适配体传感器在牛奶中有害物质检测中的应用研究进展

王明　袁京磊

摘 要：牛奶是人们日常生活中重要的营养饮品之一，具有较好的保健价值，与人们的生活息息相关。适配体传感器以适配体为识别元件，将靶标浓度通过信号转换元件转化为检测信号，实现对靶标的检测，具有特异性强、灵敏度高和操作简单等优势，在食品安全检测中有广泛的应用。本文综述了适配体传感器在检测牛奶中食源性致病菌、真菌毒素、抗生素、三聚氰胺和过敏原等有害物质方面的应用。

关键词：适配体传感器；牛奶；有害物质；进展

Progress on Application of Aptasensors on Hazardous Materials Detection in Milk

WANG Ming， YUAN Jinglei

（Pingyi County Center for Inspection and Testing， Pingyi 273300， China）

Abstract： Milk is one of the most important nutritional drinks in peoples daily life， and it has good health care value and is closely related to peoples lives. The aptasensor uses the aptamer as the recognition element， converts the target concentration into the detection signal through the signal conversion element， and realizes the detection of the target. It has the advantages of strong specificity， high sensitivity and simple operation， and is widely used in food safety detection. This paper reviews the application of aptasensors in the detection of food-borne pathogens， mycotoxins， antibiotics， melamine， allergens and other hazardous materials in milk.

Keywords： aptasensors; milk; hazardous materials; progress

牛奶中常見的有害物质有药物残留、食源性致病菌、真菌毒素、三聚氰胺、过敏原及其他有害物质，因此实现对牛奶中有害物质的快速、准确检测，对于保障食品安全具有重要的意义。本文综述了适配体传感器在检测牛奶中食源性致病菌、真菌毒素、抗生素、三聚氰胺和过敏原等有害物质方面的应用研究，并对适配体传感器在牛奶中有害物质检测中的应用进行了展望。

1 适配体传感器

适配体传感器是指以适配体作为识别元件，将靶标浓度通过信号转换元件转化为检测信号，从而实现对靶标的检测。适配体传感器主要包括电化学适配体传感器、光学适配体传感器、光电化学适配体传感器等，其中光学适配体传感器主要包括荧光适配体传感器、比色适配体传感器、化学发光适配体传感器和表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）适配体传感器等。适配体传感器具有操作简单、特异性强、灵敏度高等优势，在食源性致病菌、真菌毒素、兽药残留和疾病诊断等方面具有广泛的应用。

2 适配体传感器在牛奶有害物质检测中的应用

2.1 食源性致病菌

牛奶中的食源性致病菌主要包括沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等，在牛奶的生产、包装、运输等过程中均可滋生食源性致病菌，当细菌在牛奶中生长繁殖到一定数量、产生并积累大量毒素时，不仅会引起牛奶腐败变质，还会对人体健康产生较大的威胁。适配体传感器以适配体作为识别元件，能够实现对菌体的特异性识别，快速、准确地检测牛奶中的食源性致病菌。JIANG等[1]基于酶联多功能多层碳纳米片开发了一种用于检测牛奶中沙门氏菌的低背景适配体传感器，该传感器的线性范围为1.0～10⁷CFU·mL^-1，检测限（Limit of Detection，LOD）为0.2 CFU·mL^-1，并应用于牛奶样品中沙门氏菌的检测。DAI等[2]设计了一种检测牛奶中大肠杆菌O157：H7的电化学适配体传感器，该传感器具有良好的灵敏度、特异性和稳定性，LOD为3 CFU·mL^-1。

2.2 兽药残留

牛奶中常见的抗生素残留主要有大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类、氨基糖苷类和头孢菌素类等，长期饮用抗生素残留奶会引起过敏反应、影响胃肠道菌群、使细菌耐药性增强等，或引发相关疾病，甚至致癌、致畸、致突变等，严重威胁人们的健康。牛奶中抗生素残留常用的检测方法有高效液相色谱法、液相色谱-串联质谱法等，但这些检测方法需要依托昂贵的仪器设备，且操作复杂、耗时较长，无法满足快速检测的要求。电化学适配体传感器、荧光适配体传感器及比色适配体传感器在牛奶中抗生素残留检测方面的应用较多，能够实现对其快速、灵敏地检测。

