王東鵬，葉 誠(chéng)，廖小麗

（武漢海關(guān)技術(shù)中心，武漢 430050）

0 引言

“民以食為天，食以安為先”，隨著食品工業(yè)在全球工業(yè)生產(chǎn)力的推動(dòng)下發(fā)展規(guī)模迅速擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外的食品安全事件也頻繁發(fā)生，北美新鮮菠菜和胡蘆巴芽急性大腸桿菌感染，導(dǎo)致多數(shù)感染者出現(xiàn)腎功能衰竭甚至死亡[1-2]，食品安全不僅危害人類身體健康，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)也造成了巨大損失，據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，2011年大腸桿菌O104:H4爆發(fā)對(duì)德國(guó)經(jīng)濟(jì)造成近13億美元的損失[3]。食品安全已成為全球公共衛(wèi)生話題[4-5]。

食品安全涉及食品的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，有效解決食品安全問(wèn)題需要對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控，任一過(guò)程疏忽都可能引發(fā)重大食品安全事故。食品安全檢測(cè)與分析是監(jiān)督食品安全和控制食品污染的重要手段，由于食品種類多樣、組分復(fù)雜和雜質(zhì)繁多，對(duì)食品中有害物質(zhì)、非法添加劑和殘留物等高效快速、準(zhǔn)確可靠的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)成為當(dāng)下分析的主要難點(diǎn)之一[6-7]。傳統(tǒng)的食品安全檢測(cè)技術(shù)?；趦x器分析，如核磁共振、紅外光譜、原子吸收光譜法、熒光光譜法、免疫色譜法[8-9]、高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜法(GC)、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)和氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[10-11]等，這些技術(shù)雖具有高靈敏度、高分離效率、適用范圍廣和定性定量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)[12]，但仍具有一定的局限性，如需要昂貴的大型儀器、樣本前處理復(fù)雜且周期較長(zhǎng)、試劑的消耗多，同時(shí)需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢測(cè)分析，因此迫切需要研制出可以滿足現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)快速、高效便攜和可在線檢測(cè)食品的技術(shù)和方法[7]。

微流控芯片，又稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)，是依靠表面張力、流體阻力、能量耗散等一系列特殊效果來(lái)控制流體流向、縮短反應(yīng)時(shí)間的微型實(shí)驗(yàn)室[7,13-14]。微流控芯片將分析化學(xué)、材料學(xué)、電子科學(xué)、機(jī)械科學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域涉及的樣品前處理、分離和檢測(cè)等過(guò)程集成到小型芯片上，有利于實(shí)現(xiàn)樣品前處理和檢測(cè)分析的自動(dòng)化、集成化、小型化、低消耗、高效率和便攜化[7,15-16]。與傳統(tǒng)方法相比，微流控技術(shù)滿足了現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)的需求，且一定程度克服了培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、前處理復(fù)雜的缺點(diǎn)，其具有的小型化、高通量、快速、集成化和消耗少等優(yōu)點(diǎn)，已被各領(lǐng)域科學(xué)家充分利用[17-18]。因此，綜合分析微流控芯片在農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展和消費(fèi)者安全具有一定的指導(dǎo)意義。

1 微流控芯片在農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1 食品成分檢測(cè)

