分子印跡技術在食品安全檢測中的應用

摘要：綜述了分子印跡技術的基本原理及分類，并對其在固相萃取、傳感器、色譜分析等食品安全檢測中的應用進行了概述，同時展望了分子印跡技術的應用前景和發展趨勢。

關鍵詞：分子印跡技術；食品安全；檢測分析

中圖分類號：ＴＳ２０１．２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）13－2598-03

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｍｐｒｉｎｔing Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｆｏｏｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ＹＡＮＧ Ｗｅｉ－ｈａｉ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｊｉ１，ＸＩＡ Ｍｉｎｇ－ｘｉｎｇ１，ＸＵ Ｙｕｅ－ｊｉｎｇ１，ＹＡＮ Ｓｈｏｕ－ｌｅｉ２，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｚｈａｎｇ２

（１．Ｈｕａｎｇｄａｏ Ｅｎｔｒｙ－Ｅｘｉｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｑｕａｒａｎｔｉｎｅ Ｂｕｒｅａｕ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５５５， Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Tｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍｐｒｉｎｔing ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗas ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ； ａｎｄ its ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ in food safety detection and analysis such as ｓｏｌｉｄ－ｐｈａｓｅ ｅｘａｃｔｉｏｎ， ｓｅｎｓｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗas ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ； ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ

“民以食為天，食以安為先”。食品安全是一個重要的民生問題。食品中有害化學物質殘留、非食品添加劑以及病原微生物污染問題仍是當前食品安全最為重要的因素之一。

近年來，我國食品安全問題日益突出，如三聚氰胺毒奶粉事件、瘦肉精事件、海南毒豇豆事件等，這些無不為食品安全敲響了警鐘。目前國內外涉及化學物質有害殘留檢測的方法主要有化學方法［１］、色譜法［２］和免疫法［３］等，這些方法都需要對樣品進行預處理，各自存在一定的缺點。因此，研發更為快速、準確、靈敏的檢測方法，對解決我國食品安全問題具有重要的意義。

分子印跡技術（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是Ｗｕｌｆｆ［４］２０世紀7０年代首次提出的一種功能高分子研究方法。7０年代后非共價型模板聚合物的出現，尤其是１９９３年Ｖｌａｔａｋｉｓ等［５］在Ｎａｔｕｒｅ上發表了有關茶堿分子印跡聚合物的研究報道，使這一技術成為化學和生物學等學科交叉的新興領域之一，得到了迅速發展。相對于生物抗體，分子印跡聚合物具有較好的物理和化學穩定性，成本低，易制備，且具有特異識別性［６，７］。現已廣泛應用于色譜分離［８］、仿生傳感器［９］、固相萃取［１０］、模擬酶催化［１１］及分析檢測［１２］等領域。目前，將分子印跡技術應用到食品安全檢測領域已成為國內外研究的熱點。

１分子印跡技術的基本原理

分子印跡技術是將要分離的目標分子作為模板子，然后使功能單體與模板分子的功能基團在適當的條件下可逆結合，形成共價的配合物或非共價的加成物；加入交聯劑和引發劑由光、熱、電等引發聚合使其形成包埋模板分子的聚合物；最后，用一定的物理和化學方法，將模板分子從聚合物中洗脫，以獲得具有識別功能并與之相匹配的三維空穴。這樣，可以再次選擇性地與模板分子結合，從而具有專一識別模板分子的功能［１２］。

２分子印跡技術的分類

根據模板分子與功能單體官能團之間作用形式的不同，可分為共價印跡、非共價印跡和雜化印跡３種分子印跡技術［１３］。

共價分子印跡主要由Ｗｕｌｆｆ［４］及其同事創立。在聚合反應前，模板分子與功能單體通過共價鍵結合而相互連接，然后，加入交聯劑和引發劑，引發聚合，制得印跡聚合物。最后，通過分解反應去除共價連接，除去模板分子。非共價鍵分子印跡首先是通過酸性聚合物單體的羧酸官能團或磺酸官能團與模板分子的氨基、酰基等形成靜電力和氫鍵，加入交聯劑和引發劑引發聚合。利用極性溶劑洗滌聚合物，制得印跡聚合物。

模板分子與功能單體官能團以共價鍵作用，得到分子印跡聚合物，在應用中以非共價鍵的方式識別模板分子。該方法既具有共價分子印跡聚合物親和專一性強的優點，又具有非共價分子印跡聚合物操作條件溫和的優點。

３分子印跡聚合物的制備方法

傳統的分子印跡聚合物是通過本體聚合制得大塊聚合物，再經過粉碎、研磨、篩分、反復沉降制得一定顆粒直徑的粉末材料，過程繁瑣，得率低［１４］。為了適用于新的分析用途，特別是用于發展基于分子印跡聚合物的分析檢測，設計單分散的分子印跡聚合物微球是重要的研究主題。

