周麗慧, 肖小華, 李攻科

(中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510275)

干果類食品,包括堅(jiān)果、果干和果脯等,來(lái)源廣泛,種類多樣,具有良好的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,易于儲(chǔ)存和攜帶[1],深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài)。但干果在果實(shí)生產(chǎn)、食品加工與儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)容易產(chǎn)生或帶入各種有害物質(zhì),包括生產(chǎn)環(huán)境中農(nóng)藥和重金屬等有害物質(zhì)的使用和遷移累積[2,3],食品加工過(guò)程中各種添加劑的過(guò)量或違規(guī)使用[4],儲(chǔ)存過(guò)程中因霉變等因素帶來(lái)的霉菌毒素滋長(zhǎng)[5,6]以及產(chǎn)品自身的致敏源等。消費(fèi)者食用含有各種有害物質(zhì)的干果食品容易出現(xiàn)安全問(wèn)題,如農(nóng)藥殘留會(huì)干擾內(nèi)分泌,引起中毒,甚至致癌、致突和致畸[7,8];重金屬元素可通過(guò)降水、塵埃沉降和人類活動(dòng)等方式進(jìn)入土壤,并通過(guò)食物鏈遷移到人體,對(duì)人類健康構(gòu)成直接或間接的威脅[9-12]。葡萄干比其他干果特別是帶殼的干果更容易被霉菌毒素污染[13,14],此外,多種霉菌毒素還可能產(chǎn)生協(xié)同/累加作用,損傷肝臟和免疫系統(tǒng)[15];食品添加劑主要包括各類防腐劑、甜味劑、著色劑等,超量使用會(huì)引發(fā)致畸、致癌、中毒等風(fēng)險(xiǎn)[16,17]。過(guò)敏性疾病已成為全球第六大疾病,致敏源可導(dǎo)致食物過(guò)敏[18]。

干果類食品基質(zhì)復(fù)雜,有害物質(zhì)種類多,結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異大,含量低,其分析檢測(cè)需要有快速高效的樣品前處理技術(shù)和準(zhǔn)確靈敏的分析檢測(cè)方法。干果果肉的低含水率會(huì)阻礙萃取溶劑滲透,其較高含糖量也容易產(chǎn)生包覆現(xiàn)象,使農(nóng)殘等分析物溶解不完全而萃取效率低;色素、有機(jī)酸等雜質(zhì)的干擾也會(huì)影響樣品分析的準(zhǔn)確度和靈敏度。近年來(lái)干果類食品中常用的樣品前處理方法有微波輔助萃取法(MAE)[19]、超聲波輔助萃取法(UAE)[20]等場(chǎng)輔助方法,固相(微)萃取法(SP(M)E)[21-23]、分散固相萃取法(DSPE)[24]、(分散)液液微萃取法(DLLME)等相分離法,以及衍生化方法等;干果類食品有害物質(zhì)分析以色譜法[25-27]等實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法為主,一些快檢技術(shù)[28,29]也引起了廣泛研究。表1總結(jié)了干果中常見(jiàn)有害物質(zhì)的種類、名稱、限量標(biāo)準(zhǔn)和分析檢測(cè)技術(shù)。本文綜述了干果類食品有害物質(zhì)的樣品前處理方法和分析檢測(cè)研究進(jìn)展。

表1 干果類食品中有害物質(zhì)的種類、名稱、限量標(biāo)準(zhǔn)和分析檢測(cè)方法

1 干果類食品樣品前處理方法

干果類食品前處理方法包括場(chǎng)輔助前處理方法、相分離前處理方法及衍生化前處理方法。表2概括了干果食品分析中的不同樣品前處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

表2 干果類食品樣品前處理方法及其優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 場(chǎng)輔助樣品前處理法

