快速检测技术在粮食黄曲霉毒素B1检测中的应用研究

摘 要：黄曲霉毒素B1是一类致癌、高毒的真菌代谢物，对谷物及其产品造成了极大的危害。由于快速检测技术具有灵敏度高、方便快捷等优点，目前已被广泛用于黄曲霉毒素B1的检测。本文总结光学、电化学和纳米技术等快速检测技术的研究进展，探讨便携式检测设备的开发与应用前景，为推动黄曲霉毒素B1快速检测技术的发展和应用奠定理论基础。

关键词：黄曲霉毒素B1；快速检测；光学传感；电化学传感

Study on the Application of Rapid Detection Technology in the Detection of Aflatoxins B1 in Grain

FAN Xiaoguang， LIU Shengxing， SHI Shanshan， LI Li， ZANG Pengyuan， ZHANG Xinxin

（Changchun Grain and Oil Health Inspection and Monitoring Station， Changchun 130000， China）

Abstract： Aflatoxin B1 is a kind of carcinogenic and highly toxic fungal metabolite， which has caused great harm to cereals and their products. Due to its high sensitivity， convenience， and speed， rapid detection technology has been widely used for the detection of aflatoxin B1. This article summarizes the research progress of rapid detection technologies such as optics， electrochemistry， and nanotechnology， explores the development and application prospects of portable detection devices， so as to lay a theoretical foundation for promoting the development and application of rapid detection technology for aflatoxin B1.

Keywords： aflatoxins B1; rapid detection; optical sensing; electrochemical sensing

黄曲霉毒素B1是由黄曲霉和曲霉产生的一种二呋喃香豆素类化合物，其是已知的化学物质中致癌性最强的一种。黄曲霉毒素B1对人和若干动物具有强烈的毒性，其毒性作用主要表现为对肝脏损害严重。因此，需要对食品中的黄曲霉毒素B1进行快速、灵敏的检测。而常规的高效液相色谱法虽然准确度较高，但仪器价格昂贵、结构复杂，制约了其广泛应用。光学、电化学及纳米技术的飞速发展，为黄曲霉毒素B1的快速分析提供了多种高效、准确的方法和技术手段。

1 黄曲霉毒素B1及其检测技术概述

1.1 黄曲霉毒素B1的理化特性与毒性

黄曲霉毒素B1是黄曲霉菌与寄生性曲霉菌所产生的，在谷物及产品中普遍存在。由于其较高的化学稳定性和耐热性，使其不易在食品的生产、贮存中被彻底清除。黄曲霉毒素B1在紫外线照射下呈蓝色荧光，溶于有机溶剂且在酸性环境中更稳定。黄曲霉毒素B1是公认的最强的天然致癌物质，其对人类的肝脏有很强的毒害效应，不仅会引起急性中毒，还会导致肝细胞发生癌变，产生免疫抑制、致突变性等多种毒理学效应[1]。人体长期低剂量暴露可能导致慢性健康损害，因此对其进行检测是保障粮食安全的重要环节。

1.2 传统检测技术

传统的黄曲霉毒素B1检测方法有高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用法和酶联免疫吸附法等。这些方法具有较高的灵敏度和准确性，但也有较大的限制。高效液相色谱法是目前常用的分析手段，常与荧光检测仪、质谱仪联用，可实现对黄曲霉毒素B1的准确定量分析。但是，由于其样品预处理过程烦琐、分析时间长、仪器价格昂贵，难以实现对食品中微量成分的快速分析。气相色谱-质谱联用法因具有灵敏度高、特异性好等优点而受到广泛关注，但操作烦琐、对样本前处理条件苛刻。酶联免疫吸附法利用抗体与有毒物质的特异性结合，可实现大规模样本的初检，且方法简单，但易受抗体的特异性及基体的影响，同时存在着特异性与准确度较低等问题。尽管现有的检测手段已较为完善，但仍不能适应便携式、快速、廉价的野外检测要求[2]。因此，开发新型快速检测技术成为研究和应用的

