快速檢測技術在糧食黃曲霉毒素B1檢測中的應用研究

摘 要：黃曲霉毒素B1是一類致癌、高毒的真菌代謝物，對谷物及其產品造成了極大的危害。由于快速檢測技術具有靈敏度高、方便快捷等優點，目前已被廣泛用于黃曲霉毒素B1的檢測。本文總結光學、電化學和納米技術等快速檢測技術的研究進展，探討便攜式檢測設備的開發與應用前景，為推動黃曲霉毒素B1快速檢測技術的發展和應用奠定理論基礎。

關鍵詞：黃曲霉毒素B1；快速檢測；光學傳感；電化學傳感

Study on the Application of Rapid Detection Technology in the Detection of Aflatoxins B1 in Grain

FAN Xiaoguang， LIU Shengxing， SHI Shanshan， LI Li， ZANG Pengyuan， ZHANG Xinxin

（Changchun Grain and Oil Health Inspection and Monitoring Station， Changchun 130000， China）

Abstract： Aflatoxin B1 is a kind of carcinogenic and highly toxic fungal metabolite， which has caused great harm to cereals and their products. Due to its high sensitivity， convenience， and speed， rapid detection technology has been widely used for the detection of aflatoxin B1. This article summarizes the research progress of rapid detection technologies such as optics， electrochemistry， and nanotechnology， explores the development and application prospects of portable detection devices， so as to lay a theoretical foundation for promoting the development and application of rapid detection technology for aflatoxin B1.

Keywords： aflatoxins B1; rapid detection; optical sensing; electrochemical sensing

黃曲霉毒素B1是由黃曲霉和曲霉產生的一種二呋喃香豆素類化合物，其是已知的化學物質中致癌性最強的一種。黃曲霉毒素B1對人和若干動物具有強烈的毒性，其毒性作用主要表現為對肝臟損害嚴重。因此，需要對食品中的黃曲霉毒素B1進行快速、靈敏的檢測。而常規的高效液相色譜法雖然準確度較高，但儀器價格昂貴、結構復雜，制約了其廣泛應用。光學、電化學及納米技術的飛速發展，為黃曲霉毒素B1的快速分析提供了多種高效、準確的方法和技術手段。

1 黃曲霉毒素B1及其檢測技術概述

1.1 黃曲霉毒素B1的理化特性與毒性

黃曲霉毒素B1是黃曲霉菌與寄生性曲霉菌所產生的，在谷物及產品中普遍存在。由于其較高的化學穩定性和耐熱性，使其不易在食品的生產、貯存中被徹底清除。黃曲霉毒素B1在紫外線照射下呈藍色熒光，溶于有機溶劑且在酸性環境中更穩定。黃曲霉毒素B1是公認的最強的天然致癌物質，其對人類的肝臟有很強的毒害效應，不僅會引起急性中毒，還會導致肝細胞發生癌變，產生免疫抑制、致突變性等多種毒理學效應[1]。人體長期低劑量暴露可能導致慢性健康損害，因此對其進行檢測是保障糧食安全的重要環節。

1.2 傳統檢測技術

傳統的黃曲霉毒素B1檢測方法有高效液相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法和酶聯免疫吸附法等。這些方法具有較高的靈敏度和準確性，但也有較大的限制。高效液相色譜法是目前常用的分析手段，常與熒光檢測儀、質譜儀聯用，可實現對黃曲霉毒素B1的準確定量分析。但是，由于其樣品預處理過程煩瑣、分析時間長、儀器價格昂貴，難以實現對食品中微量成分的快速分析。氣相色譜-質譜聯用法因具有靈敏度高、特異性好等優點而受到廣泛關注，但操作煩瑣、對樣本前處理條件苛刻。酶聯免疫吸附法利用抗體與有毒物質的特異性結合，可實現大規模樣本的初檢，且方法簡單，但易受抗體的特異性及基體的影響，同時存在著特異性與準確度較低等問題。盡管現有的檢測手段已較為完善，但仍不能適應便攜式、快速、廉價的野外檢測要求[2]。因此，開發新型快速檢測技術成為研究和應用的