場(chǎng)輔助萃取法主要包括超聲波輔助萃取法(UAE)和微波輔助萃取法(MAE)等,在干果中添加劑和農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面應(yīng)用較多。UAE通常使用乙醇水溶液、氫氧化鈉溶液作為溶劑,用于萃取果脯中的羅丹明B[46]和亞硫酸鹽[54],可有效降低果膠和多糖干擾,提高檢測(cè)靈敏度。UAE操作簡(jiǎn)單方便,常用于樣品中微量分析物的快速萃取,也可以通過(guò)循環(huán)提取或連續(xù)提取等方式處理大量的樣品。MAE通過(guò)微波作用強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)效率,提高萃取性能,與傳統(tǒng)浸漬提取和索式抽提法相比,具有快速高效、環(huán)境友好等特點(diǎn)[55]。MAE已應(yīng)用于干果中多酚類化合物等有效成分的萃取分離[47],萃取效率受萃取劑、萃取溫度和萃取時(shí)間的影響較大。經(jīng)優(yōu)化后的MAE與其他萃取方法相比,其萃取效率可提高8.4%～34.8%,且能耗更低。

超聲波、微波等場(chǎng)作用可與各種相分離方法,如SPE、SPME等結(jié)合,進(jìn)一步提高或者改善其萃取分離效率。陳正毅等[56]以水為溶劑超聲波輔助萃取干果中的糖精鈉后,SPE對(duì)其進(jìn)行凈化富集,結(jié)合表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)分析,方法檢出限為0.6 g/kg,靈敏度高，雜質(zhì)干擾小。

1.2 相分離樣品前處理法

1.2.1固相萃取法

SPE常用來(lái)提取瓜子、果脯蜜餞、葡萄干等食品中的添加劑[48]和農(nóng)殘[57],也是目前食品中霉菌毒素[58]的主要前處理方法。SPE主要以C18為填料,石油醚、丙酮為萃取溶劑,常用洗脫液是乙腈、甲醇和乙醇與水的混合溶液。

SPE可同時(shí)完成樣品富集和凈化,提高檢測(cè)靈敏度,它與液相色譜在線聯(lián)用可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并簡(jiǎn)化分離步驟,減少樣品損耗,特別適用于常規(guī)分析大量樣品,在食品、環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣。Campone等[59]將加壓液體萃取與SPE結(jié)合,開(kāi)發(fā)出一種在線樣品前處理裝置,用于分析干果中的黃曲霉毒素。該裝置可同時(shí)進(jìn)行富集和凈化,與色譜等分析技術(shù)聯(lián)用后,整個(gè)分析過(guò)程可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,簡(jiǎn)化了樣品處理步驟,實(shí)現(xiàn)了高通量分析，并取得了高度精確的結(jié)果。

1.2.2固相微萃取法

SPME集萃取、濃縮于一體,可大大加快樣品分離分析的效率。但傳統(tǒng)SPME存在萃取纖維易斷裂、涂層剝離和記憶效應(yīng)等缺點(diǎn),為此開(kāi)發(fā)出了一些新材料用于固相微萃取。Es’haghi等[60]通過(guò)溶膠-凝膠法制備碳納米管溶膠纖維,使用中空纖維固相微萃取技術(shù)(HF-SPME)萃取、預(yù)富集花生樣品中黃曲霉毒素B1(AFB1)和黃曲霉毒素B2(AFB2),具有很高的富集因子和良好的選擇性。

管內(nèi)SPME采用內(nèi)表面涂層的開(kāi)口管狀熔融石英毛細(xì)管作為SPME器件,易與LC-MS在線耦合,萃取過(guò)程自動(dòng)化,減少了分析時(shí)間,比手動(dòng)/離線技術(shù)提供了更好的精密度、準(zhǔn)確度和靈敏度。采用自動(dòng)管內(nèi)固相微萃取法萃取干果中真菌毒素時(shí),樣品無(wú)需處理,可直接將GC毛細(xì)管柱用作管內(nèi)SPME裝置,并將其放置在自動(dòng)進(jìn)樣器的進(jìn)樣環(huán)和進(jìn)樣針之間,從而實(shí)現(xiàn)在線分離[61],可成為食品中真菌毒素監(jiān)測(cè)的有力工具。

