和表面材料的分子印跡制備方法；尚未出現(xiàn)針對(duì)水溶性真菌毒素的水相容性分子印跡材料的合成及應(yīng)用；吸附效率高且操作簡(jiǎn)單的磁分子印跡固相萃取法和在線分子印跡固相萃取法應(yīng)用較少。（3）在傳感設(shè)計(jì)方面，需靈活應(yīng)用納米技術(shù)及表面化學(xué)，通過減小分子印跡殼層厚度，將納米材料及多孔結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于分子印跡層與電極表面之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及使用比率熒光法定量等方法，進(jìn)一步提高方法靈敏度與穩(wěn)定性。

2.3 核酸適配體

核酸適配體[23]是通過指數(shù)富集配基系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)從寡核苷酸序列庫中篩選獲得的對(duì)靶物質(zhì)具有高親和力的單鏈寡核苷酸片段。作為一類新型識(shí)別元件，核酸適配體與靶標(biāo)物的相互誘導(dǎo)適應(yīng)性識(shí)別作用，既依賴于靶分子與適配體空間結(jié)構(gòu)的匹配性，又需要?dú)滏I、靜電吸引等多種作用力，該機(jī)制使得其辨別分子結(jié)構(gòu)的能力達(dá)到原子水平[24]。與傳統(tǒng)天然抗體相比，這種特殊的“化學(xué)抗體”具有篩選條件溫和、批間差異小、親和力高、制備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，尤其適于分離結(jié)構(gòu)相似或易產(chǎn)生交叉反應(yīng)的物質(zhì)。

自從2008年CRUZ-AGUADO J A等[25]首次篩選得到赭曲霉毒素A的適配體，到目前為止已篩選獲得了多種真菌毒素對(duì)應(yīng)的核酸適配體[26]，并廣泛用于真菌毒素的檢測(cè)分析[24,27]。適配體具有良好的生物相容性，可與金屬納米材料、石墨類材料、上轉(zhuǎn)換材料以及磁性納米材料等先進(jìn)功能材料發(fā)生結(jié)合或修飾[9]，這種特性有助于適配體的固定化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，顯著提升生物傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性等分析性能。WANG F Y等[28]利用上轉(zhuǎn)換納米材料與金納米顆粒產(chǎn)生的生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，構(gòu)建了基于單粒子檢測(cè)的黃曲霉毒素B1生物傳感器。GE J J等[29]通過在自組裝的脫氧核糖核酸納米管上引入不同配體，設(shè)計(jì)了電化學(xué)和電化學(xué)發(fā)光兩種傳感器用于定量分析黃曲霉毒素B1。

核酸適配體的靈活性和自由性，使其可在芳香環(huán)的堆疊、靜電、范德華力和氫鍵等的作用下，折疊形成如假結(jié)、發(fā)卡、鳥嘌呤四聚體、凸環(huán)等三維空間結(jié)構(gòu)來識(shí)別和結(jié)合目標(biāo)真菌毒素，同時(shí)還易于集成到多種不同形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換元件 中[9,24]。根據(jù)信號(hào)輸出方式的不同，可分為比色適配體傳感器、熒光適配體傳感器、電化學(xué)適配體傳感器、電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器以及表面增強(qiáng)拉曼適配體傳感器等。SEOK Y等[30]基于脫氧核酶-血紅素/適配體復(fù)合物開發(fā)了黃曲霉毒素B1誘導(dǎo)脫氧核酶結(jié)構(gòu)變化的比色傳感器；ZHANG J等[31]采用脫氧核糖核酸支架-銀納米簇復(fù)合物，利用核酸雜交作用和鳥嘌呤四聚體結(jié)構(gòu)，建立熒光適配體傳感器用于赭曲霉毒素A和黃曲霉毒素B1的同時(shí)檢測(cè)，該方法在小麥、稻谷和玉米等多種糧食作物的添加回收實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了良好的性能；JALALIANA S H等[32]基于適配體發(fā)卡結(jié)構(gòu)、金納米顆粒以及核酸的雜交作用，開發(fā)了黃曲霉毒素M1的電化學(xué)傳感器；LI A K等[33]設(shè)計(jì)了基于金納米星與核-銀納米粒子復(fù)合材料的表面增強(qiáng)拉曼傳感器，用于檢測(cè)黃曲霉毒素B1。

目前基于適配體的真菌毒素檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還面臨著一定瓶頸：（1）真菌毒素的適配體種類單一，局限于曲霉和鐮刀菌屬等少數(shù)真菌毒素類型，亟需補(bǔ)充真菌毒素適配體種類；（2）已獲得的真菌毒素適配體特異性和穩(wěn)定性較差，需提升適配體的篩選效率與適用性；（3）實(shí)際糧食樣品基質(zhì)復(fù)雜，給檢測(cè)的高精準(zhǔn)性帶來一定難度，需要開發(fā)針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)用性高的適配體前處理技術(shù)。

