袁京磊 李娜

摘 要：食品安全問題關(guān)乎民生及國家安全，越來越引起人們的關(guān)注，并逐漸成為了一個社會焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。提高食品安全檢測效率，對于保障食品安全具有重要的意義?？梢暬瘷z測方法在提高檢測效率、簡化檢測步驟、節(jié)省檢測時間及成本方面具有很大的優(yōu)勢，是今后食品安全檢測發(fā)展的一個方向。本文探討了可視化檢測方法在食品安全檢測中的具體應(yīng)用實(shí)例，以期為相關(guān)研究人員提供參考和思路。

關(guān)鍵詞：可視化檢測方法;食品安全檢測;進(jìn)展

Progress on Application of Visual Detection Methods on Food Safety Detection

YUAN Jinglei1， LI Na2

（1. Pingyi County Center for Inspection and Testing， Pingyi 273300， China; 2. Pingyi County Center for Disease Control and Prevention， Pingyi 273300， China ）

Abstract： Food safety issues are related to people's livelihood and national security， and have attracted more and more people's attention， and have gradually became a social focus and hot issue. Improving the efficiency of food safety detection is of great significance for ensuring food safety. Visual detection methods have great advantages in improving detection efficiency， simplifying detection steps， saving detection time and cost， and are development direction of food safety detection in the future. This article discusses specific application examples of visual detection methods on food safety detection， to provide references and ideas for relevant researchers.

Keywords： visual detection methods; food safety detection; progress

隨著生活水平和質(zhì)量的不斷提高，人們已經(jīng)由追求“吃飽”到追求“吃好”，對于食品安全尤其重視。近年來，我國雖然食品安全整體較好，但也經(jīng)常出現(xiàn)一些食品安全事件，如瘦肉精事件、地溝油等。目前，傳統(tǒng)的食品安全檢測在檢測效率、成本、時間等方面已經(jīng)難以滿足快速檢測的要求了，因此，必須加大對高效、快速檢測的研究，以滿足實(shí)現(xiàn)快速食品安全檢測的目的?？梢暬瘷z測方法的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)高效、快速檢測提供了思路和方法，本文從可視化檢測在食源性致病菌、重金屬離子、藥物殘留、生物毒素、食品非法添加劑檢測方面的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了探討。

1 可視化檢測方法在食源性致病菌檢測方面的應(yīng)用

目前，國內(nèi)主要應(yīng)用國標(biāo)法對食品中食源性致病菌進(jìn)行檢測，雖然國標(biāo)法能夠?qū)崿F(xiàn)對食源性致病菌的檢測，但是工作量較大，耗時較長，無法滿足對食源性致病菌快速檢測的要求。隨著適配體的出現(xiàn)，為食源性致病菌的快速、可視化檢測打下了基礎(chǔ)。YUAN等建立了一種基于適配體識別和酪胺信號放大技術(shù)的金黃色葡萄球菌可視化檢測方法，利用適配體的特異性識別作用將金黃色葡萄球菌進(jìn)行捕獲，并且通過親和素和生物素的連接作用將其固定到酶標(biāo)板的底部，然后利用酪胺信號放大技術(shù)對信號進(jìn)行放大，再依次加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的鏈霉親和素、3，3'，5，5'-四甲基聯(lián)苯胺，最后加入終止液，在室溫下放置20 min后，從而實(shí)現(xiàn)可視化檢測。該方法的線性范圍為10～10 cfu/mL，檢測限為8 cfu/mL，并用于實(shí)際水樣的檢測。WANG等設(shè)計了一種比色免疫測定法，實(shí)現(xiàn)了可視化檢測大腸桿菌O157：H7，線性范圍為30～3.0×10 cfu/mL，檢測限為12 cfu/mL，且成功地應(yīng)用該方法對食品樣品中的大腸桿菌O157：H7進(jìn)行了可視化檢測。

此外，ZHU等建立一種基于適配體識別-酪胺信號放大-酶催化納米金生成的鼠傷寒沙門氏菌可視化檢測方法。首先，利用適配體的特異性識別作用將鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行捕獲并將其固定到酶標(biāo)板的底部，然后再利用酪胺信號放大技術(shù)對信號進(jìn)行放大，再依次加入親和素-過氧化氫酶、HO，最后加入氯金酸溶液。當(dāng)體系中目標(biāo)菌比較多時，HO的量就會比較少，氯金酸被還原成納米金的速率就比較慢，晶體的生長也會相應(yīng)的減慢，此時還原產(chǎn)生的納米金會呈現(xiàn)出團(tuán)聚狀態(tài)，顏色為藍(lán)色;相反，當(dāng)體系中目標(biāo)菌較少時，HO的量就會比較多，氯金酸被還原成納米金的速率就比較快，納米金在溶液中的分布就會比較均勻，分散性比較好，溶液呈現(xiàn)出紅色，從而達(dá)到可視化檢測的目的。該方法的檢測范圍為10～10 cfu/mL，檢測限達(dá)10 cfu/mL，并成功地對雞肉樣品進(jìn)行了可視化檢測。GAO等制備了一種基于明膠的光子水凝膠傳感器，實(shí)現(xiàn)了對銅綠假單胞菌的可視化檢測。

