磁性纳米材料在食品安全检测中的应用

张帆 付善 张莹

摘 要：随着人们对食品中有害污染物的关注，发展快速、灵敏的食品污染物检测技术，成为食品安全领域的研究热点。本文介绍了近年来广泛兴起的样品前处理材料-磁性纳米材料在食品中农兽药残留、重金属、工业染料及合成色素、真菌毒素等有害污染物检测中的应用情况，并展望了磁性纳米材料在食品安全检测中的未来发展趋势。

关键词：磁性纳米材料；食品；有害污染物

近些年来，由于食品中农药、兽药、重金属等各类污染物引发的食品安全问题层出不穷，大大加剧了检测部门的工作任务。样品前处理是分析检测中直接影响分析结果准确性的关键步骤，在分析过程中选用合适的前处理方法能够有效避免分析时间过长、回收率偏低以及图谱干扰严重等问题[1]。

磁性纳米材料具有比表面积大、吸附性强、易分离等独特的性能，作为一种新型的前处理材料，广泛应用于食品中农药、兽药等污染物检测的前处理中，有效解决了传统前处理方法所面临的耗时长、试剂消耗多、净化耗材成本高等瓶颈[2]。本文重点介绍了近年来磁性纳米材料在食品中农兽药残留、重金属、工业染料、真菌毒素等有害污染物检测中的应用情况，展望了磁性纳米材料在食品安全检测领域的发展趋势。

1 磁性纳米材料在食品中农兽药残留检测中的应用

农药、兽药在现代农业、畜牧业快速发展中起到了重要促进作用的同时，也给生态环境造成了一定破坏，很多农副产品和畜产品中出现的农兽药残留超标问题正严重危害人类健康。为了更快、更准确的测定食品中农、兽药残留量，具有独特的理化性质的磁性纳米材料在食品中农、兽药检测中的应用越来越多。柴宗龙等[3]通过Fe3O4对碳纳米管进行表面修饰，对利用其合成的磁性纳米复合材料与石墨烯、碳纳米管、Fe3O4纳米粒子等不同吸附材料对菠菜中敌敌畏、甲胺磷、灭线磷等9种有机磷农药的吸附能力进行对比，实验结果表明所合成的磁性碳纳米管对菠菜中9种有机磷农药表现出极强的吸附性能和稳定的回收率。刘真真等[4]采用经过N-丙基乙二胺修饰的Fe3O4和C18替代传统的QuEChERS中的吸附剂，可以有效去除猕猴桃基质的主要干扰源，并结合超高效液相色谱-串联质谱，建立了猕猴桃中基于磁性纳米材料的52种农药残留和8种相关代谢物的快速分析方法。Ibarra等[5]制备了磁性二氧化硅纳米粒子并运用到牛奶中9种磺胺类兽药检测的前处理中，结合液相色谱检测技术，建立了一种牛奶中磺胺类药物分析的新方法，测得检测低限为7～14 μg/L，该方法相对于传统的固相萃取而言，对目标物的选择性更强，操作更简便、快速。尚峰等[6]通过对合成的ZrO2/Fe3O4纳米材料表面进行疏水改性后得到的磁性纳米复合材料具有更强的超顺磁性，在外加磁场的作用下，可迅速实现对蜂蜜预处理样液体中3种四环素类兽药的富集，再通过乙腈解吸附后，进行色谱分析测定。洗脱后的吸附剂经过清洗后可多次重复使用，在提高检测速度的同时，节约了检测成本。

2 磁性纳米材料在食品中重金属检测中的应用

工业排放物中的铅、镉、砷、汞等重金属离子不仅会污染生态环境，也极容易被水生动植物和农田作物富集，通过食物链进入人体后，对人体的健康造成危害。传统的原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、分光光度法因受基质干扰较大，灵敏度也不够高，从而难以准确测定食品中痕量重金属。在磁纳米粒子表面增加了对特定金属离子具有较强亲和能力的功能基团后，极大地提高了磁性纳米材料对金属离子的萃取效率，显著提高了检测灵敏度。