頂空固相微萃取法(HS-SPME)適合揮發(fā)性成分如呋喃類物質(zhì)的分離富集,可有效減少基體中干擾物質(zhì)的影響[49]。萃取前向樣品溶液中加入NaCl可降低樣品中有機(jī)分析物的溶解度,增加樣品基體與涂層吸附劑之間的吸附作用,提高萃取效率。

1.2.3分散固相萃取法

DSPE操作簡(jiǎn)單快速,成本低,分析范圍廣,但容易受基體效應(yīng)干擾,難以達(dá)到高通量分析的要求。當(dāng)以聚酰胺為吸附劑,乙醇-氨溶液(8∶2，v/v)為洗脫溶劑時(shí),可有效去除無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)化合物對(duì)樣品中著色劑的分析干擾[62]。由于傳統(tǒng)吸附劑如丙基乙二胺(PSA)和C18選擇性不強(qiáng)、效率有限,近年來(lái)一些碳材料,包括碳納米管(CNTs)、活性炭纖維(ACFS)受到了關(guān)注。Singh等[50]使用鎳納米粒子和碳納米纖維分散的活性炭纖維(Ni-ACF/CNF)作為吸附劑凈化脂肪基質(zhì)中的農(nóng)藥殘留。結(jié)果表明,結(jié)晶碳和無(wú)定形碳的Ni-ACF/CNF組合可更好地清除脂肪酸基質(zhì),吸附效率比PSA和C18高。磁性納米顆粒(MNPs)廣泛用于食物、環(huán)境中微痕量污染物的磁分離富集。Karami-Osboo等[63]開(kāi)發(fā)了一種分散磁性固相萃取技術(shù),使用Fe3O4MNPs去除雜質(zhì),使用微升級(jí)的氯仿萃取堅(jiān)果中黃曲霉毒素,萃取效率高,操作方便。

QuEChERS法是農(nóng)藥殘留和真菌毒素分析中常用的樣品前處理方法。采用QuEChERS法萃取堅(jiān)果中的農(nóng)藥殘留時(shí),使用乙腈作為萃取溶劑可有效去除脂肪、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的影響,萃取效率高[64]。但糖在乙腈中具有很高的溶解度并存在基質(zhì)干擾,此法不適合含糖量高的樣品。對(duì)QuECHERS進(jìn)行自動(dòng)多塞過(guò)濾清除(multi-plug filtration cleanup, m-PFC)改進(jìn),可減少手動(dòng)操作,精確控制推拉循環(huán)的體積和速度[65]。m-PFC將多壁碳納米管(MWCNT)與其他吸附劑和無(wú)水硫酸鎂混合在一起,填充并萃取,不需要額外的渦旋或離心步驟即可同時(shí)富集干果中的多種農(nóng)藥殘留。以鋯為基礎(chǔ)的改性硅膠吸附劑Z-Sep可起路易斯酸的作用,與電子供體相互作用;C18通過(guò)烷基鏈的疏水作用與甘油三酯相互作用,可有效去除脂肪。將Z-Sep與C18混合使用時(shí)可有效消除干擾,高效富集干果食品中的16種真菌毒素[66]。此外,將QuEChERS法與其他樣品前處理方法如DLLME結(jié)合使用,分析物回收率得到顯著改善[67]。

