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食品中氟喹諾酮類藥物殘留的快速檢測(cè)研究進(jìn)展

2022-04-01 07:55:20孫敏君徐陽鑫劉秀英勵(lì)建榮
食品科學(xué) 2022年5期
關(guān)鍵詞:檢測(cè)法印跡探針

孫敏君,高 雪,徐陽鑫,劉秀英,勵(lì)建榮

(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧 錦州 121013)

人類在日常生活和生產(chǎn)中都需要消耗大量的動(dòng)物源性食品[1],畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是動(dòng)物源性食品的主要供應(yīng)來源[2]。為了解決畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖中動(dòng)物疾病問題,抗生素類獸藥被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中細(xì)菌性疾病的預(yù)防和醫(yī)治[3-5]。目前,我國(guó)允許在動(dòng)物養(yǎng)殖中使用的抗生素類獸藥主要有氨基糖苷類、四環(huán)素類、酰胺醇類、磺胺類和部分喹諾酮類藥物[6]。

自1962年Lesher等[7]研制出第一個(gè)喹諾酮類抗菌劑藥物萘啶酸,喹諾酮類藥物迅速發(fā)展,到現(xiàn)在為止已開發(fā)了四代喹諾酮類藥物[8]。第三代含氟的喹諾酮藥物——氟喹諾酮類藥物(fluoroquinolones,F(xiàn)Qs),通過抑制DNA回旋酶,破壞DNA的合成和復(fù)制,從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[9-10]。由于其具有抗菌譜廣、殺菌力強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)[11-12],已然成為獸醫(yī)的常用藥物。但由于養(yǎng)殖和生產(chǎn)過程中一些不合理用藥以及過量用藥物問題的發(fā)生[13],殘留的FQs通過食物鏈被人體攝入后,會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肝腎器官產(chǎn)生危害及毒性作用[14-15]。對(duì)于食品中FQs的檢測(cè),傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有液相色譜法、酶聯(lián)免疫法、電化學(xué)分析法及微生物分析法等[16],但均存在操作繁瑣、設(shè)備龐大和檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此,研發(fā)應(yīng)用設(shè)備簡(jiǎn)便、靈敏度高的快速檢測(cè)方法具有十分重要的意義[17]。

熒光是物質(zhì)被紫外線或X射線照射時(shí)發(fā)射出的各種顏色、不同強(qiáng)度的可見光。熒光分析法就是利用熒光強(qiáng)度及顏色變化進(jìn)行定性和定量分析,是近十幾年發(fā)展迅速的一種檢測(cè)方法。它的特點(diǎn)是靈敏度較高且操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間短(由激發(fā)光照射后,幾納秒至幾微秒即可發(fā)射可見光),正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),使得熒光分析法在食品安全檢測(cè)工作中被廣泛應(yīng)用且得到的很好的發(fā)展[18]。如Wang Chongwen等[19]設(shè)計(jì)了一種熒光定量分析試紙條,可在30 min內(nèi)對(duì)食品中蛋白質(zhì)毒素進(jìn)行快速定量檢測(cè)。2020年Chen Jiamin等[20]研發(fā)了一種基于鉑納米顆粒的熒光生物傳感器,建立了快速檢測(cè)水產(chǎn)品新鮮度敏感指標(biāo)(次黃嘌呤)的熒光分析法。除此之外,熒光分析法同樣被廣泛地應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、藥物分析以及環(huán)境檢測(cè)等工作中的痕量分析[21]。若將熒光分析法應(yīng)用于食品中FQs藥物殘留檢測(cè),可以簡(jiǎn)化操作、縮短檢測(cè)時(shí)間、提高靈敏度及降低檢測(cè)成本。本文綜述近些年運(yùn)用熒光法快速檢測(cè)食品中FQs殘留的研究進(jìn)展以及部分FQs殘留限量,旨在為食品中FQs殘留檢測(cè)提供參考。

