分子印迹固相萃取技术在食品及饲料安全检测中的应用

刘 博，尹 航，赫彩霞，高文惠

（河北科技大学生物科学与工程学院，石家庄 050018）

分子印迹技术（MIT）是人工合成具有分子识别功能介质的一项新技术。制备得到的不带有模板分子的聚合物称为分子印迹聚合物（MIPs）。分子印迹技术起源于20世纪40年代，由美国化学家提出现代分子印迹的初期构想——“抗体形成”。1972年首次由德国科学家采用共价法合成了MIPs，限于当时的条件，合成的MIPs存在一定缺陷[1]。近几年分子印迹技术得到快速发展，主要因为分子印迹技术具有高度选择性、可反复使用、耐苛刻条件、简化前处理、制作简单等优点。对于食品及饲料等具有复杂基体的物质，在前处理上更能够体现分子印迹的优势，在样品前处理过程中对指定的几种物质予以保留，处理效果比传统固相萃取好。分子印迹固相萃取（MISPE）是指将MIPs作为SPE的吸附剂，其可以弥补普通吸附剂选择性差的不足，而且要比免疫吸附剂的稳定性好，还可以重复使用，使痕量被分析物在复杂样品中得到分离富集。胡静对食品中三唑类杀菌剂残留分析技术研究过程中将分子印迹固相萃取柱、硅胶柱、阳离子交换树脂柱进行性能比对，结果发现分子印迹固相萃取处理的结果要优于另外两种[2]。分子印迹在食品及饲料中应用主要是作为一种前处理手段，以分离出目标添加物。食品及饲料中可能存在的被检物质有毒素、工业色素、化学杀菌剂、其他违法添加物等。

1 在真菌毒素分离中的应用

真菌毒素是真菌在食品或饲料中生长所产生的代谢产物，对人类和动物都有害。这种产毒真菌主要是霉菌（曲霉、青霉、镰刀霉、链格孢霉、棒孢霉等）[3]。食品及饲料一旦被这些毒素污染，食用的人或动物就会中毒，其中一些毒素能够诱导基因突变和致癌，而有些则会攻击某些器官。所以相关毒素的检测显得尤为重要。一些学者以真菌毒素为模板合成分子印迹聚合物进行相关研究[4-13]。于学雷以棒曲霉素结构类似物2-羟基烟酸为虚拟模板分子，以丙烯酰胺、甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶、三氟甲基丙烯酸为作用单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂，乙腈为致孔剂，制作得到了分子印迹聚合物，在进行固相萃取时优化试验条件，并验证了分子印迹固相萃取柱优于传统柱，其加标回收率可达93.73%～97.62%[14]。Serheeeve等以黄曲霉毒素为模板，丙烯胺、二乙胺基乙基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为功能单体，用得到的分子印迹聚合物处理样品，得到很好的效果[15]。

2 在食品及饲料中工业色素分离中的应用

食用色素是色素的一种，既能适量食用，又可使食物在一定程度上改变原有颜色。食用色素分为天然和人工合成两种。我国对人工合成色素的使用进行严格限制。工业色素是用于纺织品、皮革制品及木制品的染色物质，因价格便宜、着色力强、稳定性好，被不法商贩用于食品染色。我国在过去几年相继发生了红心鸭蛋、染色馒头等食品安全事件。目前对于工业色素应用于食品及饲料中的检测主要集中于新合成方式[16-20]。

Baggiani等以氯-苏丹为模板物质采用悬浮聚合法合成印迹聚合物，利用此印迹聚合物对苏丹红1号进行分离富集[21]。赫春香等以日落黄为模板分子，邻氨基酚为功能单体，用印迹聚合物处理样品，该方法回收率为95%～108%，为饮料中日落黄的选择性分析提供了新方法[22]。张朝晖等以苏丹红Ⅰ为模板分子，苯基-三甲基硅烷为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，采用表面分子印迹技术制作印迹聚合物，试验测试了聚合物的选择吸附性能，对样品处理的回收率可达86%[23]。