2.4 多肽

多肽是天然或合成的氨基酸聚合短鏈，通過肽鍵連接在一起，其與蛋白質(zhì)具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，具有穩(wěn)定性高、易修飾、化學(xué)通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。多肽可替代抗體和簡(jiǎn)單的生物受體與小分子結(jié)合，提高生物傳感器的分析性能。借助計(jì)算建模程序，可獲得不同真菌毒素的特定多肽配體[12]。從第二代肽庫中構(gòu)建的噬菌體展示多肽，具有更高的結(jié)合親和力。利用噬菌體展示技術(shù)[34]來篩選真菌毒素模擬表位, 模擬肽可用于替代真菌毒素建立無毒無害的分析方法。WANG Y R等[35]從噬菌體隨機(jī)八肽庫中，用抗黃曲霉毒素抗體為配體，逐輪減少抗體包被濃度，最終淘篩出五個(gè)表位模擬肽，用于替代真菌毒素，建立免疫吸附反應(yīng)檢測(cè)總黃曲霉毒素含量。HE Q H等[36]用抗玉米赤霉烯酮抗體從噬菌體隨機(jī)七肽庫中，經(jīng)三輪淘篩得到兩個(gè)替代玉米赤霉烯酮的模擬肽序列。除了噬菌體展示多肽，化學(xué)合成的短肽也同樣具有特異性結(jié)合真菌毒素的能力。TRIA S A等[37]和THYPARAMBIL A A等[38]利用含12個(gè)氨基酸的短肽構(gòu)建了多種檢測(cè)赭曲霉毒素A的光學(xué)和電化學(xué)傳感器。然而，由于對(duì)多肽識(shí)別真菌毒素中所涉及的相互作用了解有限，設(shè)計(jì)具有高親和性的新型多肽受體仍具有挑戰(zhàn)，因此目前僅有少數(shù)多肽序列被成功用作真菌毒素的識(shí)別元件。

3 識(shí)別元件在糧食真菌毒素檢測(cè)中發(fā)展的前景與展望

本綜述重點(diǎn)介紹了近幾年不同識(shí)別元件在糧食真菌毒素檢測(cè)方面的研究進(jìn)展，特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性高的識(shí)別元件對(duì)提升檢測(cè)性能至關(guān)重要。相比傳統(tǒng)儀器分析方法，基于識(shí)別元件的真菌毒素生物傳感檢測(cè)技術(shù)更加適用于糧食收儲(chǔ)和監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)的快速、高效、方便、低廉的檢測(cè)需求，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍面臨諸多挑戰(zhàn)：（1）文中介紹的四類識(shí)別元件，除免疫抗體外，其他元件多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，鮮有相應(yīng)的成熟市售產(chǎn)品，亟待擴(kuò)充實(shí)用化識(shí)別元件的種類，開發(fā)小型便攜式產(chǎn)品用于糧食安全監(jiān)測(cè)；（2）糧食真菌毒素檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性最為重要，應(yīng)大力提升識(shí)別元件的篩選和制備技術(shù)，克服交叉反應(yīng)和假性結(jié)果，獲得高特異性與高選擇性的識(shí)別分子，建立更加多元化的真菌毒素識(shí)別元件庫；（3）針對(duì)不同識(shí)別元件的特點(diǎn)，建立針對(duì)性強(qiáng)的前處理方法，消除基質(zhì)效應(yīng)的非特異性吸附干擾，以適用于不同糧食種類的檢測(cè)；（4）目前已報(bào)道的真菌毒素識(shí)別元件對(duì)象單一，少有可檢測(cè)多目標(biāo)物的元件類型，需著力研發(fā)同時(shí)檢測(cè)多種真菌毒素的識(shí)別元件；（5）對(duì)于基于識(shí)別元件的真菌毒素成熟檢測(cè)產(chǎn)品，目前我國(guó)仍缺乏公正、客觀、統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系與機(jī)制，以促進(jìn)糧食真菌毒素檢測(cè)行業(yè)有序發(fā)展。

現(xiàn)有常規(guī)分析方法已無法滿足糧食及其制品在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、加工和流通各環(huán)節(jié)的對(duì)真菌毒素污染的高效檢測(cè)和安全監(jiān)管要求，快速、簡(jiǎn)單、高效、便攜必將成為糧食真菌毒素檢測(cè)的趨勢(shì)，基于識(shí)別元件的生物傳感分析技術(shù)在其中扮演了重要的角色，其發(fā)展與應(yīng)用無疑將對(duì)我國(guó)糧食安全與質(zhì)量控制產(chǎn)生重要影響。在未來的真菌毒素檢測(cè)研究中，期望發(fā)掘和開發(fā)出更多新的識(shí)別元件、檢測(cè)方法以及相關(guān)產(chǎn)品與設(shè)備，提高檢測(cè) 的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，開辟糧食真菌毒素檢測(cè)的新領(lǐng)域。

[1] SCHATZMAYR G, ZEHNER F, TAUBEL M, et al. Microbiologicals for deactivating mycotoxins[J]. Molecular Nutrition and Food Research, 2006, 50(6): 543-551.