微流控芯片因具有低成本、高靈敏度、微量在線檢測(cè)和高效便攜等優(yōu)點(diǎn)[19]，已成功應(yīng)用于水果、飲料、茶葉、啤酒和食鹽成分的檢測(cè)。智能手機(jī)與微流控芯片結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)圖片信息采集、識(shí)別和分析，可以簡(jiǎn)捷、快速、在線檢測(cè)水果中葡萄糖、果糖和維生素C的含量，對(duì)葡萄糖的檢測(cè)限為1.0 mmol/L[20-21]。紙基微流控芯片-電流法也可用于葡萄糖的檢測(cè)，它將葡萄糖氧化酶固定在纖維基紙盤上，利用二茂鐵羧酸作為葡萄糖催化氧化的調(diào)節(jié)劑，形成電流型葡萄糖生物傳感器。由于紙盤具有良好的親水性，有利于維持葡萄糖氧化酶的催化活性。該傳感器已成功應(yīng)用于不同蘇打飲料中葡萄糖的測(cè)定，檢測(cè)限為0.18 mmol/L，結(jié)果與HPLC法接近[22]?；诩埢⒘骺匦酒瑒?dòng)力學(xué)匹配法快速測(cè)定茶葉中總多酚(total polyphenol content，TPC)含量，結(jié)果表明，該裝置可在10 min內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，在10～100 mg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(r＞0.9955)，與傳統(tǒng)的福林-西奧卡特法(folin-ciocalteu，F(xiàn)C)相比，它的檢測(cè)結(jié)果與FC法相當(dāng)，但樣品和試劑消耗量減少了2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。紙基微流控芯片動(dòng)力學(xué)匹配法特別適用于茶葉生產(chǎn)過(guò)程中TPC變化的在線監(jiān)測(cè)[23]。

啤酒是世界上僅次于水和茶之后的第三大常用飲料[24]，啤酒中乙醇含量常用來(lái)評(píng)價(jià)啤酒的真實(shí)性?；谄胀ㄞk公用紙研制的乙醇檢測(cè)裝置，通過(guò)優(yōu)化pH、酶、濃度及工作電位等參數(shù)后，檢測(cè)4種不同類型啤酒（Pilsner、Weiss、Lager、和無(wú)醇啤酒）中乙醇含量，結(jié)果表明乙醇檢測(cè)限為0.52 mmol/L，定量限為10 mmol/L[25]。

紙基微流控芯片還可用于其他成分的檢測(cè)，如3D紙基微流控芯片測(cè)定抗壞血酸，通過(guò)不同方法固定試劑于器件，可以有效地避免試劑間相互影響[26]?；诿逌炀€進(jìn)樣通道、過(guò)濾區(qū)、檢測(cè)區(qū)和“開(kāi)關(guān)元件”開(kāi)發(fā)的新型3D紙基微流控芯片，可用于食鹽中碘酸根離子(IO3-)的在線過(guò)濾和測(cè)定，IO3-在5～250 μmol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，檢測(cè)限為2.3 μmol/L[26]。此外，基于直鏈淀粉和碘的顏色反應(yīng)制作的紙基微流控芯片可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水稻中直鏈淀粉含量[27]。

1.2 農(nóng)藥殘留檢測(cè)

食源性疾病作為一類常見(jiàn)疾病，是全球需要積極應(yīng)對(duì)的重要話題[28]，中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)藥使用相當(dāng)廣泛。農(nóng)藥在防治蟲害、提高農(nóng)作物產(chǎn)量方面發(fā)揮著不可忽視的作用[29]。然而近年來(lái)中國(guó)食源性農(nóng)藥中毒發(fā)病人數(shù)卻逐年增多[30-31]。因此，研制高效、便捷、實(shí)時(shí)測(cè)定農(nóng)藥殘留的檢測(cè)技術(shù)在保證消費(fèi)者健康安全方面尤為重要[32]。目前微流控芯片技術(shù)已成功應(yīng)用于水樣、蔬菜、水果中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留物的檢測(cè)。

