1月6日，質(zhì)標(biāo)中心質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)室研究團(tuán)隊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。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)隊現(xiàn)已成功構(gòu)建了基于SERS的毒素快檢方法，設(shè)計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)隊還研發(fā)了基于核酸適配體、可同時檢測上述兩種毒素的側(cè)向?qū)游隹鞕z技術(shù)，實現(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)基金重點項目（6191001）和院創(chuàng)新能力建設(shè)項目（KJCX20200201）資助。質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)室研究團(tuán)隊主要聚焦于農(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)與毒素的互作機制及風(fēng)險評估等方面開展應(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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