單分散性好的球形分子印跡聚合物，不僅具有色譜效率較高等優點，而且在其他應用方面也使用方便，特別是由于近年來檢測芯片技術的出現，使得分子印跡微球作為傳感器的應用也被提到日程上來。因此，目前分子印跡聚合物微球的制備和應用成為研究的熱點，也是未來發展的一個趨勢。目前制備分子印跡微球的方法主要有懸浮聚合法［１５］、沉淀聚合法［１６］、分散聚合法［１７］、表面聚合法［１８］等方法。

４分子印跡技術在食品分析中的應用

４．１固相萃取

樣品中目的待測組分往往甚微，在測定過程中的影響因素很多，測定前常需要對樣品進行預處理，分離富集目的組分，去除干擾物。分子印跡聚合物具有特異性和親和性，用作固相萃取劑，可以彌補普通吸附劑選擇性差的不足，克服生物或環境樣品體系復雜、預處理繁雜等缺點，為樣品的采集、富集和分析提供了很大的方便。張華斌等［１９］在碳納米管表面成功制備綠原酸印跡材料，以此作為固相萃取劑，優化萃取條件，成功應用于金銀花提取液中綠原酸的富集分離。王培龍等［２０］采用分子印跡聚合物固相萃取小柱提取、凈化并富集豬尿液中的鹽酸克倫特羅分子，結合毛細管氣相色譜－質譜聯用法，在優化條件下，檢出限為０．５１ μｇ／Ｌ，定量限為１．００ μｇ／Ｌ；不同鹽酸克倫特羅加入量的回收率為７１．０％～８９．３％，相對標準偏差為３．２％～９．７％。將該方法與農業行業標準方法進行比較，結果其吻合度較高。

４．２傳感器

生物傳感器雖然具有極高的靈敏度和特異性，但由于用作分子識別元件的生物活性組分極易變性失活，傳感器制作成本高，可供使用的生物活性組分種類有限，從而限制了其大規模的應用。分子印跡聚合物可作為傳感器的敏感材料，化學性質穩定，成本低，可多次重復使用，易于保存。目前主要用于檢測的有光學傳感器、電化學傳感器及壓電傳感器。Ｚｈｏｕ等［２１］以分子印跡聚合物為基礎構建了流動注射化學發光傳感器，對樣品中的興奮劑舒喘寧進行了檢測，線性范圍為５．０×１０－８～１．０×１０－５ ｇ／ｍＬ，檢測限為１．６×１０－８ ｇ／ｍＬ，在１．０×１０－７ ｇ／ｍＬ水平上變異系數是３．９％。該方法可以高選擇性、高靈敏度檢測運動員尿液中的痕量舒喘寧。Ｆａｎｇ等［２２］把丁酰肼分子印跡聚合物結合到壓電石英晶體金電極上，對蘋果中的丁酰肼進行了分析，多次測定發現該方法的回收率為８５％～１０３％，變異系數為７．９％（ｎ＝５）。隨著分子印跡聚合物研究的不斷深入，將制備出含有多種印跡聚合物的敏感層，對食品中有害物質進行在線檢測。

４．３色譜分析

分子印跡聚合物最早的應用是在色譜領域，而且至今仍然是一個比較活躍的領域。作為色譜固定相，它已被廣泛地應用于高效液相色譜（ＨＰＬＣ）、毛細管電色譜（ＣＥＣ）、薄層液相色譜（ＴＬＣ）。在理論塔板數相同的情況下，由于分子印跡聚合物的高選擇性，其對極性類似物的液相分離效果要比普通色譜柱高得多。但模板分子色譜峰的變寬和拖尾阻礙了這一技術的發展。劉祥軍等［２３］在高效液相色譜柱中原位聚合，直接制備了三甲氧基芐啶的分子印跡聚合物整體柱，此整體柱具有良好的通透性，可以在高流速下使用，同時對模板分子具有特異的親和性和選擇性，印跡因子達到了１０．３，而相應的磺胺類藥物在印跡柱上沒有保留，此印跡整體柱可望用于實際樣品中三甲氧基芐啶的富集檢測及含量測定。將分子印跡聚合物應用于ＣＥＣ，其高選擇性與ＣＥＣ的高分離效率相結合，可以降低印跡分子等的化學物質消耗，具有極大的發展前景。張裕平等［２４］以對羥基苯甲酸為模板分子，采用微波輻射聚合的方式快速制備了分子印跡毛細管電色譜整體柱。分別在分子印跡整體柱和空白柱上對對羥基苯甲酸及鄰羥基苯甲酸的混合液進行分離評價，優化試驗條件下，其理論塔板數超過３５ ０００ ｐｌａｔｅ／ｍ，分離度達到３．１８，而空白柱沒有分離效果。

５小結

分子印跡技術可以按需要制備對待測物有選擇性的識別材料，它的出現在功能材料領域具有劃時代的意義。然而，如何將分子印跡聚合物應用到實際樣品的分析檢測中還存在許多關鍵問題，這是今后分子印跡技術的發展和研究方向。同時，隨著生物技術、電子技術等先進技術的發展，促進了其他分析技術與分子印跡技術的結合，發展快速方便的檢測方法，必將在食品分析領域發揮重要作用。

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