[2] BENNETT J W, KLICH M. Mycotoxins[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2003, 16(3): 497-516.

[3] SCHATZMAYR G, STREIT E. Global occurrence of mycotoxins in the food and feed chain: facts and figures[J]. World Mycotoxin Journal, 2013, 6: 213-222.

[4] 原中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì), 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量: GB 2761—2017[S].

[5] GIROLAMO A D, CIASCA B, STROKA J, et al. Performance evaluation of LC-MS/MS methods for multi-mycotoxin determination in maize and wheat by means of international proficiency testing[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2017, 86: 222-234.

[6] ZHU Y, HASSAN Y I, SHAO S Q, et al. Employing immuno- affinity for the analysis of various microbial metabolites of the mycotoxindeoxynivalenol[J]. Journal of Chromatography A, 2018, 1556: 81-87.

[7] 梁毅, 康炯. 糧油產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2019, 10(4): 848-853.

[8] XUE H H, ZHANG Y X, YU W C, et al. Recent advances in aflatoxin B1detection based on nanotechnology and nanomaterials- A review[J]. Analytica Chimica Acta, 2019, 1069: 1-27.

[9] 王嫦嫦, 馬良, 劉微, 等. 基于先進(jìn)材料的適配體傳感器在真菌毒素快速檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2020, DOI: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20190507.1830.040. html (網(wǎng)絡(luò)首發(fā)版).

[10] WANG X, NIESSNER R, TANG D P, et al. Nanoparticle-based immunosensors and immunoassays for aflatoxins[J]. Analytica Chimica Acta, 2016, 912: 10-23.

[11] 王文珺, 葉金, 孫雙艷, 等. 糧食污染物的快速檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2018, 9(21): 5552-5558.

[12] ALHAMOUDA Y, YANG D T, KENSTON SS F, et al. Advances in biosensors for the detection of ochratoxin A: bio-receptors, nanomaterials, and their applications[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 141: 111418-111438.

[13] TANG X Q, WU J, WU W Q, et al. Competitive-type pressure-dependent immunosensor for highly sensitive detection of diacetoxyscirpenol in wheat via monoclonal antibody[J]. Analytical Chemistry, 2020, DOI: 10. 1021/acs. analchem. 9b03933.

[14] TANG Z W, WANG X R, LV J W, et al. One-step detection of ochratoxin A in cereal by dot immunoassay using a nanobody- alkaline phosphatase fusion protein[J]. Food Control, 2018, 92: 430-436.

[15] PAN D, LI G H, HU H Z, et al. Direct immunoassay for facile and sensitive detection of small molecule aflatoxin B1based on nanobody[J]. Chemistry - A European Journal, 2018, 24(39): 9869-9876.

[16] SELLERGREN B. Direct drug determination by selective sample enrichment on an imprinted polymer[J]. Analytical Chemistry, 1994, 66(9): 1578-1582.

[17] 柴銀皎, 李響敏, 熊勇華, 等. 分子印跡聚合物在真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工, 2018, 44(1): 269-279.

[18] YANG Y K, LI Q Q, FANG G Z, et al. Preparation and evaluation of novel surface molecularly imprinted polymers by sol-gel process for online solidphase extraction coupled with high performance liquidchromatography to detect trace patulin in fruit derived products[J]. RSC Advances, 2016, 6 (59): 54510- 54517.

[19] DIAZ-BAO M, REGAL P, BARREIRO R, et al. A facile method for the fabrication of magnetic molecularly imprinted stir-bars: a practical example with aflatoxins in baby foods[J]. Journal of Chromatography A, 2016, 1471: 51-59.

[20] JIANG M J, BRAIEK M, FLOREA A, et al. Aflatoxin B1detection using a highly-sensitive molecularly imprinted electrochemical sensor based on an electropolymerized metal organic framework[J]. Toxins, 2015, 7(9): 3540-3553.

[21] MAO L B, JI K L, YAO L L, et al. Molecularly imprinted photoelectrochemical sensor for fumonisin B1based on GO- CdS heterojunction[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 127: 57-63.

[22] GU Y, WANG Y N, WU X M, et al. Quartz crystal microbalance sensor based on covalent organic framework composite and molecularly imprinted polymer of poly(o-aminothiophenol) with gold nanoparticles for the determination of aflatoxin B1[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2019, 291: 293-297.

