食品安全检测中纳米金比色法的应用研究

毛丽惠，李晓严，刘仁植

（信阳学院理工学院，河南 信阳 464000）

食品安全检测中纳米金比色法的应用研究

毛丽惠，李晓严，刘仁植

（信阳学院理工学院，河南 信阳 464000）

纳米金由于在交联团聚状态下呈现为蓝色，在分散的状态下则是呈现为红色；并且粒子间距效应强烈和消光系数极高的种种特性而备受关注。随之研究出了多种多样的纳米金比色的快速检测方法。随着近年来分析化学的快速检测领域应用范围日渐广泛，使得纳米金比色法应用在食品安全检测中成为了可能。恰当地使用纳米金比色法可以快速有效地直接或者间接地检测出食品当中存在的有害物质。

纳米金;比色法;快速检测;食品安全

1 纳米金比色法原理

纳米金比色法常用的原理主要分为去保护法和交联法这两种方法。去保护法是通过用适配体或者其他修饰分子保护纳米金处于高盐度状态中能够处于分散状态，此时的溶液呈现红色；当靶标加入该溶液后并与保护分子结合以后，纳米金溶液就会因高盐度而发生团聚，致使溶液变成蓝色。交联法则是通过某种手段，将纳米金上的修饰分子与靶标发横反应，致使纳米金交联在一起，使得溶液呈现蓝色状态。

除了去保护法和交联法，实现纳米比色法检测的方法还有纳米金消蚀、通过靶标控制纳米金还原合成等方法。纳米金比色法因其具有易于操作、反应快速等优点，因而备受研究人员的喜爱，继而探索出了各式各样的、可以应用于不同领域的纳米金比色法检测方法，对于分析细胞、DNA、小分子、蛋白质和金属离子等起到了很大的作用。本文将对食品安全检测中涉及到的农药、生物毒素、重金属、抗生素和各类违禁添加物等进行研究探讨纳米金比色法的具体应用方法。

2 食品安全检测中纳米金比色法的应用

2.1 重金属

纳米金因其自身所具备的强大特性，对于诸如铅、砷、汞、铬等贵金属的检测有着独特的效果。莫志宏[1]采用金纳米粒子自组装修饰富G寡核苷酸制得,在铅离子存在下,纳米探针上的富G寡核苷酸形成G-四联体,导致纳米探针凝聚变色。测铅离子时的灵敏度达到了48-480nmol/L。李丽[2]等也研究出了原理相似的纳米金检测方法，即用Podand triazole对纳米金进行修饰。此外，顾海鹰[3]等在检测铅离子的研究上通过将纳米金与一系列的物质进行化学反应后促使纳米金表面的等离子共振可以快速降低，该检测方法的其中一个优点便是反应非常灵敏。

2.2 违禁添加物

纳米金在检测瘦肉精等激动剂类药物时也有着出色的表现。张晓芳[4]在修饰纳米金时，会采用三聚氰胺、莱克多巴胺和沙丁胺醇进行一些列的化学反应，最终促使纳米金发生交联团聚，溶液的颜色也因此而从红色转变为蓝色。利用该方法通过测定吸光度比值，但对诸如本基丙氨酸、阿拉明、尿酸和色氨酸的共存干扰物没有影响，因此可以用于检测克伦特罗。纳米金比色法除了可以检测克伦特罗外，还因其具有较宽的线性范围，测定A670 nm/A520 nm吸光度比值的检测灵敏度可以达到1 x 10-11mol/L。因此纳米金比色法在检测违禁添加物时有着明显的效果。

2.3 抗生素残留

除了重金属和违禁添加物以外，食品中残留的抗生素也可以通过纳米比色法检测出来。其原理是使用作为单链DNA分子的适配体，使其吸附于纳米金表明，并保护其在高盐度溶液中纳米金不发生团聚现象。而当在该高盐溶液中加入对应的靶标时，适配体从纳米金上脱离与靶标结合，致使纳米金在高盐浓度下发生团聚，直观的表现就是溶液颜色会从红色转变为蓝色或者紫色。同时，溶液颜色变化的深浅直接受到所加入的靶标浓度多少的影响，其效果往往是成正比。由于该反应明显，对于很多种物质的检测都有着直观且明显的效果，因而在诸如检测青霉素、链霉素、氧四环素、硫胺二甲氧、氯霉素等等抗生素的检测时，都已经通过大量有效的实验筛选出对应的抗生素适配体对其进行检测。