有機(jī)磷農(nóng)藥因能抑制乙酰膽堿酯酶(acetyl cholinesterase，AChE)，使乙酰膽堿積聚而引發(fā)急性毒性[33]，基于乙酰膽堿酯酶抑制而研制的有機(jī)磷農(nóng)藥庫(kù)侖檢測(cè)微流控芯片，適用于多種蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥的微量檢測(cè)，該裝置因成本低廉、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、便攜快捷等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。庫(kù)侖微流控芯片檢測(cè)馬拉硫磷在10-6～10-3mol/L范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為412 nmol/L[34]。由于有機(jī)磷農(nóng)藥種類多樣且具有多種毒性，很難測(cè)定混合農(nóng)藥的總濃度，并且以酶為基礎(chǔ)的生物傳感器與不同的傳導(dǎo)機(jī)制結(jié)合，如光學(xué)法[35-36]、比色分析法[37-38]，AChE固定方法通?；谖锢砘蚧瘜W(xué)吸附和共價(jià)結(jié)合，這可能導(dǎo)致酶分布不均、酶穩(wěn)定性降低或酶活性變性[39]。值得注意的是，具有3D結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)氣凝膠結(jié)合微流控芯片制成的新型微流體陣列傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合農(nóng)藥總濃度的測(cè)定，它不僅可以增加酶的穩(wěn)定性和活性，還能夠通過(guò)熒光強(qiáng)度變化可視化檢測(cè)殘留物。通過(guò)對(duì)對(duì)氧磷、對(duì)硫磷（巴拉松）、敵敵畏和溴氰菊酯4種農(nóng)藥檢測(cè)，結(jié)果表明，對(duì)氧磷、巴拉松、敵敵畏和溴氰菊酯的檢測(cè)限分別為1.2、0.94、11.7、0.38 pmol/L，檢測(cè)范圍為10-5～10-12mol/L，該裝置靈敏度高，檢測(cè)范圍廣，可用于水果農(nóng)藥殘留物的分析[40]。自制的紙基微流控芯片也可檢測(cè)河水、黃瓜汁和番茄汁中的對(duì)硫磷，檢測(cè)限為9.14×10-8g/mL[41]。蔬菜中敵敵畏的檢測(cè)可以采用發(fā)光氨-H2O2化學(xué)發(fā)光體微流控芯片，它對(duì)敵敵畏的檢測(cè)限為3.6 ng/mL，敵敵畏在10～1000 ng/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，并且水溶性金屬離子和水溶性維生素不干擾實(shí)際樣品中0.1 μg/mL敵敵畏的測(cè)定。該方法無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的前處理，目前已成功應(yīng)用于白菜、黃瓜和番茄中痕量敵敵畏的檢測(cè)，優(yōu)于HPLC法[42]。具有激光誘導(dǎo)熒光(laser induced fluorescence，LIF)檢測(cè)的微流控芯片電泳技術(shù)，使用一次性環(huán)烯烴共聚物微流控芯片和低成本的LIF檢測(cè)器最大限度降低了分析成本，且操作簡(jiǎn)單，樣本無(wú)需濃縮即可檢測(cè)，可快速靈敏地分析草甘膦和草銨膦殘留物，草甘膦和草銨膦的回收率分別為84.0%～101.0%和90.0%～103.0%，檢測(cè)限分別為0.05 g/L和0.02 g/L。該裝置分析速度快、具有優(yōu)異的干擾耐受性，已應(yīng)用于黃河水、西蘭花和大豆樣品中有機(jī)磷酸酯類的現(xiàn)場(chǎng)快速篩查[43]。與LIF檢測(cè)器原理（光學(xué)原理）相似，根據(jù)光的吸收反射原理提出的紙基微流控芯片光電檢測(cè)法表明，檢測(cè)分辨率為0.002 mg/L，檢測(cè)限為0.05 mg/L，檢測(cè)結(jié)果與便攜式農(nóng)藥檢測(cè)儀檢測(cè)限接近，但優(yōu)于速測(cè)卡法。在試劑消耗上分別是農(nóng)藥檢測(cè)儀及農(nóng)藥速測(cè)卡的5.21%與41.7%，且檢測(cè)時(shí)間縮短了23%[44]。

有機(jī)溶劑萃取結(jié)合溶劑蒸發(fā)微流控芯片技術(shù)的出現(xiàn)減少了樣品檢測(cè)過(guò)程中假陰性結(jié)果，同時(shí)也消除了溶劑對(duì)AchE檢測(cè)的影響。生菜樣品中辛硫磷、西維因、蟲螨威、甲胺磷的回收率在75.2%～111.7%之間，與超高效液相色譜-質(zhì)譜法回收率相當(dāng)。有趣的是，該方法還能從極稀樣品（如地表水或果汁）中直接預(yù)富集農(nóng)藥，對(duì)濃度較低的樣本進(jìn)行定性和半定量分析[45]。施杰[41]利用自制的紙基微流控芯片檢測(cè)河水、黃瓜汁和番茄汁中的西維因，結(jié)果表明，西維因的檢測(cè)限為3×10-9g/mL，回收率為92.3%～115%，95.7%～111%，94.5%～110%，比有機(jī)溶劑萃取結(jié)合溶劑蒸發(fā)微流控芯片技術(shù)的回收率高。