1.2.4(分散)液-液微萃取法

液-液萃取法(LLE)是經(jīng)典的樣品前處理方法,但需要消耗大量有機(jī)溶劑,LLME和DLLME是基于LLE原理發(fā)展起來(lái)的,用于處理痕量組分的前處理技術(shù)[51]。Karami-Osboo[52]將Fe3O4納米粒子作為膠體懸浮劑發(fā)展了一種納米流體空氣輔助分散液-液微萃取方法,只使用少量有機(jī)溶劑和納米顆粒,即可完成葡萄干樣品中曲霉毒素A的高效分離富集。超分子溶劑等新型溶劑在微萃取中的應(yīng)用越來(lái)越多,Caballero-Casero等[68]以癸酸/四丁基葵酸銨囊泡作為超分子溶劑,提出了一種無(wú)溶劑微萃取方法,用于分離干果果實(shí)中的赭曲霉毒素A,該方法不需要稀釋及凈化步驟,基體干擾少,效率高。

1.3 衍生化樣品前處理法

衍生化法是一種采用衍生反應(yīng)把分析物轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)類似物的化學(xué)轉(zhuǎn)換樣品前處理方法?；瘜W(xué)衍生法是衍生化的一種重要方法,其借助化學(xué)反應(yīng)將分析物接上某種特定基團(tuán),從而改善其分離效果和檢測(cè)靈敏度。Yu等[53]將甜蜜素鈉與次氯酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N,N-二氯環(huán)己胺,利用其較強(qiáng)的電負(fù)性,使用氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定。該方法樣品制備簡(jiǎn)單,衍生產(chǎn)物穩(wěn)定性高,選擇性好,甜蜜素的定量不受基體效應(yīng)的影響。Robbins等[69]使用甲醛溶液將亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為羥甲基磺酸鹽(HMS),然后用C18SPE柱去除親脂性化合物,并使用親水相互作用色譜柱將HMS與其他基質(zhì)組分分離,建立了高效靈敏的LC-MS/MS方法。

2 干果類食品中有害物質(zhì)的分析檢測(cè)

食品中的有害物質(zhì)檢測(cè)方法一般包括實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和快速檢測(cè)兩類,其中實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)通過(guò)使用色譜、原子吸收光譜(AAS)等一系列精密儀器來(lái)分析目標(biāo)組分,具有準(zhǔn)確、靈敏度高、檢出限低、能夠定性定量分析的優(yōu)勢(shì),但存在前處理過(guò)程較復(fù)雜、分析時(shí)間長(zhǎng)、儀器昂貴、操作難度大等不足?？焖贆z測(cè)方法具有檢測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì),但其檢出限較高、靈敏度較低,主要起到半定量檢測(cè)和初篩作用。下文總結(jié)了近年來(lái)干果類食品中的分析檢測(cè)方法。

2.1 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法

2.1.1色譜法

HPLC廣泛用于干果中甜味劑[70]、防腐劑[71]以及呋喃化合物[51]等的分析檢測(cè),是食品中著色劑分析的標(biāo)準(zhǔn)方法[72]。Geng等[73]對(duì)HPLC的熒光檢測(cè)器進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種新型紫外發(fā)光二極管誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器(LED-IF),用于分析食品中的黃曲霉毒素。該檢測(cè)器使用普通紫外LED作為激發(fā)光源,采用光電放大器代替光電倍增管進(jìn)行熒光檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)Xe燈為激發(fā)光源的熒光檢測(cè)相同的靈敏度,大大降低了成本。

GC常用于干果中有機(jī)氯、有機(jī)磷、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留[74]以及甜味劑[75]的檢測(cè)。Yu等[53]將甜蜜素衍生后用氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)分析,果脯中防腐劑、工業(yè)染料等其他食品添加劑干擾小,方法檢出限為0.25 mg/kg。

將樣品前處理技術(shù)與LC-MS結(jié)合,可以減少樣品處理時(shí)間和溶劑消耗,實(shí)現(xiàn)高通量分析。LC-MS常被用來(lái)定性、定量分析干果中的農(nóng)藥殘留[76]、漂白防腐劑[69]、合成染料[77]、真菌毒素[78]和致敏源[79,80]。Alsharif等[81]建立了干果、堅(jiān)果等120種食品中霉菌毒素的QuEChERS-LC-MS/MS方法。他們應(yīng)用單變量-多變量組合的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法優(yōu)化分析方法,縮短了分析時(shí)間,提高了電離效率,方法的回收率為81.94%～101.67%。