1 部分氟喹諾酮類藥物殘留限量

我國(guó)政府對(duì)FQs殘留的危害性十分重視,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第2292號(hào)[22]規(guī)定“自2015年12月31日起,停止生產(chǎn)用于食品動(dòng)物的洛美沙星(lomefloxacin,LOM)等4 種FQs獸藥,同時(shí)撤銷相關(guān)批準(zhǔn)文號(hào)”。2019年9月6日發(fā)布的GB 31650—2019《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中獸藥最大殘留限量》規(guī)定了達(dá)氟沙星(danofloxacin,DAN)等4 種FQs獸藥在動(dòng)物性食品中最大殘留限量(maximum residue limit,MRL)[23]。國(guó)際食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commission,CAC)為保障消費(fèi)者健康制定了關(guān)于動(dòng)物源性食品中FQs的MRL[24],在2009年,歐盟委員會(huì)發(fā)布了《食品中藥物活性物質(zhì)最大殘留限量》(EU)No 37/2010號(hào)條例[25],同樣制定了部分FQs在動(dòng)物源性食品的限量標(biāo)準(zhǔn),主要藥物的名稱和在食品中的MRL如表1所示。

表1 部分FQs在食品中MRLTable 1 Maximum residue limits of some fluoroquinolones in foods

2 氟喹諾酮類藥物殘留熒光檢測(cè)法

采用熒光分析法檢測(cè)FQs,首先是對(duì)熒光材料的選擇,熒光材料是熒光分析方法的重要基礎(chǔ)。目前常用的熒光材料主要有有機(jī)熒光染料、納米金、納米銀(Ag nanoparticles,AgNPs)、稀土發(fā)光納米材料、量子點(diǎn)(quantum dots,QDs)等[26]。稀土發(fā)光納米材料分為上轉(zhuǎn)換發(fā)光和下轉(zhuǎn)化發(fā)光兩種。上轉(zhuǎn)換納米顆粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)發(fā)光是在近紅外較低能量激發(fā)下,發(fā)射較高能量熒光,具有背景干擾小的優(yōu)勢(shì)[27]。UCNPs通常由無機(jī)基質(zhì)和摻雜稀土離子組成[28]。QDs是半導(dǎo)體納米材料,具有電致發(fā)光和光致發(fā)光的特性[29],包含金屬Q(mào)Ds和碳QDs(carbon quantum dots,CDs)。金屬Q(mào)Ds一般由IIB-VIA族或IIIA-VA族元素合成,如CdTe QDs、ZnSe QDs等。CDs相對(duì)其他熒光材料具有很強(qiáng)熒光可調(diào)性,且低毒、穩(wěn)定性高,近年來受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用[30]。如Ding Hui等[31]以L-谷氨酸和鄰苯二胺為前體,通過改變反應(yīng)溶劑并按適當(dāng)?shù)谋壤M合,合成了熒光發(fā)射從藍(lán)色到近紅外可調(diào)諧的CDs。

熒光分析的方法有很多,如直接的熒光增強(qiáng)和猝滅法、熒光免疫分析法、分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymer,MIP)熒光檢測(cè)法、熒光適配體傳感器檢測(cè)法、比率熒光和熒光比色分析法等。這些方法和技術(shù)的應(yīng)用使熒光分析法朝著便捷、痕量以及智能的方向發(fā)展。

2.1 熒光增強(qiáng)檢測(cè)法

熒光增強(qiáng)檢測(cè)法是檢測(cè)物通過給電子取代基與熒光物質(zhì)形成共軛體系,產(chǎn)生共軛效應(yīng)而引起熒光增強(qiáng)。熒光增強(qiáng)檢測(cè)法可分為兩種,一種是通過抑制光致電子轉(zhuǎn)移(photoinduced electron transfer,PET)而使熒光增強(qiáng)[32],在PET體系中,電子供體通過間隔基與熒光團(tuán)相連,PTE體系可導(dǎo)致熒光團(tuán)猝滅,電子供體與檢測(cè)物結(jié)合后,PET受到抑制,熒光恢復(fù),如圖1A所示[33]。另外一種是分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(intramolecular charge transfer,ICT)使熒光團(tuán)熒光增強(qiáng),檢測(cè)物通過配位或氫鍵的形成作用于熒光團(tuán)的供電子基團(tuán)(供體)或吸電子基團(tuán)(受體),供體供電子能力或受體的吸電子能力越強(qiáng),ICT效應(yīng)越強(qiáng)[34],增強(qiáng)熒光發(fā)射(圖1B)。

圖1 熒光增強(qiáng)示意圖[33]Fig. 1 Schematic diagram of fluorescence enhancement[33]

