淺談納米酶在食品檢測中的具體應(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)致食品檢測難度、復(fù)雜程度增大，這就更需要采取科學(xué)的檢測方法。納米酶是一種比較常見的食品檢測方法，該方法在食品檢測工作中具有多種優(yōu)勢表現(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方法，有必要展開相關(guān)研究。

一、食品檢測中納米酶的概述

1.納米酶介紹。納米酶于2007年被我國科學(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，隨著人們對食品安全問題日益重視，對食品中有害物質(zhì)檢測也越來越重視。傳統(tǒng)的檢測方法往往需要復(fù)雜的儀器設(shè)備、較高的成本以及較長的反應(yīng)時(shí)間，不能滿足快速檢測的需求，而納米酶具有節(jié)約成本、縮短反應(yīng)時(shí)間和提高檢測靈敏度的優(yōu)勢，能夠快速、有效、準(zhǔn)確地對食品進(jìn)行檢測。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)建的納米酶傳感器能夠在幾分鐘內(nèi)完成對食品中有毒有害物質(zhì)的檢測。

2.納米酶的應(yīng)用表現(xiàn)。近年來，食品安全問題日益突出，人們對食品安全的關(guān)注度越來越高，迫切需要開發(fā)更多的快速檢測技術(shù)。納米酶是一種天然的酶，在食品檢測方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。納米酶對食品中的有機(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、紫外可見吸收光譜法等常規(guī)檢測方法相比，發(fā)現(xiàn)該方法具有操作簡單、快速靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在食品中重金屬離子檢測方面，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，如通過電化學(xué)和熒光分析方法將Cu（Ⅱ）固定在納米酶上可用于檢測銅離子（Cu2+），而將Cd2+和Mn2+分別固定在納米酶表面可用于檢測鎘離子（Cd2+）和鉛離子（Pb）。

此外，利用納米酶技術(shù)可以對食品中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行快速檢測。例如，在測定食品中的有機(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。通過測定紫外可見吸收光譜法、熒光光譜法等常規(guī)檢測方法來判斷目標(biāo)物質(zhì)是否存在時(shí)，發(fā)現(xiàn)該方法具有靈敏、快速、簡單等優(yōu)點(diǎn)。

二、食品檢測中納米酶的具體應(yīng)用

1.污染物檢測。近年來，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發(fā)一種快速、靈敏、方便的污染物檢測方法來保障食品安全。納米酶技術(shù)作為一種新興的污染物檢測方法，具有操作簡單、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。

在食品中檢測有機(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)，再通過納米酶技術(shù)進(jìn)行分析檢測。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），然后通過該納米酶體系在H2O2存在下產(chǎn)生過氧化氫來檢測食品中的有機(jī)污染物。此外，研究人員還利用納米酶技術(shù)測定食品中的農(nóng)藥殘留和抗生素殘留。在測定農(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)對農(nóng)藥殘留的快速檢測。

2.食品添加劑檢測。近年來，我國食品添加劑的使用量越來越大，但部分食品添加劑的濫用也導(dǎo)致了嚴(yán)重的食品安全問題?；诩{米酶技術(shù)對食品添加劑的檢測具有操作簡單、成本低廉、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)對食品添加劑的快速篩查和檢測。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，再通過熒光光譜法檢測鄰苯二甲醛，該方法對鄰苯二甲醛和苯甲酸的檢測靈敏度可達(dá)0.1μg/mL，且具有操作簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

3.農(nóng)獸藥殘留檢測。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，食品安全問題日益突出，因此對農(nóng)獸藥殘留檢測技術(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)獸藥檢測試劑盒，并成功應(yīng)用于蔬菜中農(nóng)藥殘留的檢測。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，檢測限為0.04μg/L。該試劑盒對蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥具有較好的選擇性。

4.非法添加物檢測。在食品生產(chǎn)加工過程中，非法添加物可能導(dǎo)致食品安全問題。因此，開發(fā)快速、靈敏的檢測技術(shù)可用于檢測食品中非法添加物。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)對非法添加物的快速檢測。

例如可通過電化學(xué)方法將抗氧化劑4-羥基香豆素固定在金納米粒子表面，再通過熒光傳感器用于檢測食品中的4-羥基香豆素。檢測中，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-羥基香豆素檢測中納米酶檢測方法具有靈敏、快速、簡單的表現(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食品中4-羥基香豆素檢測，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。近年來，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對人類健康造成危害。因此，開發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏的生物毒素檢測方法對食品安全和人類健康至關(guān)重要。有學(xué)者利用納米酶對食品中的真菌毒素進(jìn)行了檢測，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。該方法的最低檢測限為0.66μg/L，與其他傳統(tǒng)檢測方法相比有較大優(yōu)勢。

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。例如，在測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。

6.食品中的微生物和毒素檢測。微生物和毒素是食品污染的主要成分，其對人體健康具有很大威脅。因此，對食品中的微生物和毒素進(jìn)行檢測具有重要意義。目前，基于納米酶的微生物和毒素檢測方法有很多，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，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食品中的微生物和毒素，具有操作簡單、快速靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際檢測中，常將納米酶固定到生物芯片上，使其與待測物直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對微生物和毒素的快速檢測。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，實(shí)現(xiàn)對大腸桿菌的快速檢測。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牛奶中的大腸桿菌數(shù)量。該方法對大腸桿菌的檢測限為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)用于食品檢測可以提高檢測靈敏度和準(zhǔn)確度。例如，利用納米酶可直接對食品中的黃曲霉毒素B1進(jìn)行快速檢測。當(dāng)黃曲霉毒素B1與特異性抗體結(jié)合時(shí)，其信號會發(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)免疫分析方法來測定黃曲霉毒素B1。該方法對黃曲霉毒素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。納米酶是一種天然的、具有特殊結(jié)構(gòu)的酶，它具有對多種生物分子的高催化活性和對環(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方面有廣泛的應(yīng)用。在測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手段實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)污染物的快速檢測。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），通過與過氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生熒光，再利用分光光度法測定過氧化氫含量。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。藥物對人體健康有很大的影響，因此必須對其進(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，在食品檢測中對藥物成分進(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、無毒副作用的檢測技術(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。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，通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）檢測葡萄糖氧化酶活性，實(shí)現(xiàn)了對食品中葡萄糖、苯甲酸、對羥基苯甲酸、對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，通過金納米粒子催化葡萄糖生成葡萄糖酸再通過葡萄糖氧化酶催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸進(jìn)行檢測，可實(shí)現(xiàn)對動物食品中藥物成分的快速篩查。

三、結(jié)語

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展以及人們對食品安全問題越來越重視，相信納米酶將在未來成為檢測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)的食品檢測方法，使其應(yīng)用于實(shí)際樣品檢測中，為保障人類健康提供有力保障。

本文來源：《中國食品》http://12-baidu.cn/w/qt/29400.html