淺談納米酶在食品檢測(cè)中的具體應(yīng)用

食品安全茲事體大，為了保障食品安全，必須做好食品檢測(cè)工作。隨著時(shí)代的發(fā)展，食品的種類及生產(chǎn)技術(shù)類型、原料類型變得非常豐富，但也導(dǎo)致食品檢測(cè)難度、復(fù)雜程度增大，這就更需要采取科學(xué)的檢測(cè)方法。納米酶是一種比較常見(jiàn)的食品檢測(cè)方法，該方法在食品檢測(cè)工作中具有多種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。為了進(jìn)一步推廣納米酶檢測(cè)方法，有必要展開(kāi)相關(guān)研究。

一、食品檢測(cè)中納米酶的概述

1.納米酶介紹。納米酶于2007年被我國(guó)科學(xué)家閻錫蘊(yùn)發(fā)現(xiàn)，這種物質(zhì)同時(shí)具備納米材料特性與酶催化作用，這一特征使得其很早就得到了廣泛應(yīng)用，早早被引入了生命科學(xué)領(lǐng)域，并成功將其用于研究生物大分子（如蛋白質(zhì)、 DNA）和納米材料（如生物活性碳、納米材料等）的相互作用中。由于獨(dú)特的性能，納米酶在生命科學(xué)領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

食品中有害物質(zhì)種類繁多，主要有農(nóng)藥、抗生素、合成色素等，隨著人們對(duì)食品安全問(wèn)題日益重視，對(duì)食品中有害物質(zhì)檢測(cè)也越來(lái)越重視。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法往往需要復(fù)雜的儀器設(shè)備、較高的成本以及較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，不能滿足快速檢測(cè)的需求，而納米酶具有節(jié)約成本、縮短反應(yīng)時(shí)間和提高檢測(cè)靈敏度的優(yōu)勢(shì)，能夠快速、有效、準(zhǔn)確地對(duì)食品進(jìn)行檢測(cè)。如納米酶活性中心具有易于修飾和分離等優(yōu)點(diǎn)，利用納米酶構(gòu)建的納米酶?jìng)鞲衅髂軌蛟趲追昼妰?nèi)完成對(duì)食品中有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)。

2.納米酶的應(yīng)用表現(xiàn)。近年來(lái)，食品安全問(wèn)題日益突出，人們對(duì)食品安全的關(guān)注度越來(lái)越高，迫切需要開(kāi)發(fā)更多的快速檢測(cè)技術(shù)。納米酶是一種天然的酶，在食品檢測(cè)方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。納米酶對(duì)食品中的有機(jī)污染物、有毒有害物質(zhì)、重金屬離子等有很好的降解作用，且容易從環(huán)境中分離，因此納米酶技術(shù)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前，納米酶在食品污染物檢測(cè)方面已有很多研究。有學(xué)者利用氧化石墨烯（GO）納米粒子催化葡萄糖生成葡萄糖酸，再通過(guò)葡萄糖氧化酶催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，與比色法、分光光度法、紫外可見(jiàn)吸收光譜法等常規(guī)檢測(cè)方法相比，發(fā)現(xiàn)該方法具有操作簡(jiǎn)單、快速靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在食品中重金屬離子檢測(cè)方面，納米酶技術(shù)可以將重金屬離子固定在納米顆粒上，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)，如通過(guò)電化學(xué)和熒光分析方法將Cu（Ⅱ）固定在納米酶上可用于檢測(cè)銅離子（Cu2+），而將Cd2+和Mn2+分別固定在納米酶表面可用于檢測(cè)鎘離子（Cd2+）和鉛離子（Pb）。

此外，利用納米酶技術(shù)可以對(duì)食品中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行快速檢測(cè)。例如，在測(cè)定食品中的有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，研究人員以氧化石墨烯為載體，利用其對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的光催化活性將其固定到金納米粒子上構(gòu)建納米酶體系。通過(guò)測(cè)定紫外可見(jiàn)吸收光譜法、熒光光譜法等常規(guī)檢測(cè)方法來(lái)判斷目標(biāo)物質(zhì)是否存在時(shí)，發(fā)現(xiàn)該方法具有靈敏、快速、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

二、食品檢測(cè)中納米酶的具體應(yīng)用

1.污染物檢測(cè)。近年來(lái)，由于食品加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染導(dǎo)致食品安全問(wèn)題頻發(fā)，嚴(yán)重威脅人們的身體健康和生命安全，因此研究人員迫切需要開(kāi)發(fā)一種快速、靈敏、方便的污染物檢測(cè)方法來(lái)保障食品安全。納米酶技術(shù)作為一種新興的污染物檢測(cè)方法，具有操作簡(jiǎn)單、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品有機(jī)污染物和有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)。