1.3 獸藥殘留檢測(cè)

與農(nóng)藥相似，鑒于獸藥的廣譜性和共通性，獸藥在獸醫(yī)學(xué)中常用于治療泌尿系統(tǒng)和消化系統(tǒng)疾病[46]。然而，獸藥的大量使用導(dǎo)致肉類食品中出現(xiàn)獸藥殘留，肉類食品中的獸藥殘留又會(huì)通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)消費(fèi)者的身體健康造成不利影響（急性中毒、慢性中毒、過(guò)敏和致癌等）[47]。因此，開(kāi)發(fā)高效便捷的技術(shù)檢測(cè)肉類食品中的獸藥殘留至關(guān)重要?；谖⒘骺匦酒?電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)分析牛肉中4種四環(huán)素類抗生素，在微粒體通道中完成抗生素的預(yù)濃縮、分離和電化學(xué)檢測(cè)，通過(guò)優(yōu)化緩沖液濃度、進(jìn)樣時(shí)間、SDS濃度和分離電壓，抗生素在150 s內(nèi)分離，土霉素、四環(huán)素、金霉素和多西環(huán)素檢測(cè)限分別為 1.5、4.3、1.9、2.1 nmol/L，與HPLC（回收率為70%左右）法相比，該裝置回收率在80%～93%之間，優(yōu)于HPLC法。與傳統(tǒng)的膠束毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測(cè)法(micellarelectrokinetic chromatography-electrochemical detection，MEKC-ED)相比，微流控芯片-電化學(xué)檢測(cè)靈敏度提高了約10900倍，有利于牲畜產(chǎn)品中獸藥殘留的檢測(cè)分析[46]。

微流控芯片結(jié)合三重四極桿質(zhì)譜在線同時(shí)檢測(cè)雞肉樣品中喹諾酮類和金剛烷胺。結(jié)果表明，樣品在1～200 ng/mL(R2＞0.992)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為0.018～0.043 g/kg，回收率在85.2%～122%之間。與傳統(tǒng)的LC-MS（分析時(shí)間為1～4 h）法相比，樣品無(wú)需額外的預(yù)處理步驟，在微流控芯片上即可完成過(guò)濾、預(yù)濃縮、洗滌、洗脫和檢測(cè)，整個(gè)分析時(shí)間小于30 min，同時(shí)有機(jī)試劑消耗減少了約50～100倍。此方法可同時(shí)分析多種藥物，樣品和試劑消耗少，顯著縮短分析時(shí)間，已成功應(yīng)用于雞肉樣品中諾氟沙星、氧氟沙星、培氟沙星、恩諾沙星、環(huán)丙沙星、沙氟沙星、達(dá)氟沙星和金剛烷胺的在線同時(shí)測(cè)定[48]。同樣的，微流控芯片與質(zhì)譜結(jié)合也可用于牛奶樣品中諾氟沙星、氧氟沙星、培氟沙星、洛美沙星、恩諾沙星、環(huán)丙沙星、依諾沙星的檢測(cè)，它集樣品提取、免疫親和富集、磁分離和在線洗脫于一體同時(shí)進(jìn)行。結(jié)果表明，線性范圍為0.2/0.5～10 ng/mL(R2＞0.991)，檢測(cè)限為0.047～0.490 ng/mL[49]。

1.4 食品添加劑檢測(cè)