重點方向。

2 快速檢測技術在黃曲霉毒素B1檢測中的應用

2.1 基于光學傳感的快速檢測技術

基于光信號的改變實現對黃曲霉毒素B1的定量和定性分析，是一種高效的檢測方法。熒光傳感利用量子點或熒光染料等與待測目標分子發生反應，引起熒光信號的顯著改變，從而檢測黃曲霉毒素B1 含量。該技術具有靈敏度高、檢測速度快等優點，但受外界光線影響較大。而生物發光是利用酶催化產生的熒光，具有簡便、快速的優點，適用于大樣本的篩查。等離子體共振是一種更為先進的檢測方法，它通過探測特定物質與待測物質的相互作用而產生的光學反射變化，能夠實時探測目標物，特別適用于高靈敏的應用場合[3]。盡管光學傳感技術在實驗室條件下具有優異的性能，但是在實際應用中，其抗干擾能力和設備成本都有待于進一步改進。

2.2 基于電化學傳感的快速檢測技術

電化學傳感技術是利用電化學信號的改變來完成對目標物的分析，具有高靈敏度、低成本、易攜帶等優勢。電化學傳感技術主要有伏安法、安培法和阻抗法等，其中免標記的電化學阻抗技術能快速響應毒素的存在，適用于現場檢測。電化學傳感技術是實現小型化、自動化應用的重要手段，但其抗干擾性能及規范化水平有待于提高。

2.3 基于納米技術的快速檢測技術

納米技術在提升快速檢測黃曲霉毒素B1的靈敏度和縮短檢測時間方面表現突出。由于納米粒子具有優異的光、電性能，以元素金為代表的金屬納米材料在光電、電化學等領域有廣闊的應用前景。例如，利用金納米粒對熒光信號進行增強，從而實現對有毒物質的低含量探測。磁性納米顆粒在樣品分離和富集方面有顯著作用，能有效減少基質干擾，同時提高檢測效率。量子點具有發光強度高、發光性能好等優點，被廣泛用于熒光檢測領域，將其與納米材料相結合，能模擬毒素分子的識別位點，提高其檢測的專一性[4]。雖然納米技術應用潛力巨大，但其在食品安全領域的推廣應用還面臨材料成本較高、生物相容性有待改進等問題。

2.4 便攜式檢測設備的開發與應用

便攜式檢測設備使黃曲霉毒素B1的檢測變得更為簡便有效，尤其在現場檢測和大規模篩查中表現出色。免疫層析試紙條是目前最基本的便攜式檢測儀器，具有價格低廉、操作簡單等優點，但其檢測靈敏度較低。結合微流控技術的便攜設備則更為先進，可實現樣品前處理、反應及檢測等多個環節的集成，提高檢測效率，減少人為因素干擾。智能手機測試系統通過外部傳感器收集光電或者電化學信息，并通過移動電話自身的計算功能對其進行分析，從而獲得實時的檢測結果。同時，其支持數據上傳與云端共享。該款測試系統能適應不同的檢測場合，但其抗干擾能力、靈敏度和耐用性還有待提高，難以適應更加復雜的應用需要。

3 快速檢測技術在糧食黃曲霉毒素B1檢測中的發展前景與優化策略

3.1 技術發展趨勢

黃曲霉毒素B1的快速檢測技術正朝著靈敏度更高、設備更便攜、多功能化和實時化的方向快速發展。隨著光學、電化學、納米等關鍵技術的不斷發展，對檢測手段提出了新的要求，微型化、集成化、自動化是其發展的主要方向。例如，微流控芯片技術能集樣品前處理、反應與檢測于一體，達到簡單易用、高通量檢測的要求。在此基礎上，進一步將人工智能與大數據融合到系統中，通過對算法的改進，提高信號的速度與精度，從而實現對有毒物質含量的在線評價與變化趨勢的預測。與物聯網相融合的智能測試平臺可以在短時間內完成對食品的實時監測，從而全面提升食品質量監督的效能。開發出低成本、高精度的傳感材料，開發多功能的檢測平臺，將進一步推動檢測技術的普及和應用。

3.2 檢測體系的構建與標準化

制訂規范化的檢測程序對提升結果穩定性和技術的適用性至關重要。在檢測過程中，樣本的前期處理環節對確保結果的準確性起到了決定性作用。通過統一樣本處理步驟，改進毒素的富集與純化技術，可大幅度降低操作上的偏差。針對不同糧食種類特性，構建毒素含量數據庫，為檢測工作提供更為精確的參照標準。儀器的校準以及操作的標準化是保證檢測結果一致性的基礎，引入自動校準技術和標準化參數配置，有助于減少不同設備間的性能差異。此外，通過加強操作人員的規范化培訓，可進一步提升檢測的準確度和一致性[5]。檢測信息的交流與追蹤同樣不容忽視，建立一個集中的數據庫和實時的監控系統，能對區域污染狀況進行動態監控，從而為糧食安全監管工作提供堅實的保障。

