磁性納米酶顯色技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)正在飛速發(fā)展，我國食品工業(yè)化的程度也越來越高，食品安全問題受到了越來越多的重視。隨著食品安全監(jiān)管工作的進(jìn)一步落實(shí)，與食品安全相關(guān)的社會(huì)公共事件發(fā)生頻次呈現(xiàn)降低趨勢。隨著社會(huì)公共群體生活質(zhì)量與水平的提升，市場內(nèi)售賣的食品種類越來越多，一定程度上促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，但隨之而來的食品安全問題也越發(fā)顯著[1-2]。傳統(tǒng)的食品安全檢測方法已難以適應(yīng)當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r，為給人們提供一個(gè)安全、衛(wèi)生的食品購買環(huán)境，應(yīng)加大對現(xiàn)代化檢測技術(shù)、高科技檢測儀器的投入與研發(fā)[3-6]。本文將結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展需要，綜合現(xiàn)有的研究成果，引進(jìn)磁性納米酶顯色技術(shù)，設(shè)計(jì)一種全新的食品安全檢測方法。磁性納米酶具有耐酸堿、易置備、活性可控、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢。該技術(shù)利用磁性納米酶所具備的類過氧化物酶性質(zhì)，在顯色底物的存在下，對目標(biāo)物進(jìn)行靈敏快速的檢測，其結(jié)果直觀。本文對檢測樣本進(jìn)行前期處理，再利用磁性納米顯色技術(shù)，對檢測樣本中的重金屬汞的殘留和食品性致病菌進(jìn)行檢測并分析。通過此種方式，提高檢測效率，保障消費(fèi)者購買食品的安全性與可靠性。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

牛奶，當(dāng)?shù)厣虉鲑徺I；硫酸亞鐵、氯化鐵、氫氧化鈉、無水乙醇、甲醇、氰化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、硫酸鉀、葡萄糖、硫酸鈣、尿酸、過氧化氫和濃硫酸，均由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供，屬于分析純類物質(zhì)。

HH.CP-T1.0型號恒溫培養(yǎng)箱、BS-210S電子天平、REVCO低溫冰箱、JB-3型號恒溫磁力攪拌器、UV-2510PC紫外分光光度計(jì)、取液器等。

1.2 檢測樣本前期處理

取2.0 mL牛奶放入離心管中，并按照規(guī)定依次加入1.0 mL的乙腈、1.0 mL的三氯乙酸溶液（濃度為10%）以及7.0 mL的蒸餾水，混合均勻后放入超聲儀器中，進(jìn)行持續(xù)15 min的振蕩處理[7]。再將振蕩后的試劑放入離心機(jī)中，在2 500 r·min-1的條件下離心10 min。將離心后的上清液作為本次安全監(jiān)測的樣本。按照上述操作，完成兩組檢測樣本的制備，其中1號上清液檢測樣本用于對其中汞殘留的檢測；2號上清液檢測樣本用于對其中食品性致病菌物質(zhì)的檢測。

1.3 磁性納米酶顯色技術(shù)檢測過程

1.3.1 食品中汞殘留檢測

工業(yè)排放物中有較多的重金屬離子，不僅會(huì)污染生態(tài)環(huán)境，還易富集于動(dòng)植物體中，最后再通過食物鏈進(jìn)入人體，給人體健康造成嚴(yán)重的危害。由于汞在自然界中廣泛存在，故本文以重金屬中的汞為例，對食品樣本進(jìn)行檢測。針對食品當(dāng)中重金屬汞的檢測，選用Fe3O4NPs-H2O2-OPD比色傳感器進(jìn)行檢測[8]。在不同的pH條件下，F(xiàn)e3O4NPs會(huì)表現(xiàn)出不同的類天然酶性質(zhì)。當(dāng)pH＜5時(shí)，F(xiàn)e3O4NPs會(huì)表現(xiàn)出類過氧化物酶的性質(zhì)，若溶液中含有過氧化氫，則Fe3O4NPs可以催化過氧化氫，使其產(chǎn)生羥基自由基，生成的羥基自由基會(huì)對原底物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而使其變色。利用原底物的顏色變化，可以通過肉眼直接觀察，由此實(shí)現(xiàn)磁性納米顯色技術(shù)的檢測。若檢測樣本中不含重金屬汞，則在Fe3O4NPs催化活性的作用下，表達(dá)修飾的適配體會(huì)受到抑制，進(jìn)而使顯色反應(yīng)受到抑制，樣本本身的顏色不會(huì)發(fā)生改變[9]；若檢測樣本中含有重金屬汞，則樣本中的適配體會(huì)與重金屬汞發(fā)生特異性反應(yīng)，并逐漸脫離Fe3O4NPs納米表面，使納米酶的活性逐漸恢復(fù)，進(jìn)而使顯色反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。在傳感器檢測的過程中，整個(gè)檢測時(shí)間持續(xù)30～40 min，通過肉眼可直觀地觀測到樣本溶液顏色上的變化。以此實(shí)現(xiàn)對樣本中重金屬汞濃度的檢測。

