適配體傳感器在牛奶中有害物質檢測中的應用研究進展

王明　袁京磊

摘 要：牛奶是人們日常生活中重要的營養飲品之一，具有較好的保健價值，與人們的生活息息相關。適配體傳感器以適配體為識別元件，將靶標濃度通過信號轉換元件轉化為檢測信號，實現對靶標的檢測，具有特異性強、靈敏度高和操作簡單等優勢，在食品安全檢測中有廣泛的應用。本文綜述了適配體傳感器在檢測牛奶中食源性致病菌、真菌毒素、抗生素、三聚氰胺和過敏原等有害物質方面的應用。

關鍵詞：適配體傳感器；牛奶；有害物質；進展

Progress on Application of Aptasensors on Hazardous Materials Detection in Milk

WANG Ming， YUAN Jinglei

（Pingyi County Center for Inspection and Testing， Pingyi 273300， China）

Abstract： Milk is one of the most important nutritional drinks in peoples daily life， and it has good health care value and is closely related to peoples lives. The aptasensor uses the aptamer as the recognition element， converts the target concentration into the detection signal through the signal conversion element， and realizes the detection of the target. It has the advantages of strong specificity， high sensitivity and simple operation， and is widely used in food safety detection. This paper reviews the application of aptasensors in the detection of food-borne pathogens， mycotoxins， antibiotics， melamine， allergens and other hazardous materials in milk.

Keywords： aptasensors; milk; hazardous materials; progress

牛奶中常見的有害物質有藥物殘留、食源性致病菌、真菌毒素、三聚氰胺、過敏原及其他有害物質，因此實現對牛奶中有害物質的快速、準確檢測，對于保障食品安全具有重要的意義。本文綜述了適配體傳感器在檢測牛奶中食源性致病菌、真菌毒素、抗生素、三聚氰胺和過敏原等有害物質方面的應用研究，并對適配體傳感器在牛奶中有害物質檢測中的應用進行了展望。

1 適配體傳感器

適配體傳感器是指以適配體作為識別元件，將靶標濃度通過信號轉換元件轉化為檢測信號，從而實現對靶標的檢測。適配體傳感器主要包括電化學適配體傳感器、光學適配體傳感器、光電化學適配體傳感器等，其中光學適配體傳感器主要包括熒光適配體傳感器、比色適配體傳感器、化學發光適配體傳感器和表面增強拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）適配體傳感器等。適配體傳感器具有操作簡單、特異性強、靈敏度高等優勢，在食源性致病菌、真菌毒素、獸藥殘留和疾病診斷等方面具有廣泛的應用。

2 適配體傳感器在牛奶有害物質檢測中的應用

2.1 食源性致病菌

牛奶中的食源性致病菌主要包括沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等，在牛奶的生產、包裝、運輸等過程中均可滋生食源性致病菌，當細菌在牛奶中生長繁殖到一定數量、產生并積累大量毒素時，不僅會引起牛奶腐敗變質，還會對人體健康產生較大的威脅。適配體傳感器以適配體作為識別元件，能夠實現對菌體的特異性識別，快速、準確地檢測牛奶中的食源性致病菌。JIANG等[1]基于酶聯多功能多層碳納米片開發了一種用于檢測牛奶中沙門氏菌的低背景適配體傳感器，該傳感器的線性范圍為1.0～10⁷CFU·mL^-1，檢測限（Limit of Detection，LOD）為0.2 CFU·mL^-1，并應用于牛奶樣品中沙門氏菌的檢測。DAI等[2]設計了一種檢測牛奶中大腸桿菌O157：H7的電化學適配體傳感器，該傳感器具有良好的靈敏度、特異性和穩定性，LOD為3 CFU·mL^-1。

2.2 獸藥殘留

牛奶中常見的抗生素殘留主要有大環內酯類、β-內酰胺類、四環素類、氨基糖苷類和頭孢菌素類等，長期飲用抗生素殘留奶會引起過敏反應、影響胃腸道菌群、使細菌耐藥性增強等，或引發相關疾病，甚至致癌、致畸、致突變等，嚴重威脅人們的健康。牛奶中抗生素殘留常用的檢測方法有高效液相色譜法、液相色譜-串聯質譜法等，但這些檢測方法需要依托昂貴的儀器設備，且操作復雜、耗時較長，無法滿足快速檢測的要求。電化學適配體傳感器、熒光適配體傳感器及比色適配體傳感器在牛奶中抗生素殘留檢測方面的應用較多，能夠實現對其快速、靈敏地檢測。