Hua Jianhao等[35]利用CDs建立了FQs的熒光增強(qiáng)檢測(cè)法。該方法以聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來酸)為前體,通過水熱法合成了硫摻雜CDs(sulfur-doped carbon quantum dots,S-CDs)作熒光探針并結(jié)合Fe3O4磁納米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs),MNPs獨(dú)特的超順磁性使它在外加磁場(chǎng)下快速富集,去除外部磁場(chǎng)后,立即在溶液中重新分散[36]?;赟-CDs和NOR/CIP之間的強(qiáng)氫鍵相互作用和電荷轉(zhuǎn)移,引起S-CDs熒光增強(qiáng)。通過外部磁鐵作用,構(gòu)建了CIP和NOR的吸附-洗脫-檢測(cè)的熒光分析法。NOR和CIP的檢測(cè)線性范圍分別為0.02~1.25 μmol/L和0.02~1.0 μmol/L,檢出限分別為4.6 nmol/L和6.7 nmol/L。

Kaur等[37]采用化學(xué)共沉淀法合成了聚乙二醇包覆的Tb3+摻雜的ZnS納米粒子,用于NOR熒光檢測(cè)。聚乙二醇包覆的Tb3+摻雜的ZnS納米粒子在波長(zhǎng)334 nm的激發(fā)下,產(chǎn)生兩個(gè)發(fā)射峰(490 nm和545 nm),分別對(duì)應(yīng)于Tb3+的5D4→7F6和5D4→7F5電子躍遷。隨著NOR的加入,納米粒子在545 nm波長(zhǎng)處的熒光增強(qiáng)。以此來檢測(cè)NOR殘留量。

2.2 熒光猝滅與恢復(fù)檢測(cè)法

熒光猝滅分析法是利用檢測(cè)物和某一種熒光物質(zhì)形成復(fù)合物或產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生猝滅作用,猝滅作用主要包括靜態(tài)猝滅和動(dòng)態(tài)猝滅,以及內(nèi)濾效應(yīng)(inner filter effect,IFE)等。圖2A是熒光靜態(tài)猝滅示意圖,檢測(cè)物和熒光物質(zhì)分子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),形成不發(fā)光的復(fù)合物。動(dòng)態(tài)猝滅是檢測(cè)物與熒光物質(zhì)的激發(fā)態(tài)分子發(fā)生相互作用而引起的猝滅效應(yīng)(圖2B)。在IFE機(jī)制中,檢測(cè)物(吸收體)的吸收與熒光團(tuán)的發(fā)射帶重疊,引起非輻射能量轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致熒光發(fā)射強(qiáng)度減小或猝滅[38]。

圖2 熒光猝滅示意圖Fig. 2 Schematic diagram of fluorescence quenching

Lu Wenjing等[39]以鄰苯二胺和4-氨基丁酸為前驅(qū)體并采用水熱一步法合成了亮黃色熒光CDs。由于NOR和CDs之間的絡(luò)合反應(yīng)形成穩(wěn)定的復(fù)合材料,導(dǎo)致靜態(tài)熒光猝滅。并且觀察到CDs-NOR猝滅的熒光可以通過引入組氨酸來恢復(fù)。CDs-FQs系統(tǒng)具有在“開啟”模式下監(jiān)測(cè)組氨酸水平的潛力。對(duì)實(shí)際樣品牛奶中FQs殘留分析表現(xiàn)出良好的檢測(cè)性,NOR、CIP和OFL檢測(cè)線性范圍分別為0.05~150.00、0.2~2.0、0.4~10.0 μmol/L,NOR、CIP和OFL的檢出限分別為17、35、67 nmol/L。

Guo Xingjia等[40]以蘋果酸和甘氨酸為原材料,采用水熱法合成了棕色的CDs,當(dāng)在368 nm激發(fā)波長(zhǎng)下,CDs在452 nm發(fā)射藍(lán)色熒光。并且Cu2+存在下通過電子轉(zhuǎn)移可猝滅CDs的熒光,而加入ENR后可以逐漸恢復(fù)。由于ENR對(duì)Cu2+的結(jié)合親和力高于CDs,二者形成了較大尺寸的配合物,CDs原始熒光才得以恢復(fù)。為此,設(shè)計(jì)了基于CDs-Cu2+體系熒光恢復(fù)的快速靈敏熒光傳感策略,用于ENR的選擇性檢測(cè)。

