1月6日，質(zhì)標(biāo)中心質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)室研究團(tuán)隊(duì)在國際食品頂級期刊Comprehensive Reviews in Food Science forbid Food Safety（IF = 9.912，工程技術(shù)及農(nóng)林科學(xué)Q1期刊）上發(fā)表了題為“Recent progress in mycotoxins detection based on surface-enhanced Raman spectroscopy”的綜述文章。系統(tǒng)綜述了表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）技術(shù)在真菌毒素檢測中的應(yīng)用研究最新成果，闡明了從提高基底材料穩(wěn)定性、便攜式設(shè)備研發(fā)、機(jī)器學(xué)習(xí)提高數(shù)據(jù)分析能力等方面，提升SERS技術(shù)分析的靈敏度和準(zhǔn)確性，為其在食品安全中應(yīng)用提供參考和建議。
農(nóng)產(chǎn)品中真菌毒素污染是一個(gè)全球性問題，對人類健康造成嚴(yán)重威脅。因此，開發(fā)高通量高靈敏可靠的真菌毒素檢測技術(shù)和精準(zhǔn)的防控脫毒技術(shù)，對保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全有重要意義。SERS技術(shù)是一種基于拉曼散射光譜和納米材料發(fā)展起來的新興分析技術(shù)，具有靈敏度高、檢測速度快、樣品無損、可成像分析等優(yōu)勢，將該技術(shù)應(yīng)用于真菌毒素的快速檢測逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文從非標(biāo)記檢測、特異性識別傳感和多技術(shù)聯(lián)用三個(gè)方面系統(tǒng)闡述了該領(lǐng)域的主要研究進(jìn)展（圖1），通過對SERS基底材料的改進(jìn)，從最初穩(wěn)定性較差的銀溶膠，到采用3D打印、真空蒸鍍等工藝制備的均一化納米材料，以及數(shù)據(jù)分析中化學(xué)計(jì)量學(xué)算法的應(yīng)用，顯著提升了真菌毒素非標(biāo)記檢測的靈敏度和可重復(fù)性。另一方面，通過引入核酸適配體、抗體、分子印跡材料等可選擇性結(jié)合毒素分子的識別元件，實(shí)現(xiàn)了針對特定目標(biāo)物的特異性傳感，提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，將SERS與微流控、側(cè)流免疫層析等技術(shù)平臺聯(lián)用，可實(shí)現(xiàn)樣品中多種毒素的同步快速檢測。本文還針對現(xiàn)有研究中普遍存在的基底材料穩(wěn)定性不理想、大多數(shù)毒素仍缺乏可靠的識別元件等問題提出了改進(jìn)思路，以期為SERS技術(shù)在毒素檢測中的成熟落地提供建議。
圖1. SERS技術(shù)應(yīng)用于真菌毒素檢測的發(fā)展（左）和常見策略（右）
質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)室研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功構(gòu)建了基于SERS的毒素快檢方法，設(shè)計(jì)制備了以核酸適配體功能化納米探針作為毒素識別和信號增強(qiáng)元件，在溶液中特異性富集黃曲霉毒素B1（AFB1）和赭曲霉毒素A（OTA）分子，并利用貴金屬納米材料的局域表面等離子體共振特性實(shí)現(xiàn)對兩種毒素的SERS檢測，檢測靈敏度高于國家限量標(biāo)準(zhǔn)的要求。此外，團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了基于核酸適配體、可同時(shí)檢測上述兩種毒素的側(cè)向?qū)游隹鞕z技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品多種真菌毒素的同步快速檢測（圖2）。
圖2. 基于核酸適配體的側(cè)向流層析試紙條（左）和SERS（右）對AFB1毒素的檢測
教育部引進(jìn)人才翟文磊博士為本文第一作者，王蒙博士為通訊作者。本研究得到北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（6191001）和院創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目（KJCX20200201）資助。質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)室研究團(tuán)隊(duì)主要聚焦于農(nóng)產(chǎn)品中生物毒素的檢測與防控脫毒關(guān)鍵技術(shù)、營養(yǎng)物質(zhì)與毒素的互作機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)評估等方面開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究。先后研發(fā)了系列毒素高通量快速前處理新產(chǎn)品及國家二級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；研創(chuàng)降解毒素的植物源提取物及酶制劑，為有效監(jiān)管、預(yù)防和降低毒素污染提供了重要技術(shù)支撐。
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