適配體可通過靜電吸附作用結合到納米金（AuNPs）表面，從而保護AuNPs在NaCl的作用下保持穩定狀態，AuNPs顏色呈現紅色；當檢測體系中出現靶標時，適配體會特異性地與靶標結合，適配體從AuNPs上脫離，使AuNPs在NaCl作用下發生團聚，使AuNPs溶液由紅色變為藍色，從而實現對靶標的比色法檢測。基于AuNPs的變色效應，XIAO等[3]以適配體為識別元件，以未修飾的納米金粒子（AuNPs）為比色指示劑，設計了一種比色適配體傳感器，用于特異性檢測牛奶中的阿洛西林；當不存在阿洛西林時，AuNPs由于適配體的保護在高NaCl濃度下仍保持穩定狀態，溶液呈現紅色；當存在阿洛西林時，適配體與阿洛西林特異性結合，導致AuNPs在NaCl作用下發生聚集并呈現明顯的由紅到藍的顏色變化，該過程可用肉眼觀察到，且可通過紫外-可見光譜儀進行定量檢測；該比色適配體傳感器的線性范圍為50～500 nmol·L^-1，LOD為11.6 nmol·L^-1；在牛奶樣品中進行加標回收實驗，回收率為97.64%～102.21%，相對標準偏差小于3.81%。PENG等[4]基于Ti₃C₂-MOFs納米復合材料設計了一種檢測牛奶中鏈霉素（Streptomycin，STR）的電化學適配體傳感器；該方法的檢測范圍為0.01～200.00 nmol·L^-1，LOD為0.003 3 nmol·L^-1，且具有較好的重現性、穩定性和選擇性，并成功應用于牛奶樣品中STR的檢測，回收率為94.0%～105.0%。ZHANG等[5]設計了一種可同時檢測牛奶中環丙沙星（Ciprofloxacin，CIP）和恩諾沙星（Enrofloxacin，ENR）的光電化學適配體傳感器，該傳感器檢測CIP和ENR的線性范圍分別為0.01～1 000.00 ng·mL^-1和0.01～10 000.00 ng·mL^-1，LOD均為3.3 pg·mL^-1，并成功應用于牛奶樣品中CIP和ENR的檢測。

2.3 真菌毒素

奶牛在食用被真菌毒素污染的飼料后，經體內的代謝消化后，飼料中的真菌毒素就有可能轉移到乳汁中，可引起食物中毒或致癌、致畸、致突變，對人們的健康產生潛在的危害。基于適配體、AuNPs、NaCl之間的相互作用產生顏色變化的原理，JALALIAN[6]和LERDSRI等[7]設計了一種檢測牛奶中黃曲霉毒素Ml（AFMl）的比色適配體傳感器，LOD分別為30 ng·L_-1、0.002 ng·mL_-1，實現了對牛奶中AFMl的檢測。JIA等[8]設計了一種檢測黃曲霉毒素B1（AFB1）的熒光適配體傳感器；TAMRA標記的適配體通過范德華力吸附在金屬有機框架（UiO-66-NH2）的表面，其熒光被淬滅；加入AFB1后，TAMRA標記的適配體與AFB1結合并形成TAMRA適配體/AFB1復合物，從而改變其構象并導致熒光恢復；檢測范圍為0～180 ng·mL_-1，LOD為0.35 ng·mL_-1，并成功用于牛奶中的AFB1含量測定。ZHANG等[9]設計了檢測牛奶中AFB1的電化學適配體傳感器，LOD為30 fmol·L_-1，該傳感器具有較好的選擇性、重現性和穩定性。

2.4 其他有害物質

三聚氰胺是一種有毒的化工原料，2008年中國奶制品污染事件就是在奶粉中發現了三聚氰胺。YU等[10]以聚胸腺嘧啶適配體為功能單體，三聚氰胺為模板分子，通過電聚合多巴胺形成分子印跡聚合物膜，制備了檢測牛奶中三聚氰胺的電化學適配體傳感器；該傳感器檢測范圍為10^-12～10^-8mol·L^-1，LOD達6.7×10-¹³mol·L^-1，在牛奶中的加標回收率為97.5%～103.4%。

KHOSHBIN等[11]開發了一種檢測鎘離子的熒光適配體傳感器，線性范圍為0.1～120.0 pmol·L^-1，LOD為0.076 pmol·L^-1，并成功用于實際樣品中鎘離子的檢測。KHOSHBIN等[12]開發了一種可同時檢測牛奶中汞和銀離子的適配體傳感器，LOD分別為1.33 pmol·L^-1、1.01 pmol·L^-1，并成功用于牛奶等樣品中汞和銀離子的檢測。KHOSHBIN等[13]基于熒光能量共振轉移原理設計了檢測牛奶中鉛離子的適配體傳感器，線性范圍為5～70 pmol·L^-1和0.07～20.00 nmol·L^-1，LOD為0.5 pmol·L^-1，該傳感器具有較高靈敏度。

3 結語

適配體傳感器因具有靈敏度高、特異性強、操作簡單和成本低廉等優勢，在牛奶中有害物質的檢測中具有廣泛的應用，對于保障牛奶質量安全具有重要的意義。隨著適配體篩選技術的不斷發展，篩選效率的不斷提高，越來越多有害物質的適配體將會被篩選得到，這將大大擴大適配體傳感器檢測牛奶中有害物質的范圍。同時，隨著新型納米材料、復合材料的研究，適配體傳感器在拓寬檢測范圍、降低檢測限方面的優勢將更加明顯。此外，隨著人們對食品安全重視程度的提高，可用于現場快速檢測的適配體傳感器將具有巨大的潛力和前景，尤其是比色適配體傳感器，可滿足人們對牛奶中有害物質的現場、快速、準確檢測的要求。

參考文獻

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