Qian Sihua等[41]用溶劑熱法制備了近紅外(nearinfrared,NIR)-CDs,NIR-CDs顯示出寬的激發(fā)帶范圍(200~600 nm),最佳的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)分別在420 nm和680 nm處。對(duì)于FQs(以NOR為例)檢測(cè),隨著NOR濃度增加,引起的NIR-CDs熒光強(qiáng)度下降是以IFE為基礎(chǔ)的穩(wěn)定猝滅機(jī)制所致。

2.3 熒光免疫分析法

熒光免疫分析法是利用抗體和抗原的特異性反應(yīng)與熒光技術(shù)聯(lián)結(jié)起來的一種檢測(cè)方法。主要是通過熒光標(biāo)記的抗體與抗原與結(jié)合,通過檢測(cè)抗原抗體復(fù)合物的特異性熒光[42],最后根據(jù)熒光強(qiáng)度變化對(duì)檢測(cè)物進(jìn)行定性和定量分析。

Hu Gaoshuang等[43]利用UCNPs作為信號(hào)探針,建立了動(dòng)物源性食品中FQs的熒光免疫分析方法。該方法以包衣抗原修飾的聚苯乙烯顆粒為免疫探針,結(jié)合羧基功能化的抗NOR單克隆抗體,建立了UCNPs生物傳感體系NaYF4∶YbEr作為熒光免疫信號(hào)探針(在542 nm波長(zhǎng)處記錄發(fā)射強(qiáng)度,在980 nm波長(zhǎng)處激發(fā))。以水產(chǎn)品(海鱸魚、魷魚和蝦)進(jìn)行檢測(cè)。NOR的檢測(cè)限為10 pg/mL,檢測(cè)線性范圍在1×101~1×104pg/mL。

Li Shijie等[44]基于CDs/AgNPs建立了熒光免疫層析分析法,應(yīng)用于ENR的特異性檢測(cè)。采用水熱合成法制備氮摻雜CDs(nitrogen-doped carbon quantum dots,N-CDs),并根據(jù)熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理構(gòu)建了一個(gè)N-CDs-AgNPs-抗ENR多克隆抗體共軛物的猝滅體系。當(dāng)ENR存在時(shí),破壞了熒光共振能量體系,使N-CDs熒光得以恢復(fù),且能夠在30 min內(nèi)通過簡(jiǎn)單的操作檢測(cè)ENR,檢測(cè)限為0.1 μg/L。

Kergaravat等[45]將NOR的羧基通過活性酯法共價(jià)連接到牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)的賴氨酸基上。圖3為在96 孔聚苯乙烯微孔板上建立的熒光免疫法檢測(cè)FQs示意圖。該方法是基于一種間接免疫競(jìng)爭(zhēng)法,即樣品中的FQs與固定在磁珠(magnetic bead,MB)上的FQs競(jìng)爭(zhēng)抗FQs抗體,加入抗免疫球蛋白G抗體標(biāo)記過氧化物酶及其底物(鄰苯二胺),以鄰苯二胺產(chǎn)物(2,3-二甲苯胺)的熒光強(qiáng)度為信號(hào)檢測(cè)FQs,熒光信號(hào)與FQs濃度間接相關(guān)。ENR、CIP、DAN、OFL、SAR和NOR的檢出限和定量限分別為13、10、13、30、29、22 μg/L和40、30、40、100、88、65 μg/L。

圖3 熒光競(jìng)爭(zhēng)免疫分析法檢測(cè)FQs示意圖[45]Fig. 3 Schematic diagram of fluoroquinolone detection by fluorescence competitive immunoassay[45]

2.4 分子印跡聚合物熒光檢測(cè)法

分子印跡技術(shù)是模仿抗體抗原、酶與底物的特異性識(shí)別原理[46],將模板分子(檢測(cè)物)先記憶,然后再洗脫,在印跡材料上形成特定的MIP,可以自然、選擇性地識(shí)別檢測(cè)物[47]。MIP具有良好的識(shí)別性能,但是缺乏檢測(cè)信號(hào)傳輸,將熒光物質(zhì)通過聚合反應(yīng)與MIP相結(jié)合,形成分子印跡熒光傳感器,以熒光信號(hào)作檢測(cè)分析(圖4)。常見的分子印跡熒光傳感器分為有機(jī)染料分子印跡熒光傳感器、稀土分子印跡熒光傳感器和QDs分子印跡熒光傳感器[48]。