在食品中檢測(cè)有機(jī)污染物時(shí)，首先要將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，再通過(guò)納米酶技術(shù)進(jìn)行分析檢測(cè)。如讓氧化石墨烯和羧基化聚苯乙烯（CPS）納米粒子形成復(fù)合物，構(gòu)建一種具有較高催化活性的納米酶（GO-CPS），然后通過(guò)該納米酶體系在H2O2存在下產(chǎn)生過(guò)氧化氫來(lái)檢測(cè)食品中的有機(jī)污染物。此外，研究人員還利用納米酶技術(shù)測(cè)定食品中的農(nóng)藥殘留和抗生素殘留。在測(cè)定農(nóng)藥殘留時(shí)，研究人員利用GO-CPS可將Cu（Ⅱ）固定在納米酶表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)。

2.食品添加劑檢測(cè)。近年來(lái)，我國(guó)食品添加劑的使用量越來(lái)越大，但部分食品添加劑的濫用也導(dǎo)致了嚴(yán)重的食品安全問(wèn)題。基于納米酶技術(shù)對(duì)食品添加劑的檢測(cè)具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)食品添加劑的快速篩查和檢測(cè)。研究人員利用磁性納米粒子、生物分子等構(gòu)建納米酶系統(tǒng)，以檢測(cè)食品中的鄰苯二甲醛和苯甲酸。鄰苯二甲醛可被磁性納米粒子吸附在磁性納米粒子上，再通過(guò)熒光光譜法檢測(cè)鄰苯二甲醛，該方法對(duì)鄰苯二甲醛和苯甲酸的檢測(cè)靈敏度可達(dá)0.1μg/mL，且具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

3.農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，食品安全問(wèn)題日益突出，因此對(duì)農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)技術(shù)的研究具有重要意義。納米酶具有特殊的催化活性，能夠有效降解農(nóng)藥殘留等有毒物質(zhì)，在農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。有學(xué)者將納米酶固定到磁性納米顆粒上，制備了基于納米酶的農(nóng)獸藥檢測(cè)試劑盒，并成功應(yīng)用于蔬菜中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。研究人員將聚乙二醇作為載體固定納米酶，制備了聚乙二醇-石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯（PEG-g-PMMA）/Fe3O4復(fù)合材料作為農(nóng)獸藥檢測(cè)試劑盒的吸附劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在5 min內(nèi)即可完成檢測(cè)，檢測(cè)限為0.04μg/L。該試劑盒對(duì)蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥具有較好的選擇性。

4.非法添加物檢測(cè)。在食品生產(chǎn)加工過(guò)程中，非法添加物可能導(dǎo)致食品安全問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)快速、靈敏的檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)食品中非法添加物。納米酶具有易于修飾和可控釋放的特點(diǎn)，可以固定在納米顆粒表面或吸附在固體基質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)非法添加物的快速檢測(cè)。

例如可通過(guò)電化學(xué)方法將抗氧化劑4-羥基香豆素固定在金納米粒子表面，再通過(guò)熒光傳感器用于檢測(cè)食品中的4-羥基香豆素。檢測(cè)中，當(dāng)4-羥基香豆素與抗氧化劑結(jié)合后，4-羥基香豆素的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)10倍。由此可以看出，在4-羥基香豆素檢測(cè)中納米酶檢測(cè)方法具有靈敏、快速、簡(jiǎn)單的表現(xiàn)。此外，還可以采用熒光法將納米酶固定在金納米粒子表面，隨之可用于快速檢測(cè)食品中4-羥基香豆素檢測(cè)，該方法具有良好的選擇性、靈敏性和穩(wěn)定性，且具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

5.生物毒素檢測(cè)。近年來(lái)，食品中生物毒素的殘留引起了廣泛關(guān)注。研究表明，食品中生物毒素殘留會(huì)對(duì)人類健康造成危害。因此，開(kāi)發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏的生物毒素檢測(cè)方法對(duì)食品安全和人類健康至關(guān)重要。有學(xué)者利用納米酶對(duì)食品中的真菌毒素進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)納米酶可以高效降解真菌毒素，且具有較好的選擇性和穩(wěn)定性。該方法的最低檢測(cè)限為0.66μg/L，與其他傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比有較大優(yōu)勢(shì)。

納米酶可以催化多種底物生成相應(yīng)的產(chǎn)物。納米酶可以通過(guò)多種途徑進(jìn)行催化反應(yīng)，例如催化氧化還原反應(yīng)、氧化還原可逆反應(yīng)、催化加氫反應(yīng)、催化加羥基自由基反應(yīng)、催化加鎂離子等反應(yīng)。這些都可作為納米酶的活性中心，用于生物毒素檢測(cè)。例如，在測(cè)定食品中黃曲霉毒素B1時(shí)，研究人員采用水熱法合成了多孔金納米簇，然后將其固定在金納米粒子表面作為納米酶用于黃曲霉毒素B1的檢測(cè)。