2 可視化檢測方法在重金屬離子檢測方面的應(yīng)用

重金屬離子在人體內(nèi)能與蛋白質(zhì)、酶等發(fā)生強(qiáng)烈的作用，使它們失去活性，也可在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒，對人體的損傷比較大。傳統(tǒng)的檢測方法有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、溶出伏安法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜法，這些檢測方法依賴于大型儀器，操作繁瑣、成本較高且耗時費(fèi)力，不適用于現(xiàn)場快速檢測。ZHANG等設(shè)計了一種超浸潤重金屬離子檢測紙芯片。首先通過噴墨打印法實(shí)現(xiàn)了高精度超浸潤圖案的制作，然后在超浸潤圖案內(nèi)通過噴墨打印探針分子制作重金屬離子分析紙芯片。在實(shí)際檢測過程中，只需將紙芯片放入待測水樣中，根據(jù)顏色變化即可實(shí)現(xiàn)水樣中重金屬離子的可視化檢測。在此研究的基礎(chǔ)上，ZHANG等還設(shè)計了一種利用生物酶進(jìn)行重金屬離子毒性評估的方法。利用水凝膠對生物酶進(jìn)行了包埋，不僅提高了生物酶的儲存時效，還進(jìn)一步簡化了實(shí)際檢測的操作步驟，實(shí)現(xiàn)了對水中汞離子、鉻離子、鉛離子、銅離子等重金屬離子的可視化檢測。

鉛離子對人體健康和環(huán)境有較大的影響，被認(rèn)為是毒性最大的重金屬離子之一。傳統(tǒng)的鉛離子檢測方法有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、溶出伏安法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜法，這些檢測方法可以實(shí)現(xiàn)對鉛離子的檢測，但存在儀器設(shè)備昂貴、檢測周期長、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速的檢測。WANG等開發(fā)了一種比率熒光探針檢測水中鉛離子的方法，并且利用熒光探針溶液打印的熒光試紙和智能手機(jī)App完成了鉛離子的現(xiàn)場可視化和半定量化檢測，檢測限分別達(dá)到了2.89 nmol/L和35.26 nmol/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于WHO飲用水中鉛離子的允許限量。該方法可以實(shí)現(xiàn)對水中鉛離子的現(xiàn)場、快速、半定量的可視化檢測，整個檢測過程在5 min內(nèi)即可完成。由于熒光紙條具有易于存放和攜帶的特點(diǎn)，使得該可視化檢測鉛離子的方法更加方便、簡單、節(jié)省時間和成本。

此外，KOU等開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)簡單且可同時實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境中汞離子可視化檢測和高效吸附的介孔光子晶體智能膜材料。所制備的彩色光子晶體薄膜能夠高效捕獲水環(huán)境中的汞離子，實(shí)現(xiàn)汞離子的富集和水環(huán)境污染的修復(fù)。同時，汞離子的吸附觸發(fā)光子晶體體積收縮、晶格間距減小，從而引起薄膜顏色的改變，實(shí)現(xiàn)了對水環(huán)境中汞離子的可視化定量檢測。WANG等設(shè)計了一種用于檢測鎘離子的比率熒光傳感器，并進(jìn)一步設(shè)計了比率熒光紙條結(jié)合智能手機(jī)的分析平臺，實(shí)現(xiàn)了對鎘離子的可視化、現(xiàn)場和定量檢測。該比率熒光傳感器由橙色發(fā)射的金納米團(tuán)簇、藍(lán)色發(fā)射的發(fā)光氧化石墨烯及藍(lán)色發(fā)射的銅離子構(gòu)成。鎘離子可以誘導(dǎo)比率熒光傳感器中的銅離子+氧化石墨烯-金納米團(tuán)簇聚集從而發(fā)射強(qiáng)烈的橙色熒光，使熒光傳感器的顏色明顯從藍(lán)色變?yōu)榧t色，檢測限低至33.3 nmol/L，并對大米樣品中的鎘離子進(jìn)行定量檢測。