2.1.2原子光譜法

AAS和原子熒光光譜法(AFS)是現(xiàn)今在食品、環(huán)境中重金屬檢測(cè)應(yīng)用最廣泛的分析方法。尤其是AFS,靈敏度高,檢出限比AAS低,基體效應(yīng)小,線性范圍寬,譜線簡(jiǎn)單且干擾小[83],但僅能分析砷、硒、鉛、錫、汞等元素。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)中心氣化溫度高可以使樣品充分氣化,準(zhǔn)確度高,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速多元素測(cè)定[84]。

2.1.3無(wú)機(jī)質(zhì)譜法

2.1.4電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析在著色劑和工業(yè)染料的檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。電化學(xué)測(cè)定羅丹明B一般是測(cè)定苯環(huán)C=N基團(tuán)的氧化信號(hào),因此電極是影響分析性能的關(guān)鍵步驟。方波溶出伏安法(SWSV)是一種快速、高靈敏度和高效能的電化學(xué)分析方法。Zhang等[90]用氧化硅柱狀磷酸鋯/全氟磺酸復(fù)合材料(SPZP/NAF)修飾的玻碳電極測(cè)定羅丹明B, SPZP具有層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,表現(xiàn)出高的電催化活性。該電化學(xué)傳感器的線性響應(yīng)范圍為0.01～5.0 μmol/L,檢出限低至4.3 nmol/L,穩(wěn)定性好。Yi等[62]結(jié)合DSPE和場(chǎng)放大進(jìn)樣-毛細(xì)管電泳-電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè),建立了果脯樣品中合成著色劑的高靈敏度分析方法,5種常見(jiàn)食用色素的檢出限為0.035～0.055 mg/kg。部分實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法如表3所示。

表3 干果中有害物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法

2.2 快速檢測(cè)方法

2.2.1分子光譜法

常見(jiàn)SO2快速檢測(cè)方法是鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法,但此法中四氯化汞有劇毒,會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成一定的傷害[96],目前鹽酸副玫瑰苯胺法已停止使用[97],替換方法為碘滴定法。

熒光分析法(FL)檢測(cè)靈敏度高,適用于干果中痕量真菌毒素的檢測(cè)。上轉(zhuǎn)化納米顆粒(UCNPs)具有獨(dú)特的反斯托克斯發(fā)射特性,可以有效避免生物樣品的背景干擾,消除假陽(yáng)性信號(hào),是制備熒光探針的優(yōu)良材料,也是生物樣品成像的理想發(fā)光納米材料。Wang等[98]設(shè)計(jì)了一種通過(guò)適體修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒(UCNPs-aptamer)與金納米顆粒構(gòu)建的基于發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移的適體傳感器。該適體傳感器由UCNP-aptamer充當(dāng)發(fā)光供體,GNPs充當(dāng)能量受體,可以避免其他黃曲霉毒素信號(hào)的干擾,具有很強(qiáng)的特異性?；ㄉ鷺悠分蠥FB1的檢出限為0.17 ng/mL,與傳統(tǒng)的熒光測(cè)定法相比,該方法具有準(zhǔn)確性高、靈敏度高、樣品消耗低的優(yōu)點(diǎn)。

SERS在真菌毒素[99]、甜味劑[100]和致敏源[101]檢測(cè)中也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。Gezer等[102]基于可生物降解且能被金納米包覆的玉米蛋白設(shè)計(jì)了一種SERS傳感器,并建立了花生中Ara h1蛋白的檢查方法。通過(guò)Ara h1單克隆抗體對(duì)傳感器表面進(jìn)行功能化,首次在可生物降解的金/鋅膜SERS平臺(tái)上檢測(cè)花生過(guò)敏原蛋白Ara h1。

