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餐桌上的 “隱形殺手” 無所遁形! 這項熒光黑科技讓食品安全檢測進入 “秒讀時代”

發(fā)布時間:2025-07-04      瀏覽次數(shù):11    分享:

研究背景:餐桌上的 “定時炸彈”

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)藥、獸藥的使用雖提高了產(chǎn)量,但殘留的小分子污染物卻成為餐桌上的 “定時炸彈”。歐盟規(guī)定茶葉中吡蟲啉殘留上限為 50 ng/mL,聯(lián)合國糧農(nóng)組織設(shè)定牛奶中克倫特羅殘留限為 0.05 ng/mL,而伏馬毒素 B1 的每日最大耐受攝入量僅為 2 μg/kg 體重。這些看不見的污染物可通過食物鏈生物累積,導(dǎo)致肝腎毒性、神經(jīng)損傷甚至癌癥風(fēng)險。

傳統(tǒng)檢測方法如高效液相色譜雖準確,但設(shè)備龐大、操作復(fù)雜,難以在現(xiàn)場快速檢測。免疫層析分析法(ICA)雖便捷,卻存在靈敏度低、檢測范圍窄等缺陷,如同用 “放大鏡” 尋找針,難以滿足實時監(jiān)控需求。

研究目的:打造食品安全 “預(yù)警雷達”

研究人員旨在開發(fā)一種能在現(xiàn)場快速、準確、同時檢測多種小分子污染物的 “預(yù)警雷達” 技術(shù)。該技術(shù)需突破傳統(tǒng) ICA 的局限,實現(xiàn)高靈敏度、寬范圍檢測,為食品安全監(jiān)管提供有力工具,讓消費者吃得放心。

技術(shù)路線:熒光 “色彩密碼” 破解污染之謎

核心 “武器” 打造
合成紅色熒光納米膜(GTQD@Si):在氧化石墨烯表面通過多層量子點和二氧化硅殼層連續(xù)自組裝而成,如同給量子點穿上 “防彈衣”,使其在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定且具強熒光。
制備綠色熒光微球(SiDQD@BSA):作為檢測線的 “背景板”,提供穩(wěn)定綠色熒光。

檢測 “劇本” 上演
當樣品中含目標污染物(如伏馬毒素 B1、吡蟲啉、克倫特羅)時,污染物與紅色熒光納米膜標記的抗體結(jié)合,阻止其與檢測線上的抗原結(jié)合。隨著污染物濃度升高,檢測線紅色熒光減弱,綠色熒光凸顯,形成從橙紅到綠的顏色梯度。通過讀取紅(R)綠(G)信號比值,實現(xiàn)定量分析。

帶有 SiO?殼層的膜狀紅色熒光 GTQD@Si 標記物的制備流程示意圖

圖1 (a)帶有 SiO?殼層的膜狀紅色熒光 GTQD@Si 標記物的制備流程示意圖;(b)綠色熒光 SiDQD@BSA 納米球的制備流程示意圖;(c)經(jīng)三種不同抗體修飾的 GTQD@Si 的制備流程;(d)FCGICA 用于同步檢測三種目標小分子污染物的原理示意圖;(e)FCGICA 在不同檢測濃度下的熒光變化示意圖;(f)檢測結(jié)果為陽性和陰性時檢測線(T 線)區(qū)域的示意圖。

技術(shù)原理如 “交通燈”:

圖1 展示的技術(shù)原理,如同交通信號燈系統(tǒng)。紅色熒光納米膜(GTQD@Si)和綠色熒光微球(SiDQD@BSA)在檢測線 “舞臺” 上互動。無污染時,“紅燈”(紅熒光)亮,檢測線呈橙紅色;污染濃度增加,“紅燈” 漸弱,“綠燈”(綠熒光)漸強,顏色從橙紅→橙→綠變化,直觀反映污染程度。

在陽性和陰性條件下,使用不同膜狀熒光標記物進行 FCGICA 在檢測線(T 線)區(qū)域檢測的原理示意圖

圖 2(a)在陽性和陰性條件下,使用不同膜狀熒光標記物進行 FCGICA 在檢測線(T 線)區(qū)域檢測的原理示意圖。(b)不同吡蟲啉(ICP)濃度下,GQD@Si-FCGICA(I)、GDQD@Si-FCGICA(II)和 GTQD@Si-FCGICA(III)條帶的熒光圖像。(c)三種 FCGICA 檢測方法對吡蟲啉檢測的詳細熒光強度數(shù)據(jù)。(d)基于三種 FCGICA 檢測方法中檢測線熒光強度繪制的吡蟲啉校準曲線。(e)GQD@Si-FCGICA、GDQD@Si-FCGICA 和 GTQD@Si-FCGICA 的可視化檢測限(vLOD)、臨界值(cutoff)和檢測限(LOD)數(shù)據(jù)對比示意圖。(f)陽性(I)和陰性(II)檢測條件下檢測線區(qū)域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

顏色變化顯 “真容”

圖 2 顯示,不同層數(shù)量子點負載的納米膜檢測吡蟲啉時,三層量子點負載的 GTQD@Si 檢測靈敏度最高,vLOD 達 0.004 ng/mL,較單層提高 10 倍。圖 4 中,F(xiàn)CGICA 對三種污染物檢測范圍達 5 個數(shù)量級(0.001 - 100 ng/mL),ELISA 檢測限則高 57 - 191 倍,凸顯 FCGICA 優(yōu)勢。

結(jié)論:讓科技為食品安全護航

FCGICA 技術(shù)在牛奶、豬肉、河水等實際樣品中回收率達 91.6% - 108.4%,CV 值低于 9.68%,展現(xiàn)強大實用性。其便攜性和快速性,讓食品安全檢測從實驗室走向農(nóng)貿(mào)市場、食品加工廠,實現(xiàn) “從農(nóng)田到餐桌” 全程監(jiān)控。

FCGICA 在實際食品樣本中的應(yīng)用

圖3 FCGICA 在實際食品樣本中的應(yīng)用。GTQD@Si-FCGICA 在(a)牛奶、(b)豬肉、(c)河水和(d)湖水中的檢測性能:(I)紫外光下檢測試紙條的照片,(II)檢測線(T 線)熒光信號強度的變化。GTQD@Si-FCGICA 在克倫特羅 / 伏馬毒素 B1 / 吡蟲啉濃度分別為 1/1/1 ng/mL(e)、0.1/0.1/0.1 ng/mL(f)和 0.01/0.01/0.01 ng/mL(g)的尿液樣本中的重現(xiàn)性測試,展示了五次試驗后的熒光圖像。

開啟檢測 “智能時代”

隨著技術(shù)發(fā)展,F(xiàn)CGICA 有望與智能手機 APP 結(jié)合,開發(fā)出家用食品安全檢測 “神器”。消費者買菜后,只需滴幾滴樣品液,15 分鐘就能用手機掃碼讀取結(jié)果,讓食品安全看得見、摸得著。這項技術(shù)如同一道堅固防線,將小分子污染物擋在餐桌之外。它不僅提升食品安全監(jiān)管效率,更增強消費者信心,推動食品行業(yè)向更安全、更透明方向發(fā)展,為公眾健康保駕護航。

食品安全無小事,F(xiàn)CGICA 技術(shù)以熒光為筆,以科技為紙,書寫著食品安全檢測的新篇章,讓我們離 “吃得放心” 的目標更近一步。

原文鏈接:https://doi.org/10.1002/agt2.70033

來源:微生物安全與健康網(wǎng),作者~楊融。