分子印迹荧光纳米探针在食品安全检测中的应用进展

□ 张彦斌 姜 莎 内蒙古自治区食品检验检测中心朱叶青 杜 艳 呼和浩特市食品检验所 王 岩 张宏博 内蒙古自治区食品检验检测中心

食品安全是全球持续关注的一大热点问题，随着各种食品安全检测技术的开发与优化，特别是分子印迹荧光纳米探针在食品安全分析检测中的应用研究，其对技术进步具有极大的推动作用。

1 技术概述

分子印迹荧光纳米探针具有识别功能，在选择性复合型印迹纳米材料的帮助下，得到了固态高分子聚合物，其简称仿生抗体，是分子印迹聚合物中杂化识别元件和纳米材料的一种[1]。该技术在分析检测中具有稳定性强、制备过程简单、灵敏性高的特征。可对分子进行微观识别，转化为可读的荧光信号，使用方便、检测直观，对于分析检测技术的发展具有推动作用。

新技术赋予了材料特殊的识别功能，替代了人工合成度特定模板分子选择性较差的技术，分子以及荧光印迹技术具有高选择性，结合荧光纳米材料的发光特性，使探针在信号传导上发挥巨大作用，是传统分子印迹技术的重大突破。

2 技术原理与特点

通过对分子印迹合成方法的改进，将荧光纳米材料的发光功能引入到分子印迹技术中，形成了分子印迹荧光探针技术，荧光探针技术的原理是探针分子中的荧光发色团与接受基团连接在一起，由于待测分子的加入，接受基团与待测物质络合或发生化学反应，从而引起荧光信号的增强或猝灭，通过荧光信号的变化可以达到检测待测分子的目的。荧光探针由3部分组成：①荧光发色团（Fluorophore，简称F），把识别基团与待测分子相互作用引起的变化转化成仪器检测的信号，负责信号表达；②连接体（Spacer，简称S），主要负责连接荧光发色团和识别基团，起到连接臂的作用；③接受基团（Receptor，简称R），主要选择性识别和结合目标分子，使荧光探针分子所处的化学环境发生变化，一般通过配位键、化学键和氢键完成，在这3部分中，接受基团决定反应体系的选择性和特异性，荧光探针的反应决定体系的灵敏度，连接体起到分子识别的作用。

微观分子识别延长了荧光探针技术的优势，其稳定性较高，依赖生物体系的识别，能够将分子印迹技术与分子聚合物进行有机结合，表现出分子印迹荧光探针中聚合物的双重优点，结合较高的识别选择性，探针中的应激位点可以根据不同印记分子的化学结构进行定制，将抗体对抗原的特异性识别能力与荧光材料相结合，发挥出抗体的筛选作用。最重要的是分子具有天然识别功能，不受环境影响，批次差异小，化学稳定性强，与荧光探针相比，其抗酸碱能力强，具有较长的使用寿命和高度的稳定性。

另外，在分子印迹荧光探针技术的应用中，根据不同分子的化学结构，采用定制的检测方法，具有较高的选择性。与传统的分子印迹聚合物相比，省去了富集目标物的环节，引入信号转换功能，且荧光纳米粒子本身表面积较大，在聚合物缺乏信号传导的情况下，实现高度灵敏的荧光检测[2]。

3 主要技术与应用

分子印迹技术的迅猛发展，使得其在食品安全检测领域中逐步应用，检测范围包括农药残留、兽药残留、生物毒素、化学分子、重金属与微生物项目等。

分子印迹荧光探针可有效避免背景信号的干扰。在实验条件下，通过频率发光机制，将低频率激发光转换成高频率发射光，具有稳定性好、吸收和发射带窄、寿命长和低毒的特点[3]。

以赭曲霉毒素A（OTA）的结构类似物HNA-Phe为模板，利用分子印迹技术的高选择性和上转换纳米材料的荧光特性，闫祯等开发了一种可识别痕量OTA的分子印迹聚合物（UCNPs@SiO2@MIP），该聚合物具有高选择性和高灵敏性，在最优条件下，荧光印迹聚合物的荧光猝灭程度与OTA的浓度呈良好的线性关系，建立了OTA的荧光传感检测方法[4]。

分子印迹量子点以及荧光探针中的定量测定结果表明，量子点是一种纳米级别的半导体，对这种纳米半导体材料施加一定的光压，其便会发出特定频率的光，而激发光的频率会随着这种半导体尺寸的改变而变化，其激发光的颜色可通过调节纳米半导体的尺寸进行控制。分子印迹荧光纳米探针相比传统荧光染料具有抗光漂白性能强的特点，而且可以实现独特的荧光性质量子点具有的量子尺寸效应和借电线预效应，产生荧光后可以作为探针，广泛应用于有机物和生物体的荧光标记[5]。可卡因检测中，可卡因为模板，制备量子点/二氧化硅的双发射纳米杂化物，即可卡因分子印迹的二氧化硅核/壳纳米颗粒，将其作为表面分子印迹纳米探针，喷涂在印有潜指纹的玻璃片上，合成分子印迹纳米荧光探针。食品包装中的双酚A迁移到食品中引发的安全问题，都可以采用这种方法进行检测[6]。分子印迹纳米检测相对于传统方法操作简单，可快速获得检测结果[7]。

分子印迹荧光纳米探针作为一种新型的印迹纳米材料，其独特的分裂能级和量子尺寸接近于传导电子的费米波长，其尺寸一般为几个纳米，与较大金属纳米数量不同，生物相溶性好，量子效率高，而且毒性低，光学稳定，在纳米领域里作为前景发展最好的材料之一，可进行分子印迹荧光探针的检验，作为标记材料得到广泛应用。在三聚氰胺检测中，三聚氰胺与半胱胺修饰的金纳米粒子溶液混合后，在酸性条件下，三聚氰胺分子与纳米金表面带正电荷的氨基发生静电结合，从而使纳米金发生交联团聚，达到检测三聚氰胺的目的[8]。

除以上方法之外，还可以将纳米晶的荧光物质引入到分子印迹技术中。荧光剂在溶液中处于树枝状聚合物与分子印迹壳之间，经过定量分析，产生了与荧光度具有量性关系的模板分子，拓展了分子印迹荧光探针技术的应用范围，以应对检测目标不同的理化特性[9]。

4 结论与展望

当前，作为一种新型的食品检测技术，分子印迹荧光纳米技术在技术以及成本效益上还需进一步探索，分子印迹荧光纳米探针从回收模板分子的角度能够解决难以大量生产的问题。实际应用中主要用于农药、兽药等小分子目标物的检测，而对较大检测物的研究还比较少。在实际检测过程中，需扩展检测范围；且样品组成复杂，会对检测造成干扰，需将干扰分子印迹荧光纳米探针检测性能的因素加以排除，以满足各类样品检测的多方面需求。因此在食品安全检测过程的研究上，应该进一步拓展，发挥其强大优势，为现代检测提供高效安全简便的技术保障。