2.4 生物毒素

霉菌毒素是生物毒素当中的一种，其中有一种毒素名为赭曲霉毒素，多是存在于干果、咖啡、豆类、谷物和畜禽等产品当中。杨云[5]发现对纳米金的保护使用的是具有单链DNA的储曲霉毒素A，可以保证纳米金溶液在加入适配体前溶液仍然是红色，直到加入的适配体与储曲霉毒素A结合后，不再被保护的纳米金发生了团聚现象就会使得溶液变为蓝色。利用该方法可以有效检测出线性范围是20-625nmo/L的储曲霉毒素A。王文凤[6]通过对纳米金在适配体技术上的研究中，发现了检测伏马菌素的新方法，即短链DNA1/FB1-可以通过在纳米金表面组装硫基化的适配体实现，在它们进行分离之后，再加入可以与短链1进行互补的短链DNA2，两者杂交的最终效果可以使得纳米金粒子由于聚集，从而使得溶液颜色再度发生改变，并且在视觉效果上有着明显的体现，因而对于检测生物毒素有着明显的视觉效果。除此之外，纳米金比色法还可以检测黄曲霉毒素、肉毒神经素等。

2.5 其他污染物

这些年来，由于时代的发展变化，环境中以及食品中含氟化合物的污染物所引起的问题越来越受到社会的广泛关注。王春香[7]在纳米金比色法的研究中研究出了可以检测全氟化合物的检测方法。该检测方法在修饰纳米金时用的是末端有琉基的聚乙二醇和全氟烷烃，其后加入全氟化合物，使其与纳米金上依附的全氟烷烃发生反应，纳米金也因此而发生交联团聚现象且使得溶液颜色逐渐变浅。

罗立新[8]等采用胶体金标记产单核李斯特菌抗体制备免疫层析检测试剂,选用柠檬酸钠改良法制备胶体金,构建起免疫层析检测试剂和检测方法,检测了冷冻猪肉、牛奶、冰激凌以及不同稀释度的产单核李斯特菌标准样品,灵敏度达87.5%,具有良好的重现性。

2.6 农药残留

现代农业种植为了能够高效快速地生产出高质量的农产品，往往会在生产的过程中喷洒农药，甚至是在农产品上市后仍然会有类似二硫代氨基甲酸酷杀虫剂、甲胺磷等等的农药残留。过多的农药残留会严重危害人体健康，甚至是导致死亡，因此国家对于农药的使用范围规定了安全界限值，目的是尽可能地避免农药残留对人体造成伤害。

检测蔬菜中的甲胺磷同样可以通过纳米金进行检测。在纳米金溶液中加入乙酰胆碱酯酶后进行一系列的化学反应，等到纳米金溶液由红色转变为蓝色时即时纳米金发生了交联团聚，从而可以检测出有机磷农药里的甲胺磷，并且可以达到1.40ng/m的检测灵敏度。因此该检测方法能够有效地检测出蔬菜中残留的甲胺磷。

2.7 病原微生物

在正常的实验环境下，一般而言病原微生物基本上可以被纳米金比色法检测出来。纳米金表面所依附的具体结构因单双链DNA的不同而不同。由于在高盐浓度状态下，纳米金可以被单链DNA所保护而不发生交联团聚现象。故而当病原微生物的特异核酸序列被不对称的PCR扩增后产生单链DNA产物，就可以实现用纳米金比色法检测病原微生物的目的。双链DNA可以做到单链DNA无法做到保护纳米金在共价偶连到纳米金的前提下不受高盐浓度干扰，从而保证纳米金不因此而发生团聚现象。

纳米金比色法的建立不仅仅只有利用PCR扩增微生物基因组检测DNA这一个方法，还存在着多种方法。比如修饰纳米金时可以采用特异结合分子，纳米金在溶液微生物细胞加入后就会聚集微生物表面。此时纳米金溶液颜色在化学反应过后由红转蓝。在检测病原微生物这一范畴内，纳米金还可以用于检测癌细胞，只需要根据该原理建立金葡菌的检测方法即可。如若要在此基础上增加检测的灵敏度，就需要放大磁珠和光散射的测定，以此来达到对单细胞进行检测的目的。