3 可視化檢測方法在藥物殘留檢測方面的應(yīng)用

農(nóng)藥和抗生素在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中的應(yīng)用是比較廣泛的，對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的發(fā)展起到了比較重要的作用。然而，濫用農(nóng)藥、抗生素會導(dǎo)致食品和飲用水中的藥物殘留，長期食用農(nóng)藥、抗生素殘留食物會導(dǎo)致多種慢性疾病，嚴(yán)重危害人們的健康。因此，開發(fā)一種快速、簡便的抗生素檢測方法對確保食品安全具有重要的意義。HAN等設(shè)計了一種雙發(fā)射熒光量子點(diǎn)比率傳感器，實(shí)現(xiàn)對四環(huán)素可視化的定量檢測。通過銪離子對水溶性碲化鎘量子點(diǎn)的功能化修飾，利用銪離子對四環(huán)素的特異性識別，以及水溶性碲化鎘量子點(diǎn)由電荷轉(zhuǎn)移而造成銪離子熒光增強(qiáng)，提供了針對四環(huán)素寬色度的雙響應(yīng)可視化檢測方案。當(dāng)目標(biāo)檢測物四環(huán)素加入后，探針熒光由綠色變?yōu)辄S色，最后變?yōu)榧t色。該傳感器檢測線性范圍為0～80 μ mol/L，檢測限達(dá)到2.2 n mol/L，且該傳感器成功對自來水樣品以及牛奶樣品中的四環(huán)素進(jìn)行了快速現(xiàn)場檢測。ZHAO等制備了一種用于氯霉素的高靈敏度和可視化檢測的傳感器，該傳感器能實(shí)現(xiàn)對濃度為0.3 ng/mL的氯霉素的可視化檢測。

在農(nóng)作物種植過程中，經(jīng)常會用到農(nóng)藥及除草劑，但是農(nóng)藥及除草劑的殘留對人體的健康有著較大的威脅，人們對于農(nóng)藥殘留的檢測越來越重視。LIU等合成了具有過氧化物催化活性的銅基金屬-有機(jī)框架材料，通過核酸適配體特異性的識別，構(gòu)建了磁控制的毒死蜱可視化傳感器。在外部磁力的作用下，通過適配體與毒死蜱的特異性結(jié)合，導(dǎo)致TMB/HO 溶液的顏色變化，從而實(shí)現(xiàn)對毒死蜱的可視化檢測。該方法的檢測范圍為0～1 250 ng/mL，檢測限為4.4 ng/mL;通過對水果和蔬菜樣品進(jìn)行加標(biāo)測試，回收率良好，結(jié)果與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測數(shù)據(jù)一致。

4 可視化檢測方法在生物毒素檢測方面的應(yīng)用

目前，針對生物毒素主要的檢測方法有層析色譜法、超高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫分析法、免疫親和柱-HPLC法、免疫親和柱-HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜法等，這些傳統(tǒng)的檢測方法在檢測效率、檢測時間、成本及操作上還存在不足。近年來，在生物毒素可視化、快速、高效檢測方面的研究比較多。ZHANG等利用蠟印和絲網(wǎng)印刷的方法，結(jié)合適配體特異性識別及電化學(xué)/比色方法高靈敏、快速、可視化的優(yōu)勢，設(shè)計可視化檢測赭曲霉毒素A（OTA）的出雙模式紙基傳感器，該傳感器在0.1～200 ng/mL和1×10～200 ng/mL范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對OTA的準(zhǔn)確檢測，檢測限達(dá)到了25.2 fg/mL。HE等設(shè)計了一種基于磁珠的多色比色免疫測定法，實(shí)現(xiàn)了超靈敏、可視化檢測黃曲霉毒素B1，檢測限達(dá)5.7 pg/mL。同時，應(yīng)用該方法對小麥樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，回收率為99.1%～104.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于7.05%。

5 可視化檢測方法在食品非法添加劑檢測方面的應(yīng)用

可視化檢測在食品非法添加劑的檢測中應(yīng)用也比較多，KANG等設(shè)計了一種基于半胱胺修飾的納米金顆粒的傳感器，實(shí)現(xiàn)了可視化檢測鹽酸克倫特羅，隨著鹽酸克倫特羅濃度的增加，納米金顆粒聚集，溶液顏色從紅色變?yōu)樗{(lán)灰色，該方法的檢測限為50 n mol/L，并對血樣中的鹽酸克倫特羅進(jìn)行了檢測。SIDDIQUEE等研究了一種基于粒徑為5 nm的納米金聚集可視化檢測奶粉產(chǎn)品中三聚氰胺的簡便方法。通過靜電吸附作用使三聚氰胺分子與納米金顆粒聚集，導(dǎo)致納米金溶液的顏色發(fā)生變化，可視化檢測的檢測限為1×10 mol/L，加標(biāo)回收率為94.7%～95.5%，平均回收率的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為1.40%～5.81%。