1.3.2 食品性致病菌檢測

食品性致病菌主要是指在食品的生產(chǎn)、加工和流通等過程中，引入食物中的致病菌。常見的食品性致病菌有致病性大腸桿菌、沙門氏菌屬、霍亂弧菌和金黃色葡萄球菌等。隨著國際貿(mào)易規(guī)模的擴(kuò)大，食品作為載體，可能會(huì)傳播各種食品性致病菌，由此會(huì)增加某些食源性疾病暴發(fā)的可能性及危險(xiǎn)性。基于食品性致病菌在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的約束條件，引入磁性納米酶顯色技術(shù)對上述制備的樣本中含有的食品性致病菌進(jìn)行檢測。在選擇傳感器時(shí)，選用Fe3O4NPs-適配體-H2O2-TMB類型的比色傳感器，實(shí)現(xiàn)對檢測樣本中金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌等食品性致病菌進(jìn)行檢測。在完成檢測后，記錄磁性納米酶顯色技術(shù)對不同食品性致病菌檢測的檢出限。在實(shí)驗(yàn)過程中，不僅需要研究磁性納米酶顯色技術(shù)對檢測樣本中食品性致病菌檢測可行性的檢驗(yàn)，還需要對不同濃度體外診斷試劑（Tetramethylbenzidine，TMB），對磁性納米酶粒子催化活性的影響程度進(jìn)行檢測。在檢測的過程中，記錄TMB濃度對磁性納米酶粒子催化活性的影響。在檢測過程中，設(shè)置TMB濃度變化范圍在2.0～12.0 mmol·L-1。在這一過程中，針對磁性納米酶粒子催化活性進(jìn)行測定，分析磁性納米酶粒子催化活性在TMB濃度變化下受到的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 汞殘留檢測結(jié)果分析

對檢測樣本進(jìn)行磁性納米酶顯色檢測，先對檢測樣本中的汞殘留量進(jìn)行檢測，利用灰度值判斷其顯色反應(yīng)的程度。灰度值越高，顯色變化越明顯，顏色越深；反之，灰度值越低，顯色變化越不明顯，顏色越淺。由圖1知，隨著灰度值的增加，Hg濃度也隨之增加，且基本呈現(xiàn)出線性關(guān)系，說明檢測樣本中含有重金屬汞，能夠隨著納米酶活性的逐漸恢復(fù)，使顯色反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。由此可知，檢測樣本中的汞殘留濃度與灰度值成正比，運(yùn)用本文方法實(shí)現(xiàn)了對于樣本中重金屬汞濃度的檢測。

圖1 檢測樣本中汞濃度含量檢測結(jié)果圖

2.2 食品性致病菌檢測結(jié)果

引入磁性納米酶技術(shù)檢測樣本中的食品性致病菌，并記錄其檢出限。由表1知，利用磁性納米酶顯色技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對食品中不同食品性致病菌的檢測。在此基礎(chǔ)上，研究不同TMB濃度對磁性納米酶粒子催化活性的影響，結(jié)果見表2。隨著TMB濃度的增大，磁性納米酶粒子的催化活性呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，且最終的催化活性遠(yuǎn)低于初始時(shí)的催化活性。當(dāng)TMB濃度為6.0 mmol·L-1時(shí)，磁性納米酶粒子催化活性達(dá)到最大，為95.25%，此結(jié)果表明，在實(shí)際對食品當(dāng)中食品性致病菌進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)盡可能確保TMB的濃度為6.0 mmol·L-1，以此使磁性納米酶粒子催化活性達(dá)到最大，得到更加準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

表1 不同食品性致病菌檢測檢出限記錄表

表2 TMB濃度變化對磁性納米酶粒子催化活性的影響表

3 結(jié)論

磁性納米顯色技術(shù)在食品安全檢測過程中的應(yīng)用越來越廣泛，能夠在保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確的前提下，大大縮短檢測時(shí)間，并提高檢測靈敏度。為提高食品安全檢測的有效性，本文使用磁性納米酶顯色技術(shù)對食品安全檢測方法展開研究。對檢測樣本中的重金屬汞殘留進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)檢測樣本中含有重金屬汞，在納米酶恢復(fù)活性的過程中，使磁性納米酶顯色技術(shù)的顯色反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生。利用磁性納米酶顯色技術(shù)對食品中不同食品性致病菌進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)TMB濃度越高，則對磁性納米酶粒子催化活性越強(qiáng)，但在濃度達(dá)到6.0 mmol·L-1時(shí)活性最強(qiáng)，此后加速減小，因此應(yīng)盡可能控制TMB濃度為6.0 mmol·L-1。目前，磁性納米酶顯色技術(shù)雖然在食品安全檢測中取得了一定的成果，但仍局限于常見危害物，未能擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。未來磁性納米酶顯色技術(shù)還將向著靈敏化、標(biāo)準(zhǔn)化和便攜化的方向發(fā)展，為食品安全檢測提供更有力的技術(shù)條件。