3 在食品及饲料中三聚氰胺分离中的应用

三聚氰胺是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，被用作化工原料，而三聚氰胺被添加于原料奶中可增加原料乳的含氮量。长期食用含有三聚氰胺的食品或饲料会导致婴幼儿或动物相关脏器损坏，甚至导致死亡[24]。分子印迹作为一种新型技术被应用于分离检测三聚氰胺。

胡静用分子印迹技术制作了对三聚氰胺具有特异性选择的固相萃取柱，并对柱性能、作用机理、结合性能等方面做了详细研究，结果表明，其加标回收率可达到90.8%[2]。程键琳等对以α-甲基丙烯酸和丙烯酰胺为功能单体的两种分子印迹聚合物的性能及作用原理进行研究，对奶粉和液态奶提取液的加标回收率分别为90.4%～95.8%和91.5%～92.7%[25-28]。

4 在食品及饲料中化学杀菌剂分离的应用

用于作物种植过程中的化学杀菌剂主要有三唑类、三嗪类等杀菌剂，其对于人体和动物体内分泌有不良的干扰作用。这些物质主要损害神经系统，造成机体生殖机能下降或异常现象，降低生物体的免疫能力并诱发肿瘤。分子印迹技术用于化学杀菌剂的报道多为新的模板物质及分离效果研究。

吴文镶以三唑醇和腈菌唑分别为模板分子合成了对这两种物质具有特意选择性的分子印迹聚合物，并研究成键类型、分离效果等，研究结果进一步验证了分子印迹聚合物的优越性能[29]。吴文镶等以三唑酮为模板合成分子印迹聚合物，并对农作物中的三唑酮进行分析检测，重点研究了印迹聚合物的结合形式以及对目标物的识别能力，试验结果表明，对样品的选择富集效果很好[30]。于丽以三唑酮分子印迹聚合物制备固相萃取柱，结果表明，添加回收及净化效果均符合农药残留分析要求[31]。彭畅等以戊唑醇为模板合成印迹聚合物，对聚合物的合成方法、性能等进行了全面的评价，样品回收率为80.1%～101.27%，结果表明，亲和性显著、选择性突出[32-34]。

5 在食品及饲料中防腐剂分离中的应用

防腐剂是指天然或合成的化学成分，用于加入食品、饲料等中，以延迟微生物生长或化学变化引起的腐败。防腐剂的合理使用对人体健康不会造成危害，而使用量超标则会对人体健康造成一定危害。王会枝等以对羟基苯甲酸为模板分子，采用本体聚合方法合成印迹聚合物，将聚合物用于对酱油中苯甲酸的分离富集。这种方法的回收率为98.46%～106.10%，且该处理样品方法简单高效、选择性好、灵敏度高[35]。目前，关于食品或饲料中防腐剂检测采用分子印迹技术处理样品的报道较少，应该深入研究开发新模板物质、功能单体等，以拓展分子印迹技术的应用。

6 在食品及饲料中抗生素分离中的应用

抗生素是由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体活性的一类次级代谢产物，能干扰其他活细胞发育的化学物质。饲料中添加抗生素主要是用于抑制和杀灭致病微生物。夏环等以诺氟沙星为模板分子，采用沉淀聚合法合成了对佛喹诺酮类（FQs）抗生素特异性识别的分子印迹聚合物，对蜂蜜中FQs进行富集分离，3种FQs抗生素的加标回收率为96.5%～104.1%[36]。瞿珊珊针对β-二酮类抗生素的分离检验制备了相应的分子印迹聚合物，并优化了配方，对9种目标化合物的加标回收率为77.7%～120.5%[37]。分子印迹技术在抗生素方面的研究比较成熟，有许多模板物质[38-44]。对于食品及饲料中可能存在的抗生素大都制备了相应的印迹聚合物。这些分子印迹聚合物对于目标物质的分离检测效果大大优于传统方法。

7 展望

分子印迹固相萃取技术应用于食品及饲料中有毒物质的检测将会越来越广泛，主要会集中在农药、兽药的残留检测，食品及饲料中防腐剂等添加剂的检测。目前分子印迹技术尚存在一些不足，包括模板物质、作用单体等的选择及合成材料受限制，应用领域有待扩展。随着分子印迹技术的不断发展，应用将更加广阔，制备技术将更加完善。

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