食用色素常用于增強(qiáng)食品的鮮亮程度[50]，然而食用色素殘留物對(duì)公共衛(wèi)生有害，如辣椒粉中的蘇丹紅。蘇丹紅是一種工業(yè)染料，是辣椒粉、果醬和嬰兒食品中的非法添加劑，具有致癌性，嚴(yán)重危害人類健康[51-52]。因此，對(duì)于快速、靈敏的鑒定蘇丹化合物的技術(shù)需求越來(lái)越大。檢測(cè)蘇丹紅的常用方法是酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)和HPLC法，大多數(shù)ELISA試劑需要數(shù)小時(shí)才能產(chǎn)生結(jié)果，并且HPLC儀器昂貴且耗時(shí)。盡管微流控免疫分析可以縮短多步分析中某一步驟的分析時(shí)間，但總分析過(guò)程仍然很耗時(shí)。然而真空加速微流控免疫分析(vacuum-accelerated microfluidic immunoassay，VAMI)利用抗原-抗體識(shí)別原理，將兩層芯片中的濾膜形成的微流控免疫反應(yīng)器置于在與泵相連的真空室中，以加速免疫測(cè)定?？乖c抗體反應(yīng)可在芯片中形成熒光方塊，與常規(guī)微流控免疫分析時(shí)間(60 min)相比，VAMI可將時(shí)間縮短至15 min，還可以提高靈敏度、操作簡(jiǎn)單、試劑消耗少（只需要幾微升試劑和樣品）。利用此裝置檢測(cè)蘇丹紅，檢測(cè)范圍為0.6～600 ng/mL，相比于HPLC(9 ng/mL)和 ELISA(1.7 ng/mL)的檢測(cè)限，VAMI檢測(cè)限可低至1 ng/mL。此外，由于VAMI可以通過(guò)小型化設(shè)備輕松放大以進(jìn)行高通量檢測(cè)，因此更適用于抗原-抗體識(shí)別的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)[53]。值得注意的是，由金納米棒(gold nanorods，GNR)和單-6-硫代-環(huán)糊精(mono-6-thio-cyclodextrin，HS-β-CD)組成的功能化濾紙芯片，不僅可以對(duì)食品中添加的蘇丹紅進(jìn)行檢測(cè)，還可以通過(guò)簡(jiǎn)單的操作有效地從非法摻假的龍血竭（中藥名，劍葉龍血樹(shù)的樹(shù)脂）樣品中收集蘇丹染料。該裝置中GNR可有效增強(qiáng)表面增強(qiáng)拉曼光譜(surface enhanced raman spectroscopy，SERS)，此外，CD-GNR通過(guò)靜電吸附和氫鍵均勻地組裝在濾紙纖維素上，因此CDGNR紙基對(duì)蘇丹III(0.1 μmol/L)的測(cè)定表現(xiàn)出更高的靈敏度，蘇丹III和蘇丹IV的檢測(cè)限分別為0.1 μmol/L和0.5 μmol/L[54]。

與蘇丹紅類似，硝酸鹽或亞硝酸鹽由于可以增強(qiáng)鹵肉等熟食色澤，同時(shí)作為防腐劑而廣泛應(yīng)用于食品加工生產(chǎn)過(guò)程。過(guò)量添加硝酸鹽或亞硝酸鹽可能是導(dǎo)致食物中毒的主要原因[55]。基于紙上過(guò)氯乙烯樹(shù)脂選擇性通過(guò)亞硝酸根離子并結(jié)合微流控芯片制成的紙基過(guò)氯乙烯樹(shù)脂微流控芯片已成功應(yīng)用于水樣和食品中亞硝酸鹽的測(cè)定，結(jié)果表明，亞硝酸根離子線性范圍和檢測(cè)限分別為70～1500 μmol/L和48 μmol/L，檢測(cè)限低于HPLC法[56]。基于“開(kāi)關(guān)元件”控制每步反應(yīng)時(shí)間并利用棉滌線作為進(jìn)樣通道研制的3D紙基微流控芯片，也可以測(cè)定水分中的亞硝酸根離子，結(jié)果表明亞硝酸根離子濃度在10～400 μmol/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好[26]。此外，亞硝酸鹽還可采用3D紙基微流控芯片結(jié)合比色法檢測(cè)，此法在三維紙芯片的不同層上固定了亞硝酸鹽檢測(cè)試劑，可以實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的快速定量檢測(cè)，在0～10 mg/L的濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系(R2=0.9920)，最低檢測(cè)限為2 mg/L，加標(biāo)回收率為91.4%～102.0%。亞硝酸鹽紙芯片簡(jiǎn)單易用、穩(wěn)定可靠、成本低、耗樣量少、靈敏度高，能快速實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的檢測(cè)[57]?；谛滦陀∷㈦娐钒彘_(kāi)發(fā)的比色分析微流控芯片，可對(duì)樣品自動(dòng)分析，無(wú)需使用注射器、泵或閥門等，展現(xiàn)出高靈敏度、便攜化、微型化和低成本的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果表明，亞硝酸鹽的檢測(cè)限為5 μg/L，回收率在93.5%～107.0%之間，該裝置已成功應(yīng)用于火腿、卷心菜、芹菜、橙子和豆腐中亞硝酸鹽的檢測(cè)[58]。