圖1 基于協(xié)同效應(yīng)和酶促可編程3D DNA納米花的電化學(xué)發(fā)光生物傳感器原理圖[103]Fig. 1 Schematic diagram of electrochemiluminescence bioaptasensor based on the universal synergistic effects and enzyme-driven programmable 3D DNA nanoflowers[103]

2.2.2生物免疫法

生物免疫法主要基于免疫識(shí)別、抗體標(biāo)記以及核酸雜交等技術(shù)發(fā)展起來(lái)的具有特異性的快檢分析技術(shù)。在干果類食品中廣泛應(yīng)用于真菌毒素[104]和致敏源[105,106]的檢測(cè)。

酶聯(lián)免疫測(cè)定法(ELISA)包括夾心型和競(jìng)爭(zhēng)型免疫分析兩種形式,其中夾心型免疫測(cè)定法具有很高的靈敏度和特異性,但不適用于定量監(jiān)測(cè)小分子,在干果中致敏源檢測(cè)方面應(yīng)用較多[107]。競(jìng)爭(zhēng)型免疫測(cè)定法可以為小分子測(cè)定提供有利的形式,因?yàn)槟繕?biāo)分析物可以通過(guò)其與標(biāo)記半抗原/抗原競(jìng)爭(zhēng)的能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在傳統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)型ELISA中,介導(dǎo)信號(hào)輸出的酶通常作為信號(hào)探針使用[108]。實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法(real-time PCR)是基于DNA靶標(biāo)的檢測(cè)方法,在熱處理過(guò)程中仍具有穩(wěn)定性,與商業(yè)ELISA測(cè)試相比,實(shí)時(shí)PCR特異性和靈敏性更高[109],但DNA的存在不能保證蛋白質(zhì)的存在,可能會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果。

光電化學(xué)傳感是基于光電轉(zhuǎn)化特性發(fā)展起來(lái)的新型檢測(cè)技術(shù),通過(guò)目標(biāo)物與光電化學(xué)活性物質(zhì)之間的相互作用或生物識(shí)別過(guò)程前后所引起的光電流(壓)的變化與待測(cè)物濃度之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析。因?yàn)閭鹘y(tǒng)酶聯(lián)免疫分析中使用的天然酶具有價(jià)格相對(duì)昂貴、易受到外界因素影響而失活等缺點(diǎn)。Lin等[110]設(shè)計(jì)了一種無(wú)需生物酶參與的新型光電化學(xué)免疫傳感平臺(tái),用于定量檢測(cè)食品中的AFB1。該工作利用銀納米粒子-標(biāo)記AFB1-牛血清白蛋白(BSA)偶聯(lián)物作為標(biāo)記探針,與目標(biāo)分析物AFB1競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶標(biāo)板表面的相應(yīng)抗體。利用硝酸溶解標(biāo)記探針,釋放出大量Ag+,引發(fā)其與固定在電極表面的CdTe量子點(diǎn)之間的離子交換反應(yīng),導(dǎo)致表面激子俘獲的形成。形成的激子俘獲可以降低修飾電極的光電流,基于此實(shí)現(xiàn)AFB1的定量分析。為了進(jìn)一步克服光電化學(xué)免疫分析中常用的半導(dǎo)體(如CdTe)毒性高、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),Lin課題組[111]還提出了一種可以同時(shí)目視和光電化學(xué)分析的免疫傳感平臺(tái),用于食品中AFB1的快速、靈敏檢測(cè)。該工作同樣采用了競(jìng)爭(zhēng)型免疫分析平臺(tái),使得目標(biāo)AFB1與偶聯(lián)物葡萄糖氧化酶(GOx)-標(biāo)記AFB1-BSA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合修飾在磁珠表面的AFB1抗體,形成免疫復(fù)合物。免疫復(fù)合物中的GOx可以催化葡萄糖氧化,生成的H2O2進(jìn)一步將電極表面的MnO2納米片還原/刻蝕為Mn2+,導(dǎo)致修飾在電極表面的碳量子點(diǎn)(CQDs)解離。因此,MnO2-CQDs修飾電極的光電流信號(hào)會(huì)隨著H2O2濃度增加而降低,所建立的光電化學(xué)免疫分析方法可檢測(cè)低至2.1 pg/mL的AFB1。此外,根據(jù)MnO2納米片解離前后MnO2-CQDs涂覆電極的顏色變化,還可以對(duì)AFB1進(jìn)行目視檢測(cè)。該工作建立的免疫分析方法具有良好的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性,能夠擴(kuò)展到其他小分子或者真菌毒素的檢測(cè)上,同時(shí)結(jié)合高通量微流控芯片裝置,可以作為一個(gè)多功能免疫傳感平臺(tái)。