适配体可通过静电吸附作用结合到纳米金（AuNPs）表面，从而保护AuNPs在NaCl的作用下保持稳定状态，AuNPs颜色呈现红色；当检测体系中出现靶标时，适配体会特异性地与靶标结合，适配体从AuNPs上脱离，使AuNPs在NaCl作用下发生团聚，使AuNPs溶液由红色变为蓝色，从而实现对靶标的比色法检测。基于AuNPs的变色效应，XIAO等[3]以适配体为识别元件，以未修饰的纳米金粒子（AuNPs）为比色指示剂，设计了一种比色适配体传感器，用于特异性检测牛奶中的阿洛西林；当不存在阿洛西林时，AuNPs由于适配体的保护在高NaCl浓度下仍保持稳定状态，溶液呈现红色；当存在阿洛西林时，适配体与阿洛西林特异性结合，导致AuNPs在NaCl作用下发生聚集并呈现明显的由红到蓝的颜色变化，该过程可用肉眼观察到，且可通过紫外-可见光谱仪进行定量检测；该比色适配体传感器的线性范围为50～500 nmol·L^-1，LOD为11.6 nmol·L^-1；在牛奶样品中进行加标回收实验，回收率为97.64%～102.21%，相对标准偏差小于3.81%。PENG等[4]基于Ti₃C₂-MOFs纳米复合材料设计了一种检测牛奶中链霉素（Streptomycin，STR）的电化学适配体传感器；该方法的检测范围为0.01～200.00 nmol·L^-1，LOD为0.003 3 nmol·L^-1，且具有较好的重现性、稳定性和选择性，并成功应用于牛奶样品中STR的检测，回收率为94.0%～105.0%。ZHANG等[5]设计了一种可同时检测牛奶中环丙沙星（Ciprofloxacin，CIP）和恩诺沙星（Enrofloxacin，ENR）的光电化学适配体传感器，该传感器检测CIP和ENR的线性范围分别为0.01～1 000.00 ng·mL^-1和0.01～10 000.00 ng·mL^-1，LOD均为3.3 pg·mL^-1，并成功应用于牛奶样品中CIP和ENR的检测。

2.3 真菌毒素

奶牛在食用被真菌毒素污染的饲料后，经体内的代谢消化后，饲料中的真菌毒素就有可能转移到乳汁中，可引起食物中毒或致癌、致畸、致突变，对人们的健康产生潜在的危害。基于适配体、AuNPs、NaCl之间的相互作用产生颜色变化的原理，JALALIAN[6]和LERDSRI等[7]设计了一种检测牛奶中黄曲霉毒素Ml（AFMl）的比色适配体传感器，LOD分別为30 ng·L_-1、0.002 ng·mL_-1，实现了对牛奶中AFMl的检测。JIA等[8]设计了一种检测黄曲霉毒素B1（AFB1）的荧光适配体传感器；TAMRA标记的适配体通过范德华力吸附在金属有机框架（UiO-66-NH2）的表面，其荧光被淬灭；加入AFB1后，TAMRA标记的适配体与AFB1结合并形成TAMRA适配体/AFB1复合物，从而改变其构象并导致荧光恢复；检测范围为0～180 ng·mL_-1，LOD为0.35 ng·mL_-1，并成功用于牛奶中的AFB1含量测定。ZHANG等[9]设计了检测牛奶中AFB1的电化学适配体传感器，LOD为30 fmol·L_-1，该传感器具有较好的选择性、重现性和稳定性。

2.4 其他有害物质

三聚氰胺是一种有毒的化工原料，2008年中国奶制品污染事件就是在奶粉中发现了三聚氰胺。YU等[10]以聚胸腺嘧啶适配体为功能单体，三聚氰胺为模板分子，通过电聚合多巴胺形成分子印迹聚合物膜，制备了检测牛奶中三聚氰胺的电化学适配体传感器；该传感器检测范围为10^-12～10^-8mol·L^-1，LOD达6.7×10-¹³mol·L^-1，在牛奶中的加标回收率为97.5%～103.4%。

KHOSHBIN等[11]开发了一种检测镉离子的荧光适配体传感器，线性范围为0.1～120.0 pmol·L^-1，LOD为0.076 pmol·L^-1，并成功用于实际样品中镉离子的检测。KHOSHBIN等[12]开发了一种可同时检测牛奶中汞和银离子的适配体传感器，LOD分别为1.33 pmol·L^-1、1.01 pmol·L^-1，并成功用于牛奶等样品中汞和银离子的检测。KHOSHBIN等[13]基于荧光能量共振转移原理设计了检测牛奶中铅离子的适配体传感器，线性范围为5～70 pmol·L^-1和0.07～20.00 nmol·L^-1，LOD为0.5 pmol·L^-1，该传感器具有较高灵敏度。

3 结语

适配体传感器因具有灵敏度高、特异性强、操作简单和成本低廉等优势，在牛奶中有害物质的检测中具有广泛的应用，对于保障牛奶质量安全具有重要的意义。随着适配体筛选技术的不断发展，筛选效率的不断提高，越来越多有害物质的适配体将会被筛选得到，这将大大扩大适配体传感器检测牛奶中有害物质的范围。同时，随着新型纳米材料、复合材料的研究，适配体传感器在拓宽检测范围、降低检测限方面的优势将更加明显。此外，随着人们对食品安全重视程度的提高，可用于现场快速检测的适配体传感器将具有巨大的潜力和前景，尤其是比色适配体传感器，可满足人们对牛奶中有害物质的现场、快速、准确检测的要求。

参考文献

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