與硝酸鹽或亞硝酸鹽類似，苯甲酸也是食品中常見(jiàn)的防腐劑，Liu等[59]開(kāi)發(fā)的紙基微流控芯片通過(guò)檢測(cè)區(qū)域顏色變化將檢測(cè)結(jié)果傳送至智能手機(jī)，此裝置與HPLC法結(jié)果接近，已成功應(yīng)用于市場(chǎng)上醬油、蘿卜干和辣椒醬等21種食品的苯甲酸檢測(cè)。

1.5 重金屬檢測(cè)

重金屬中毒是影響食品安全的另一主要原因[60]，重金屬如鉛(Pb)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、汞(Hg)、砷(As)、銀(Ag)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鐵(Fe)和鉑金(PT)等一般很難降解，不僅對(duì)環(huán)境造成持續(xù)污染，還能通過(guò)空氣、食物和水分進(jìn)入人體引發(fā)癌癥等多種疾病[60-62]。因此，開(kāi)發(fā)快速、可靠的重金屬檢測(cè)方法具有重要意義。傳統(tǒng)的重金屬檢測(cè)法主要是火焰原子吸收光譜法、電感耦合等離子體光發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS)等，這些方法都是基于固相萃取柱對(duì)金屬離子預(yù)處理，耗時(shí)費(fèi)力，且分析儀器昂貴，對(duì)分析低于檢測(cè)限的痕量金屬離子仍然具有挑戰(zhàn)性，使它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)篩選和監(jiān)測(cè)中無(wú)法應(yīng)用，微流控技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)重金屬離子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

玄翠娟[26]在一個(gè)裝置中同時(shí)使用2個(gè)進(jìn)樣帶和檢測(cè)區(qū)制作的新型雙通道紙基微流控芯片，實(shí)現(xiàn)了雙通道微流控測(cè)定汞離子。微流控芯片與光致發(fā)光氧化石墨烯傳感器(graphene oxide quantum dot，GOQD)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對(duì)痕量鉛離子的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，樣品在芯片上預(yù)處理的同時(shí)通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)痕量金屬離子預(yù)濃縮，利用熒光GOQD傳感器對(duì)水樣中鉛離子檢測(cè)，檢測(cè)限為0.64 nmol/L，檢測(cè)范圍為1～1000 nmol/L[63]。利用3D打印制作的具有所需形狀的電化學(xué)微流控芯片，對(duì)重金屬離子具有優(yōu)異的電化學(xué)檢測(cè)特性，通過(guò)對(duì)樣品中鎘和鉛的測(cè)定，結(jié)果表明，鎘離子的線性范圍為0.5～8 g/L，檢測(cè)限為0.5 g/L，鉛離子的線性范圍為10～100 g/L，檢測(cè)限為0.2 g/L，檢測(cè)結(jié)果比世界衛(wèi)生組織提出的指南值低約6倍和50倍，該裝置具有良好的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性，特別適用于家庭和資源匱乏的地區(qū)[64]。