Wu Chunxia等[50]選擇異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,F(xiàn)ITC)有機(jī)染料作為熒光信號(hào)材料,在FITC改性二氧化硅納米球表面合成MIP,以親水性功能單體丙烯酰胺在熒光印跡納米粒子上制備有效的CIP識(shí)別位點(diǎn),采用多步沉淀法合成了MIPs@SiO2-FITC,激發(fā)波長(zhǎng)為470 nm,發(fā)射波長(zhǎng)為525 nm。熒光強(qiáng)度隨著猝滅劑(CIP)濃度的增加而降低。制備的MIPs@SiO2-FITC具有良好的選擇性,檢出限是4.04 nmol/L。

Tang Yiwei等[51]采用NaYF4∶Yb3+、Er3+UCPs并結(jié)合MNPs,通過局域光聚合法制備了多功能MIP熒光探針。該方法在UCPs分散的正丙醇溶液中加入Fe3O4納米粒子和正硅酸四乙酯,利用水解反應(yīng)制備了磁性上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子。使MIP成為磁性富集、分子識(shí)別和上轉(zhuǎn)換熒光的三元探針。

圖4 MIP熒光檢測(cè)法示意圖[49]Fig. 4 Schematic diagram of molecularly imprinted polymer fluorescence detection[49]

Shi Tian等[52]以3-氨丙基三乙氧基硅烷為功能單體,聚乙二醇辛基苯基醚作為表面活性劑,NOR為分子模板,在硅烷化CdTe QDs表面合成了MIP。將模板分子洗脫后,得到與NOR分子的大小、形狀和化學(xué)基團(tuán)互補(bǔ)的特定三維印跡腔。NOR結(jié)合MIP-CdTe QDs后由于電子轉(zhuǎn)移引起熒光猝滅,洗脫NOR后熒光再次出現(xiàn),成功地制備了對(duì)NOR具有特異性的分子印跡熒光納米探針。檢出限為0.18 μmol/L。

2.5 熒光適配體傳感器檢測(cè)法

適配體是RNA寡核苷酸或DNA單鏈,它能特異性地與多種靶分子結(jié)合,如核酸、蛋白質(zhì)、金屬離子、抗生素以及細(xì)胞等,具有很高的親和力、選擇性和敏感性[53]。適配體在與靶點(diǎn)結(jié)合前后具有明顯不同的構(gòu)象,以熒光團(tuán)修飾適配體互補(bǔ)DNA鏈或直接修飾適配體,適配體和靶分子結(jié)合后可以影響熒光物質(zhì)的熒光信號(hào)的變化[54-56],無論是增強(qiáng)還是減弱,都可以反映結(jié)合過程的程度,從而可以對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行定性和定量檢測(cè),如圖5所示。

圖5 熒光適配體傳感器檢測(cè)FQs示意圖[56]Fig. 5 Schematic diagram of fluoroquinolone detection by fluorescence aptamer sensor[56]

Liu Xiuying等[57]設(shè)計(jì)了一種基于適配體修飾的Fe3O4MNPs與Yb、Er離子對(duì)摻雜UCNPs相結(jié)合的熒光適配體傳感器。Fe3O4首先與具有適配體互補(bǔ)DNA鏈的UCNPs反應(yīng),在適配體與其互補(bǔ)DNA之間形成雙鏈結(jié)構(gòu),生成雜交探針。因?yàn)樘结樤谟蠩NR條件下優(yōu)先與靶點(diǎn)結(jié)合,導(dǎo)致之前的部分雙鏈結(jié)構(gòu)解離后,雜交探針中的部分UCNPs被釋放,熒光強(qiáng)度減弱,得到特異性好、靈敏度高的用于ENR測(cè)定的熒光適配體傳感器。

2017年Liu Xiuying等[58]又提出了一種新型的ENR熒光“雙識(shí)別”檢測(cè)方法。將生物素化ENR適配體固定在UCNPs表面,以捕獲ENR作為識(shí)別的第一個(gè)保障。當(dāng)適配體在已有靶標(biāo)上正確折疊后,結(jié)合分子印跡技術(shù)與ENR剩余官能團(tuán)相互作用是第二個(gè)保障。對(duì)魚類樣本檢測(cè)表現(xiàn)出良好的檢測(cè)性能。