[23] LIU J W, CAO Z H, LU Y. Functional nucleic acid sensors[J]. Chemical Reviews, 2009, 109(5): 1948-1998.

[24] TAN W H, DONOVAN M J, JIANG J H. Aptamers from cell- based selection for bioanalytical applications[J]. Chemical Reviews, 2013, 113(4): 2842-2862.

[25] CRUZ-AGUADO J A, PENNER G. Fluorescence polarization based displacement assay for the determination of small molecules with aptamers[J]. Analytical Chemistry, 2008, 80(22): 8853-8855.

[26] 楊錫輝, 孔維軍, 楊美華, 等. 適配子識(shí)別技術(shù)在真菌毒素快速分析中的應(yīng)用[J]. 分析化學(xué), 2013, 41(2): 297-306.

[27] 杜兵耀, 文芳, 王加啟, 等. 核酸適配體技術(shù)在食品中霉菌毒素檢測(cè)的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(17): 230-235.

[28] WANG F Y, HAN Y M, WANG S M, et al. Single-particle LRET aptasensor for the sensitive detection ofaflatoxin B1with upconversion nanoparticles[J]. Analytical Chemistry, 2019, 91: 11856-11863.

[29] GE J J, ZHAO Y, LI C L, et al. Versatile electrochemiluminescence and electrochemical “on-off” assays of methyltransferases and aflatoxin B1based on a novel multifunctional DNA nanotube[J]. Analytical Chemistry, 2019, 91(5): 3546-3554.

[30] SEOK Y, BYUN J Y, SHIM W B, et al. A structure-switchable aptasensor for aflatoxin B1detection based on assembly of an aptamer/split DNAzyme[J]. Analytica Chimica Acta, 2015, 886: 182-187.

[31] ZHANG J, XIA Y K, CHEN M, et al. A fluorescent aptasensor based on DNA-scaffoldedsilver nanoclusters coupling with Zn(II)-ion signal-enhancement for simultaneous detection of OTA and AFB1[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 235: 79-85.

[32] JALALIANA S H, RAMEZANI M, DANESH N M, et al. A novel electrochemical aptasensor for detection of aflatoxin M1based ontarget-induced immobilization of gold nanoparticles on the surface of electrode[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 117: 487-492.

[33] LI A K, TANG L J, SONG D, et al. A SERS-active sensor based on heterogeneous gold nanostar core-silver nanoparticle satellite assemblies for ultrasensitive detection of aflatoxin B1[J]. Nanoscale, 2016, 8: 1873-1878.

[34] 劉娜, 武愛波. 真菌毒素快速檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2014, 5(7): 1965-1970.

[35] WANG Y R, WANG H, LI P W, et al. Phage-displayed peptide that mimics aflatoxins and its application in immunoassay[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(10): 2426-2433.

[36] HE Q H, XU Y, HUANG Y H, et al. Phage-displayed peptides that mimic zearalenone and its application in immunoassay[J]. Food Chemistry, 2011, 126(3): 1312-1315.

[37] TRIAS A, LOPEZ-FERBER D, GONZALEZ C, et al. Microfabricated biosensor for the simultaneous amperometric and luminescence detection and monitoring of ochratoxin A[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2016, 79: 835-842.

Research advances in the application of recognition elements in the detection of mycotoxins in grains

HAN Yi-tao, LI Ke-jing, LUO Fei, LI Rui, LI Chun-hua, XIE Gang

(Academy of National Food and Strategic Reserves Administration, Beijing 100037, China)

Mycotoxin contamination is one of the key elements arousing grain safety problems and challenges, which are thus the increasingly focus- and hot-spot research area at global level. Hence, the development of fast-time, high-accuracy, low-cost, and simple-operation detection methods for monitoring mycotoxin is critical to the guarantee of grains afety and quality. During the whole process of biosensor, specificity and selectivity of recognition elements is prerequisite for the excellent analytical performance. This paper summarized the forms of major recognition elements reported in previous publications in the last few years, and reviewed the application of biosensors based on recognition elements in monitoring mycotoxins, and the main problems existing in this researching stage were also proposed, which could provide novel ideas and new sights into the development of related studies.

mycotoxins; grain; recognition element; biosensing; research advance

TS207.3

A

1007-7561(2020)03-0112-06

10.16210/j.cnki.1007-7561.2020.03.017

2020-02-15

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFC1602703和2019YFC1606600）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（ZX1919）

韓逸陶，1987年出生，女，博士，助理研究員，研究方向?yàn)榧Z食質(zhì)量安全檢測(cè).

謝剛，1974年出生，男，博士，研究員，研究方向?yàn)榧Z食質(zhì)量安全.

（組稿：林家永）