上述微流控芯片檢測(cè)多用于單一成分的檢測(cè)（結(jié)構(gòu)類似物或化學(xué)相似物），而熒光標(biāo)記的單鏈DNA功能化的石墨烯氧化物傳感器是一種低成本、制作簡(jiǎn)單的紙基微流控芯片，可以同時(shí)測(cè)定食品中多種化學(xué)物質(zhì)，如重金屬（汞和銀）以及氨基糖苷類抗生素（新霉素），汞離子、銀離子和新霉素的檢測(cè)限分別為121、47、153 nmol/L，加標(biāo)回收率分別為87%～116%、91%～126%、95%～101%[65]?；诖判跃幋a適體探針與微流體芯片相結(jié)合的方法，可同時(shí)對(duì)重金屬離子（鉛離子）、抗生素（卡那霉素）和雌激素（17β-雌二醇）痕量檢測(cè)，結(jié)果表明卡那霉素、17β-雌二醇和鉛離子的檢測(cè)限分別為1.76×10-4nmol/L、1.18×10-4nmol/L和1.29×10-4nmol/L，該裝置不僅可以同時(shí)測(cè)定食品中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，還可以重復(fù)使用，可用于檢測(cè)至少4000個(gè)樣本。該裝置已成功應(yīng)用于牛奶、魚和豬肉中卡那霉素、17β-雌二醇和鉛離子的檢測(cè)。通過(guò)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（電化學(xué)、熒光法等）對(duì)比，該方法具有明顯的選擇性和準(zhǔn)確度[66]。基于編碼發(fā)夾探針修飾的攪拌棒結(jié)合微流控芯片同時(shí)測(cè)定汞離子和銀離子，可以重復(fù)檢測(cè)至少3000次，汞離子檢測(cè)限為0.054 nmol/L，線性范圍為0.18～50 nmol/L，銀離子檢測(cè)限為0.038nmol/L，線性范圍為0.12～100nmol/L，汞離子回收率為90%～115%，銀離子回收率為90%～110%，結(jié)果與ICP-MS法結(jié)果一致。該裝置已成功應(yīng)用于自來(lái)水、牛奶、魚類中汞離子和銀離子的檢測(cè)。通過(guò)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（電化學(xué)、熒光法等）對(duì)比，該方法具有明顯的選擇性和準(zhǔn)確度[67]?；诹孔狱c(diǎn)的熒光傳感微流控芯片離子印跡法檢測(cè)銅離子，線性范圍為0.032～3.20 mg/L，檢出限為0.012 mg/L。已應(yīng)用于湖水及海水樣品中銅離子含量的檢測(cè)，與ICP-MS檢測(cè)結(jié)果相比，這種基于熒光傳感的印跡紙芯片具有良好的分析性能[68]。一次性紙基傳感器能在弱酸性(pH 2.0)條件下，從含F(xiàn)e3+、AI3+，Zn2+、Cd2+、Pb2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等金屬離子的自然水和廢水中選擇性的識(shí)別Cu2+，Cu2+的檢測(cè)限和定量限分別為0.06 mg/L和0.21 mg/L，線性范圍為0.1～30 mg/L，與原子吸收光譜法的檢出限相當(dāng)。該方法已成功地應(yīng)用于測(cè)定自來(lái)水和尾礦水中Cu2+的檢測(cè)[69]。

2 展望與結(jié)語(yǔ)

綜上所述，微流控芯片已成功應(yīng)用于飲品、蔬菜、水果、肉類中食品成分、農(nóng)藥和獸藥殘留、重金屬及食品添加劑的高效便攜、準(zhǔn)確快速檢測(cè)。微流控芯片作為一種新技術(shù)，集物理學(xué)、電化學(xué)、材料學(xué)、分子生物學(xué)、機(jī)械科學(xué)等為一體，可以實(shí)現(xiàn)食品污染物的靈敏、快速檢測(cè)。但目前微流控芯片仍然處于早期發(fā)展階段，盡管微流控芯片在食品安全檢測(cè)中展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?，并且微流控芯片與其他檢測(cè)方法相結(jié)合，可以滿足多種食品污染在傳統(tǒng)檢測(cè)方法中的限制，但由于其他設(shè)備的龐大性，增加了便攜檢測(cè)的難度。值得注意的是，目前的微流控芯片技術(shù)多用于食品中單一污染物的檢測(cè)，對(duì)于食品中多種污染物仍然無(wú)法滿足同時(shí)檢測(cè)的市場(chǎng)需求。因此，開(kāi)發(fā)新型加工材料并推動(dòng)微流控芯片產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化是未來(lái)發(fā)展的新趨勢(shì)。