重点方向。

2 快速检测技术在黄曲霉毒素B1检测中的应用

2.1 基于光学传感的快速检测技术

基于光信号的改变实现对黄曲霉毒素B1的定量和定性分析，是一种高效的检测方法。荧光传感利用量子点或荧光染料等与待测目标分子发生反应，引起荧光信号的显著改变，从而检测黄曲霉毒素B1 含量。该技术具有灵敏度高、检测速度快等优点，但受外界光线影响较大。而生物发光是利用酶催化产生的荧光，具有简便、快速的优点，适用于大样本的筛查。等离子体共振是一种更为先进的检测方法，它通过探测特定物质与待测物质的相互作用而产生的光学反射变化，能够实时探测目标物，特别适用于高灵敏的应用场合[3]。尽管光学传感技术在实验室条件下具有优异的性能，但是在实际应用中，其抗干扰能力和设备成本都有待于进一步改进。

2.2 基于电化学传感的快速检测技术

电化学传感技术是利用电化学信号的改变来完成对目标物的分析，具有高灵敏度、低成本、易携带等优势。电化学传感技术主要有伏安法、安培法和阻抗法等，其中免标记的电化学阻抗技术能快速响应毒素的存在，适用于现场检测。电化学传感技术是实现小型化、自动化应用的重要手段，但其抗干扰性能及规范化水平有待于提高。

2.3 基于纳米技术的快速检测技术

纳米技术在提升快速检测黄曲霉毒素B1的灵敏度和缩短检测时间方面表现突出。由于纳米粒子具有优异的光、电性能，以元素金为代表的金属纳米材料在光电、电化学等领域有广阔的应用前景。例如，利用金纳米粒对荧光信号进行增强，从而实现对有毒物质的低含量探测。磁性纳米颗粒在样品分离和富集方面有显著作用，能有效减少基质干扰，同时提高检测效率。量子点具有发光强度高、发光性能好等优点，被广泛用于荧光检测领域，将其与纳米材料相结合，能模拟毒素分子的识别位点，提高其检测的专一性[4]。虽然纳米技术应用潜力巨大，但其在食品安全领域的推广应用还面临材料成本较高、生物相容性有待改进等问题。

2.4 便携式检测设备的开发与应用

便携式检测设备使黄曲霉毒素B1的检测变得更为简便有效，尤其在现场检测和大规模筛查中表现出色。免疫层析试纸条是目前最基本的便携式检测仪器，具有价格低廉、操作简单等优点，但其检测灵敏度较低。结合微流控技术的便携设备则更为先进，可实现样品前处理、反应及检测等多个环节的集成，提高检测效率，减少人为因素干扰。智能手机测试系统通过外部传感器收集光电或者电化学信息，并通过移动电话自身的计算功能对其进行分析，从而获得实时的检测结果。同时，其支持数据上传与云端共享。该款测试系统能适应不同的检测场合，但其抗干扰能力、灵敏度和耐用性还有待提高，难以适应更加复杂的应用需要。

3 快速检测技术在粮食黄曲霉毒素B1检测中的发展前景与优化策略

3.1 技术发展趋势

黄曲霉毒素B1的快速检测技术正朝着灵敏度更高、设备更便携、多功能化和实时化的方向快速发展。随着光学、电化学、纳米等关键技术的不断发展，对检测手段提出了新的要求，微型化、集成化、自动化是其发展的主要方向。例如，微流控芯片技术能集样品前处理、反应与检测于一体，达到简单易用、高通量检测的要求。在此基础上，进一步将人工智能与大数据融合到系统中，通过对算法的改进，提高信号的速度与精度，从而实现对有毒物质含量的在线评价与变化趋势的预测。与物联网相融合的智能测试平台可以在短时间内完成对食品的实时监测，从而全面提升食品质量监督的效能。开发出低成本、高精度的传感材料，开发多功能的检测平台，将进一步推动检测技术的普及和应用。

3.2 检测体系的构建与标准化

制订规范化的检测程序对提升结果稳定性和技术的适用性至关重要。在检测过程中，样本的前期处理环节对确保结果的准确性起到了决定性作用。通过统一样本处理步骤，改进毒素的富集与纯化技术，可大幅度降低操作上的偏差。针对不同粮食种类特性，构建毒素含量数据库，为检测工作提供更为精确的参照标准。仪器的校准以及操作的标准化是保证检测结果一致性的基础，引入自动校准技术和标准化参数配置，有助于减少不同设备间的性能差异。此外，通过加强操作人员的规范化培训，可进一步提升检测的准确度和一致性[5]。检测信息的交流与追踪同样不容忽视，建立一个集中的数据库和实时的监控系统，能对区域污染状况进行动态监控，从而为粮食安全监管工作提供坚实的保障。