Reinemann等[59]采用熒光素標(biāo)記尋找具有OFL特異性的適配體序列,并確定適配體-靶標(biāo)體系的解離常數(shù),經(jīng)過8 輪的指數(shù)富集配體進(jìn)化技術(shù)程序,獲得了一個(gè)對(duì)幾種FQs藥物具有較高特異性的適配體。可以看出利用適配體、分子印跡技術(shù)以及免疫結(jié)合的特異性與高靈敏度的熒光分析法聯(lián)用,能夠進(jìn)行識(shí)別性強(qiáng),靈敏度高的分析檢測(cè),對(duì)于食品中FQs藥物殘留檢測(cè)具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.6 比率熒光檢測(cè)法

只有一個(gè)熒光信號(hào)的產(chǎn)生可能有背景干擾的限制,基于比率的傳感結(jié)構(gòu)利用兩個(gè)及以上不同波長(zhǎng)熒光信號(hào)的比較(圖6),然后計(jì)算其信號(hào)強(qiáng)度比[60],對(duì)FQs殘留進(jìn)行檢測(cè)分析,能夠更好地避免假陽性結(jié)果,進(jìn)一步提升檢測(cè)準(zhǔn)確性。

圖6 比率信號(hào)采集的示意圖[33]Fig. 6 Schematic diagram of radio signal acquisition[33]

Liu Xiqing等[61]以桂花葉片為碳源,通過水熱處理制備藍(lán)色熒光CDs,采用溶膠-凝膠法與巰基乙酸修飾的紅色CdTe QDs結(jié)合,隨著CIP的加入,在657 nm波長(zhǎng)處熒光逐漸猝滅,但在465 nm波長(zhǎng)處左右,熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),利用比率熒光選擇性靈敏地測(cè)定CIP,檢出限為0.012 7 nmol/L,線性范圍為0~60 nmol/L。

Lu Changfang等[62]以硒酵母為原料,通過水熱法合成了CDs。它們進(jìn)一步與核黃素偶聯(lián),形成雙發(fā)射比率熒光探針,在370 nm激發(fā)波長(zhǎng)下,探針顯示雙發(fā)射峰,峰值在443 nm和510 nm。當(dāng)加入CIP時(shí),由于CDs與CIP之間的氫鍵和共軛效應(yīng)所致,在相同的激發(fā)條件下CDs的藍(lán)色熒光增強(qiáng)。而核黃素的熒光(510 nm)強(qiáng)度保持不變。以熒光強(qiáng)度比率(I443nm/I510nm)反映CIP的濃度。檢測(cè)限為0.13 μmol/L。

Gui Rijun等[63]通過水熱法制備了氨基功能化的CDs和羧基功能化硅QDs(Si quantum dots,SiDs)。CDs和SiDs通過碳二亞胺活化偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)合形成CDs/SiDs共軛物。將共軛物用雙(3-吡啶基甲基)胺(bis(3-pyridylmethyl)amine,BPMA)進(jìn)行了功能化修飾,加入CuCl2溶液形成了CDs/SiDs-BPMA-Cu2+檢測(cè)體系。在Cu2+存在下,Cu2+與CDs/SiDs-BPMA的表面配體有配位作用,引起SiDs熒光猝滅。而隨著CIP的加入,Cu2+可以與CIP的C3-羧基和C4-酮基結(jié)合,產(chǎn)生一種新的Cu2+-CIP配合物,破壞了電子能量轉(zhuǎn)移,熒光恢復(fù)。此外,Cu2+和CIP的加入不會(huì)影響紅色熒光的CDs。以此建立了ISiDs/ICDs比率熒光檢測(cè)法。

2.7 熒光比色分析法

熒光比色分析法是以熒光顏色變化為檢測(cè)形式,通過裸眼或目測(cè)比色計(jì)進(jìn)行觀察,實(shí)現(xiàn)定性和定量分析,視覺畫面的變化使人腦更容易更直接獲取信息,達(dá)到可視化的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)熒光檢測(cè)。熒光顏色變化分為顏色強(qiáng)度的變化和色調(diào)的變化[64],例如從暗紅色到淺紅色的變化,或者由黃綠色變成藍(lán)色(圖7)。

圖7 熒光顏色隨檢測(cè)物濃度變化示意圖Fig. 7 Schematic diagram showing fluorescence color changes with concentrations of analytes