徐小梅等[7]将采用溶剂热法制备磁性纳米材料Fe3O4@SiO2@m-SiO2-NH2，并将其运用到红酒、白酒、黄酒等不同基质酒样中Pb2+的选择性分离富集，Pb2+在0.05～3.6mg/L浓度范围内线性关系良好，检测限为0.025mg/L，该方法检测成本较低，操作简便。Bagheri等[8]制备的希夫碱功能性磁性纳米复合材料（Fe3O4-SiO2-L）能够对金枪鱼、虾等待测样品中痕量的Pb2+和Cd2+进行高选择性富集，并结合火焰原子吸收光谱，建立快速、灵敏的检测方法，检出限可达0.14～0.19 μg/L。

3 磁性纳米材料在食品中工业染料及合成色素检测中的应用

罗丹明B、碱性嫩黄、苏丹红等是常应用于工业生产的染料，因其色彩鲜艳、价格低廉，常被不法商贩非法添加在食品中，过量使用工业染料以及合成色素极易具有致畸、致癌、致突变等作用[9]。Chai Weibo等[10]利用合成的磁性纳米复合材料（Fe3O4@ PDA NPs）来对饮料中苋菜红、丽春红、日落黄、诱惑红4种合成色谱进行富集，并通过实验考察了磁性吸附材料的用量、吸附时间、萃取溶剂的pH值等实验条件，最终确定了最佳的前处理条件，大大缩短了分析方法时间，在实际样品的测定中，结果也较为满意。赵晨等[11]采用包裹一層二氧化硅的SiO2@Fe3O4为裁体，并通过对其表面进行聚合，该合成的磁性表面分子印迹聚合物对苏丹红Ⅰ有特异性识别能力，并且可在外加磁场的作用下，快速实现磁性分离，大大简化了操作步骤。

4 磁性纳米材料在食品中真菌毒素检测中的应用

真菌毒素是一类广泛存在于农产品及其加工产品中的对人体危害较大的真菌代谢产物。食品中的真菌毒素含量较低，而本身食品基质复杂，从而加大了食品中真菌毒素的测定难度。近年来磁固相萃取技术结合色谱-质谱联用技术在食品中真菌毒素检测中推广，有效解决了真菌毒素ELISA测定灵敏度低，重现性差的缺点[12]。郭婷等[13]采用基于磁性纳米材料和适配体的荧光传感器对牛奶中的黄曲霉毒素M1进行测定，该适配体可体外合成，具有较好的稳定性，且该方法操作简便，灵敏度高，方法的检测限为0.02μg/L，在实际样品检测中效果较好。

5 结语

磁性纳米材料在食品中有害污染检测前处理中的应用越来越广泛，在保证检测结果准确的前提下，大大缩短了检测时间，提高了灵敏度。在今后的研究中，要继续开发磁性纳米材料功能基团，使其应用的领域更加广泛。此外，磁性纳米材料的制备过程还有待简化，需进一步加大产量，有效降低制备成本。在未来的食品安全检测领域，进一步完善磁性纳米材料的研究，为保障人类的健康服务。参考文献

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[12]赵仁勇，安娟，崔文航，等.磁性固相萃取技术在真菌毒素检测中的应用研究进展[J].河南工业大学学报：自然科学版，2017，38（5）：118-126.

[13]郭婷，林淑凤，马良，等.基于磁性纳米材料和适配体的荧光传感器检测牛奶中黄曲霉毒素M1[J].食品与发酵工业，2019，45（5）：218-223.

基金项目：2017湖南省自然科学基金项目（编号：2017JJ5058）；湖南省教育厅科学研究项目（编号：16C0020）；海关总署科技计划项目（编号：2017I K117）。

作者简介：张帆（1985—），女，湖南常宁人，博士，副教授。研究方向：食品安全与检测。

通讯作者：张莹（1964—），女，湖南长沙人，博士，研究员。研究方向：食品安全及检测。