3.3 多学科融合推动技术创新

多学科交叉融合推动了黄曲霉毒素B1快速检测技术的进步。纳米材料的快速发展促进研发出灵敏度更高、抗干扰能力更强的传感器；生物技术在分子领域取得突破，如单克隆抗体和核酸适配体技术的优化，使得开发出高特异性检测手段成为现实。计算机科学，特别是人工智能及机器学习技术的应用，极大提升了大数据处理和复杂数据分析的效率。纳米与生物领域的交融将显著增强传感材料的识别精准度和耐用性。同时，随着人工智能及物联网技术的融入，设备的智能化水平将得到提升，数据交换更为流畅，使得从有害物质辨识到远端监控的整个过程自动化程度更高。另外，化学、材料学和电子工程三大领域的深度配合，将催生基于全新检测机理的检测装备。例如，采用多传感器整合技术的多路检测设备，能对多种有害物质进行同时检测，极大提高检测工作的效率。

3.4 优化技术应用与加强市场推广

在粮食的种植、加工、储存以及销售等多个环节，技术应用的细化至关重要，特别是在粮食的储存和运输环节，研发便于携带且成本较低的快速检测工具显得尤为关键，以便能及时评估粮食是否遭受污染。在粮食加工阶段，高效率且自动化的检测设施是处理大量样本检测任务的理想选择，而对于终端消费者，便于操作的家用快速检测设备需求较高。

在市场营销策略当面，要着力降低检测仪器的制造成本及其运用成本，依托批量制造和技术创新来压缩设备售价；需强化使用者培训与售后技术支撑，以提升最终用户对于即时检测技术的认可和使用能力。同时，可以借助政策扶持和产业引导，促进即时检测设备在粮食加工、仓储以及检测机构中的广泛运用。例如，实施财政补助措施，激励粮食相关企业引进高端检测装备，并通过科普教育和典型案例推广，增强该技术的公众认知度和信赖度。

在市场推广过程中，粮食安全管理机构和涉农公司各自拥有独特的资源和信息。通过合作，双方可以共享检测数据、市场趋势、政策变动等信息，为粮食检测体系的完善提供全面、准确的数据支持。此外，实施商业化的推广手段，如推行租借、分期支付等弹性商业策略，助力中小型公司获取成本效益高的快速检测解决方案。随着技术的持续改进和应用领域的拓宽，粮食安全快速检测技术将在提高粮食保护能力上起到更加显著的作用。

4 结语

黄曲霉毒素B1的高毒性及其在粮食中的污染，对粮食安全与人们的健康构成严重威胁。快速检测技术因其高效率、操作便捷和高度灵敏性，被应用于粮食检测中。本研究全面梳理了基于光学、电化学、纳米材料等快速检测技术的进展，并对便携检测设备的研发与改进策略进行了探讨。今后，需强化技术的标准化制定、学科间的整合以及市场的推广工作，促进快速检测技术向智能化、成本效益化和多样化转型，以实现粮食监管能力的全面升级。这不仅有助于提升粮食产业的竞争力，推动粮食产业的转型升级，更是保障公众健康的重要手段。

参考文献

[1]吴升德，朱家骥，钱昊，等.近红外与表面增强拉曼光谱融合技术快速检测花生油中黄曲霉毒素B1[J].食品安全质量检测学报，2023，14（23）：70-79.

[2]梁俊发，易云婷，叶秋雄，等.浅析食品快速检测技术研究与应用现状[J].广东化工，2023，50（23）：134-136.

[3]郭瑶.浅析快速检测技术在粮食储藏中的应用[J].中国食品工业，2023（11）：78-80.

[4]夏佳.浅谈快速检测技术在金山区农产品质量安全监管中的应用[J].上海农业科技，2023（6）：42-43.

[5]巩性涛，王培，肖理文，等.黄曲霉毒素B1荧光定量快速检测试纸卡和仪器技术性能优化研究[J].粮食储藏，2021，50（1）：37-43.

作者简介：范晓光（1971—），女，吉林九台人，本科，高级工程师。研究方向：粮油检测。