Ye Yingwang等[65]報(bào)道了基于智能手機(jī)上QDs熒光比色分析法,通過將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換為視覺顏色效果以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)食品和環(huán)境樣品中FQs的無標(biāo)簽現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。以黃綠色熒光的CdTe QDs匹配加替沙星(gatifloxacin,GFLX)的本征藍(lán)色熒光,可在紫外光激發(fā)下形成雙發(fā)射熒光信號(hào),隨著GFLX濃度的增加,通過PET,有效地觸發(fā)在557 nm波長(zhǎng)處黃綠色QDs的熒光猝滅,并伴隨著448 nm波長(zhǎng)處藍(lán)色熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。以QDs作為感應(yīng)中心涂覆濾紙條,并嵌入到裝有紫外燈的智能檢測(cè)平臺(tái)。一旦GFLX接觸到感應(yīng)中心,智能手機(jī)的內(nèi)部攝像頭啟動(dòng)圖像捕獲功能,以收集變化熒光顏色的實(shí)時(shí)圖像。GFLX的檢測(cè)線性范圍在0.85~3.60 μmol/L,檢出限為0.26 nmol/L,檢測(cè)應(yīng)答時(shí)間為5 min,可以看出該智能平臺(tái)符合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)食品中FQs殘留快速檢測(cè)的要求。

何偉杰[66]利用紅色熒光CDs和藍(lán)色熒光SINPs構(gòu)建了可視化熒光探針(CDs@SINPs),利用加入Cu2+發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,猝滅SINPs熒光,再加入CIP與Cu2+鍵和,抑制光電子轉(zhuǎn)移,SINPs藍(lán)色熒光恢復(fù),探針出現(xiàn)了由紅色向藍(lán)色的變化。并制備了熒光測(cè)試紙條,在實(shí)際樣品檢測(cè)中,可以通過肉眼觀察到測(cè)試紙的顏色變化,實(shí)現(xiàn)CIP的可視化檢測(cè)。

3 結(jié) 語

FQs抗菌藥物已經(jīng)廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中細(xì)菌性疾病的預(yù)防和醫(yī)治。但由于不規(guī)范用藥問題的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致藥物殘留,殘留藥物被人體攝入后會(huì)產(chǎn)生危害。我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)FQs殘留的危害性十分重視,并制定了殘留限量標(biāo)椎。對(duì)于FQs殘留檢測(cè)方面,熒光分析法相比傳統(tǒng)的高效液相色譜、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)和毛細(xì)管電泳法具有簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高以及成本低等優(yōu)勢(shì),是檢測(cè)食品中FQs藥物殘留高效率方法。如表2所示,各類熒光分析法在食品中FQs檢測(cè)的應(yīng)用具有較低檢出限,并可在幾分鐘至幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)完成快速檢測(cè)。

表2 熒光分析法在檢測(cè)食品中FQs的應(yīng)用Table 2 Application of fluorescence analysis in detection of fluoroquinolones in food

簡(jiǎn)單的熒光增強(qiáng)與猝滅檢測(cè)法穩(wěn)定性和抗干擾性較差,不能適用復(fù)雜的食品環(huán)境基質(zhì),熒光免疫分析法、分子印跡熒光傳感器以及熒光適配體傳感器都具有很強(qiáng)的特異性識(shí)別功能,在成分復(fù)雜的食品中,能夠識(shí)別目標(biāo),提高熒光檢測(cè)法的特異性和選擇性,適用于檢測(cè)環(huán)境干擾因素較多的檢測(cè)條件。而比率熒光法提供了一種自校準(zhǔn)方法,繞過了儀器和環(huán)境因素,能夠提升檢測(cè)的穩(wěn)定性。

熒光比色分析法作為可視化的檢測(cè)方法,比以上的熒光檢測(cè)法具備直觀可視化的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。在檢測(cè)環(huán)境不能滿足相應(yīng)設(shè)備儀器的條件下,用熒光比色試紙進(jìn)行檢測(cè)判斷,采用肉眼辨別熒光顏色變化,作為對(duì)檢測(cè)物的定性及半定量分析,可以達(dá)到高效率、低耗能的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。但同樣也存在熒光顏色變化是否明顯,以及能否達(dá)到更低的檢測(cè)限要求的問題和挑戰(zhàn),以熒光比色法研發(fā)可視化的智能檢測(cè)平臺(tái)和熒光比色試紙,將為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)快速檢測(cè)食品中FQs藥物殘留開拓新的視野,是未來幾年熒光分析檢測(cè)的研究熱點(diǎn)。

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