3 结语

对于如何提高纳米金比色法特异性主要从三方面着手，其一是筛选适配体时要注意寻找与对应污染物的适配体要有亲和力高和特异性高的特点；其二是对于修饰分子的研究还需要投入更多的注意力；其三是选择的特异修饰分子要能大量与电荷或氢键结合。做到这方面的要求，基本上可以达到提高纳米金比色法特异性的目的。同时，采用纳米金比色法还要注意以下几点，即纳米金被特异分子修饰后，尽可能地避免其他物质干扰或是与纳米金发生其他反应，应保证纳米金溶液中只有修饰特异与目标物结合后纳米金才会发生交联团聚现象。并且，样品在进行检测前，应当尽可能地避免出现其他干扰物，才能达到检测的准确性。

综上所述，采用纳米金比色法进行检测，最终的检测出来的可视效果往往是纳米金溶液颜色由红色转变为蓝色，致使检测效果一目了然。不仅如此，比起其他的检测方法，纳米金比色法在操作上简单易懂、快速便捷，更难能可贵的是不需要复杂的仪器就可以完成检测工作的同时，还能保证其检测的灵敏度。因此在人人关注食品安全的今天，采用纳米金比色法进行食品安全检测的方法应该得到大范围的推广，为建设一个和谐有爱的社会做出贡献。

[1] 莫志宏，高应梅，温志渝等.基于G-四联体的纳米探针比色检测铅离子[J].高等化学学报，2014，21（10）：2181-2183.

[2] L.Li,B.X.Li,Y.Y.Qi,Y.Jin.Lable-free-aptamer-basedmetho dcolorimetricdetectionofmercuryionsinaqueousmediausi nggoldnanoparticlesascoloimetricprobe[J].Anal.Bioanal. Chem.,2009,393,2051-2057.

[3] 顾海鹰，俞爱民，陈洪渊.乳酸脱氢酶在纳米金胶上的组装及应用研究[J].南通医学院学报,2002，22（4）：365-367.

[4] X.F.Zhang,H.Zhao,Y,Xue,atel,Colorimetricsensingofclenbu terolusinggoldnanoparticlesinthpresenceofmelamine[J]. Biosens.Bioelecron.,2012,34（1）:112-117.

[5] 杨云，聂立波.纳米金在生物标记分析中的应用进展[J].株洲工学院学报，2006，20（4）:123-127.

[6] 王文凤，吴世嘉，谭贵良，等.基于纳米金标记-适配体识别的伏马菌素B1检测新方法[J].食品与生物技术学报，2013,31（5）:501-508.

[7] 王春香.基于纳米金探针的全氟化合物生物检测技术研究[D].华中科技大学2011.

[8] 罗立新，缪珑，潘力，等.快速检测产单核李斯特菌免疫胶体金层析法的研究[J].中国卫生检验杂志，2006,16（2）:154-156.

Food safety testing in the application research of nanometer gold colorimetric method

Mao Lihui, Li Xiaoyan, Liu Renzhi
(College of Science and Technology, Xinyang University, Xinyang 464000, China)

Nano gold due to reunite in crosslinking conditions present in blue, in scattered state in red is presented; And particle spacing effects strongly and high extinction coefficient of the highly popular for a variety of features, then developed a variety of rapid detection methods of nanometer gold color. With the rapid detection of analytical chemistry in recent years field application scope is broad, the nanometer gold colorimetric method used in the food safety testing becomes possible. Properly using nanometer gold colorimetric method can quickly and efficiently detect the existence of food directly or indirectly harmful substances.

nano gold; colorimetric method; rapid detection; food safety

河南省高等学校重点科研项目纳米金比色法测定金属离子；项目编号：15B150015。农林生物质吸附剂的制备及其对水体油污染的应用研究，信阳学院院级项目；项目编号：2015zd04。

毛丽惠（1983— ），女，汉族，河南信阳人，硕士，讲师，研究方向：贵金属纳米材料参与的化学发光。