6.食品中的微生物和毒素檢測(cè)。微生物和毒素是食品污染的主要成分，其對(duì)人體健康具有很大威脅。因此，對(duì)食品中的微生物和毒素進(jìn)行檢測(cè)具有重要意義。目前，基于納米酶的微生物和毒素檢測(cè)方法有很多，其中主要包括免疫分析法、免疫傳感器法、納米酶直接法等。免疫分析法是利用抗原或抗體特異性結(jié)合作用進(jìn)行檢測(cè)，常用的納米酶主要包括納米金顆粒、石墨烯、碳納米管、納米卟啉等。利用納米酶直接檢測(cè)食品中的微生物和毒素，具有操作簡(jiǎn)單、快速靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際檢測(cè)中，常將納米酶固定到生物芯片上，使其與待測(cè)物直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物和毒素的快速檢測(cè)。例如，將免疫分析方法和納米酶技術(shù)相結(jié)合，研究人員建立了一種用于檢測(cè)牛奶中大腸桿菌的直接酶聯(lián)免疫分析方法。該方法以大腸桿菌作為被檢物，利用固定在納米酶上的酶誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌的快速檢測(cè)。此外，利用固定在石墨烯上的酶可以催化蛋白質(zhì)變性以制備抗原，建立了一種間接酶聯(lián)免疫分析方法。該方法可以快速檢測(cè)牛奶中的大腸桿菌數(shù)量。該方法對(duì)大腸桿菌的檢測(cè)限為0.57 CFU/mL，與其他直接酶聯(lián)免疫分析方法相比具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

納米酶具有獨(dú)特的催化性質(zhì)，將其應(yīng)用于食品檢測(cè)可以提高檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度。例如，利用納米酶可直接對(duì)食品中的黃曲霉毒素B1進(jìn)行快速檢測(cè)。當(dāng)黃曲霉毒素B1與特異性抗體結(jié)合時(shí)，其信號(hào)會(huì)發(fā)生明顯改變?；诖嗽斫⒘艘环N基于免疫分析的熒光酶聯(lián)免疫分析方法來(lái)測(cè)定黃曲霉毒素B1。該方法對(duì)黃曲霉毒素B1的檢出限為2.27×10-6 mg/mL，線性范圍為0.04~20.0μg/mL。

7.食品包裝材料的污染檢測(cè)。納米酶是一種天然的、具有特殊結(jié)構(gòu)的酶，它具有對(duì)多種生物分子的高催化活性和對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此，納米酶在食品包裝材料的污染檢測(cè)方面有廣泛的應(yīng)用。在測(cè)定食品包裝材料中的污染物時(shí)，研究人員主要利用納米酶的光催化活性將目標(biāo)污染物固定在納米酶上，再利用分光光度法、熒光光譜法、電化學(xué)和比色分析方法等檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)污染物的快速檢測(cè)。例如，研究人員以聚乙二醇（PEG）為原料，采用水熱法制備了金納米粒子和氧化石墨烯負(fù)載的納米酶復(fù)合物（Au@GO），通過(guò)與過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生熒光，再利用分光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫含量。此外，研究人員還將酶催化活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可重復(fù)利用、成本低、粒徑小等特點(diǎn)的金屬離子銅離子固定在金納米粒子上構(gòu)建納米酶體系，可用于檢測(cè)食品中銅離子的含量。

8.食品中藥物成分的快速篩查。藥物對(duì)人體健康有很大的影響，因此必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管。但在日常生活中，許多非法添加物的存在，導(dǎo)致大量藥物成分被非法添加到食品中。因此，在食品檢測(cè)中對(duì)藥物成分進(jìn)行快速篩查是一項(xiàng)重要的任務(wù)。納米酶技術(shù)作為一種綠色、環(huán)保、無(wú)毒副作用的檢測(cè)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于食品中藥物成分的快速篩查。

目前，納米酶已經(jīng)被應(yīng)用于食品中藥物成分的檢測(cè)。研究人員利用氧化石墨烯納米材料作為載體，以葡萄糖氧化酶為生物催化劑，通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）檢測(cè)葡萄糖氧化酶活性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品中葡萄糖、苯甲酸、對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)羥基苯乙酮等藥物成分的快速篩查。此外，還將納米酶技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)物食品和蔬菜中藥物成分的快速篩查。如研究人員以金納米粒子和氧化石墨烯為基礎(chǔ)載體，通過(guò)金納米粒子催化葡萄糖生成葡萄糖酸再通過(guò)葡萄糖氧化酶催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物食品中藥物成分的快速篩查。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展以及人們對(duì)食品安全問(wèn)題越來(lái)越重視，相信納米酶將在未來(lái)成為檢測(cè)食品污染物的主要手段之一。因此，研究者們應(yīng)不斷優(yōu)化基于納米酶技術(shù)的食品檢測(cè)方法，使其應(yīng)用于實(shí)際樣品檢測(cè)中，為保障人類健康提供有力保障。

本文來(lái)源：《中國(guó)食品》http://00559.cn/w/qt/29400.html