將微流控芯片技術(shù)應(yīng)用于免疫分析方法中,可以顯著減少樣品成本及試劑用量,同時(shí)分析時(shí)間短、芯片尺寸小,是現(xiàn)場(chǎng)分析的理想選擇。Angelopoulou等[112]首次設(shè)計(jì)了基于可容納10個(gè)寬帶馬赫-森德干涉儀(BB-MZI)的硅微型傳感器芯片,如圖2所示,用于同時(shí)且無(wú)標(biāo)記地測(cè)定4種過(guò)敏源,總檢測(cè)時(shí)間僅為6.5 min,所獲得的分析結(jié)果與ELISA的結(jié)果高度吻合。

圖2 具有不同生物分子的BB-MZI對(duì)的芯片示意圖[112]Fig. 2 Schematic of the chip depicting the BB-MZIs pairs spotted with the different biomolecules[112]BB-MZIs: broad-band Mach-Zehnder interferometers.

3 總結(jié)與展望

近年來(lái),干果類食品深受大眾喜愛(ài)而食品安全風(fēng)險(xiǎn)較大,建立此類食品中有害物質(zhì)的檢測(cè)方法具有十分重要的意義。針對(duì)干果類食品的樣品前處理方法,仍存在操作較為繁瑣復(fù)雜、設(shè)備自動(dòng)化智能化程度低等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)選擇性高、綠色無(wú)污染、成本低的前處理技術(shù)依然是干果類食品分析的重要研究?jī)?nèi)容,可通過(guò)發(fā)展新型微萃取方法、研制新型樣品前處理裝置或采用前處理-分析檢測(cè)一體化技術(shù)來(lái)提高樣品制備效率,縮短制備時(shí)間。微流控芯片技術(shù)因可在一塊芯片上完成分離、富集、分析等多個(gè)步驟,在免疫分析、生物傳感器等方面得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)出了許多超強(qiáng)運(yùn)行能力的多功能芯片。干果中有害物質(zhì)更多利用實(shí)驗(yàn)室方法進(jìn)行檢測(cè),快速檢測(cè)方法應(yīng)用較少。因此可以通過(guò)優(yōu)化樣品前處理方法和檢測(cè)技術(shù),尋求新的檢測(cè)方法，特別是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干果類食品中有害物質(zhì)的快速檢測(cè)。但快檢技術(shù)由于食品基體極其復(fù)雜、易受樣品基體干擾、選擇性不高、難以準(zhǔn)確定量,導(dǎo)致出現(xiàn)“檢不出、檢不準(zhǔn)、檢不快”等瓶頸問(wèn)題,在實(shí)際操作中需克服準(zhǔn)確性與省時(shí)性、靈敏度和特異性、漏檢率與錯(cuò)檢率3方面的矛盾。研發(fā)集分離、富集、檢測(cè)于一身的高靈敏、高通量與智能化的綠色快速樣品前處理新方法與技術(shù)產(chǎn)品,構(gòu)建精準(zhǔn)、靈敏的快速檢測(cè)方法,研制配套試劑與設(shè)備,有望成為干果類食品中有害物質(zhì)分析的發(fā)展趨勢(shì)。