6 結(jié)語

可視化檢測方法在檢測效率、成本、時間及操作的簡易性上存在著巨大的優(yōu)勢，相比較傳統(tǒng)的食品安全檢測方法，不需要昂貴的儀器及專業(yè)人員進(jìn)行操作，是今后食品安全檢測發(fā)展的一個方向，對于保障消費(fèi)者“舌尖上的安全”具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]YUAN J L，YU Y，LI C，et al.Visual detection and microplate assay for Staphylococcus aureus based on aptamer recognition coupled to tyramine signal amplification[J].Microchimica Acta，2014，181（3-4）：321-327.

[2]WANG S J，XU D P，DING C C，et al.Colorimetric immunoassay for determination of Escherichia coli O157：H7 based on oxidase-like activity of cobalt-based zeolitic imidazolate framework[J].Microchimica Acta，2020，187（9）：358-365.

[3]ZHU C Q，HONG Y，XIAO Z，et al.Colorimetric determination of Salmonella typhimurium based on aptamer recognition[J].Analytical Methods，2016，8：6560-6565.

[4]GAO Y J，CHEN Y，LI M，et al.Gelatin-based photonic hydrogels for visual detection of pathogenic Pseudomonas aeruginosa[J].Sensors and Actuators B： Chemical， 2021，329：129137.

[5]ZHANG Y，REN T T，HE J H.Inkjet Printing Enabled Controllable Paper Superhydrophobization and Its Applications[J].ACS Applied Materials & Interfaces，2018，10（13）：11343-11349.

[6]ZHANG Y，REN T T，TIAN H，et al.Hydrogel-Encapsulated Enzyme Facilitates Colorimetric Acute Toxicity Assessment of Heavy Metal Ions[J].ACS Applied Materials & Interfaces， 2018，10（31）：26705-26712.

[7]WANG H Q，YANG L，CHU S Y，et al.Semiquantitative visual detection of lead ions with a smartphone via a colorimetric paper-based analytical device[J]. Analytical Chemistry，2019，91（14）：9292-9299.

[8]KOU D，MA W，ZHANG S.Functionalized mesoporous photonic crystal film for ultrasensitive visual detection and effective removal of mercury （II） ions in water[J].advanced Functional Materials，2021，31（9）：2007032.

[9]WANG H Q，DA L Q，YANG L，et al.Colorimetric fluorescent paper strip with smartphone platform for quantitative detection of cadmium ions in real samples[J].Journal of Hazardous Materials，2020，392：122506.

[10]HAN S，YANG L，WEN Z G，et al.A dual-response ratiometric fluorescent sensor by europium-doped CdTe quantum dots for visual and colorimetric detection of tetracycline[J].Journal of Hazardous Materials，2020，398：122894.

[11]ZHAO C Y，S I Y，PAN B F，et al.Design and fabrication of a highly sensitive and naked-eye distinguishable colorimetric biosensor for chloramphenicol detection by using ELISA on nanofibrous membranes[J].Talanta，2020，217：121054.

[12]LIU Q J，HE Z Y，WANG H，et al.Magnetically controlled colorimetric aptasensor for chlorpyrifos based on copper-based metal-organic framework nanoparticles with peroxidase mimetic property[J].Microchimica Acta，2020，187（9）：1714-1720.

[13]ZHANG X，ZHI H，ZHU M，et al.Electrochemical/visual dual-readout aptasensor for ochratoxin a detection integrated into a miniaturized paper-based analytical device[J].Biosensors& Bioelectronics，2021，180：113146.

[14]HE S，HUANG Q T，ZHANG Y，et al.Magnetic beads-based multicolor colorimetric immunoassay for ultrasensitive detection of aflatoxin B1[J]. Chinese Chemical Letters，2021，32（4）：1462-1465.

[15]KANG J Y，ZHANG Y J，LI X，et al.A rapid colorimetric sensor of clenbuterol based on cysteamine-modified gold nanoparticles[J].ACS Applied Materials & Interfaces，2015，8（1）：1-5.

[16]SIDDIQUEE S，SAALLAH S，BOHARI N A，et al.Visual and optical Absorbance detection of melamine in milk by melamine-induced aggregation of gold nanoparticles[J].Nanomaterials，2021，11（5）：1142.