3.3 多學科融合推動技術創新

多學科交叉融合推動了黃曲霉毒素B1快速檢測技術的進步。納米材料的快速發展促進研發出靈敏度更高、抗干擾能力更強的傳感器；生物技術在分子領域取得突破，如單克隆抗體和核酸適配體技術的優化，使得開發出高特異性檢測手段成為現實。計算機科學，特別是人工智能及機器學習技術的應用，極大提升了大數據處理和復雜數據分析的效率。納米與生物領域的交融將顯著增強傳感材料的識別精準度和耐用性。同時，隨著人工智能及物聯網技術的融入，設備的智能化水平將得到提升，數據交換更為流暢，使得從有害物質辨識到遠端監控的整個過程自動化程度更高。另外，化學、材料學和電子工程三大領域的深度配合，將催生基于全新檢測機理的檢測裝備。例如，采用多傳感器整合技術的多路檢測設備，能對多種有害物質進行同時檢測，極大提高檢測工作的效率。

3.4 優化技術應用與加強市場推廣

在糧食的種植、加工、儲存以及銷售等多個環節，技術應用的細化至關重要，特別是在糧食的儲存和運輸環節，研發便于攜帶且成本較低的快速檢測工具顯得尤為關鍵，以便能及時評估糧食是否遭受污染。在糧食加工階段，高效率且自動化的檢測設施是處理大量樣本檢測任務的理想選擇，而對于終端消費者，便于操作的家用快速檢測設備需求較高。

在市場營銷策略當面，要著力降低檢測儀器的制造成本及其運用成本，依托批量制造和技術創新來壓縮設備售價；需強化使用者培訓與售后技術支撐，以提升最終用戶對于即時檢測技術的認可和使用能力。同時，可以借助政策扶持和產業引導，促進即時檢測設備在糧食加工、倉儲以及檢測機構中的廣泛運用。例如，實施財政補助措施，激勵糧食相關企業引進高端檢測裝備，并通過科普教育和典型案例推廣，增強該技術的公眾認知度和信賴度。

在市場推廣過程中，糧食安全管理機構和涉農公司各自擁有獨特的資源和信息。通過合作，雙方可以共享檢測數據、市場趨勢、政策變動等信息，為糧食檢測體系的完善提供全面、準確的數據支持。此外，實施商業化的推廣手段，如推行租借、分期支付等彈性商業策略，助力中小型公司獲取成本效益高的快速檢測解決方案。隨著技術的持續改進和應用領域的拓寬，糧食安全快速檢測技術將在提高糧食保護能力上起到更加顯著的作用。

4 結語

黃曲霉毒素B1的高毒性及其在糧食中的污染，對糧食安全與人們的健康構成嚴重威脅。快速檢測技術因其高效率、操作便捷和高度靈敏性，被應用于糧食檢測中。本研究全面梳理了基于光學、電化學、納米材料等快速檢測技術的進展，并對便攜檢測設備的研發與改進策略進行了探討。今后，需強化技術的標準化制定、學科間的整合以及市場的推廣工作，促進快速檢測技術向智能化、成本效益化和多樣化轉型，以實現糧食監管能力的全面升級。這不僅有助于提升糧食產業的競爭力，推動糧食產業的轉型升級，更是保障公眾健康的重要手段。

參考文獻

[1]吳升德，朱家驥，錢昊，等.近紅外與表面增強拉曼光譜融合技術快速檢測花生油中黃曲霉毒素B1[J].食品安全質量檢測學報，2023，14（23）：70-79.

[2]梁俊發，易云婷，葉秋雄，等.淺析食品快速檢測技術研究與應用現狀[J].廣東化工，2023，50（23）：134-136.

[3]郭瑤.淺析快速檢測技術在糧食儲藏中的應用[J].中國食品工業，2023（11）：78-80.

[4]夏佳.淺談快速檢測技術在金山區農產品質量安全監管中的應用[J].上海農業科技，2023（6）：42-43.

[5]鞏性濤，王培，肖理文，等.黃曲霉毒素B1熒光定量快速檢測試紙卡和儀器技術性能優化研究[J].糧食儲藏，2021，50（1）：37-43.

作者簡介：范曉光（1971—），女，吉林九臺人，本科，高級工程師。研究方向：糧油檢測。