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1、第 卷 第 期 食品安全质量检测学报年 月 ，量子点在食品安全快速检测中的应用研究进展高 雪， 汤轶伟， 张德福， 励建荣渤海大学化学化工与食品安全学院， 辽宁省食品安全重点实验室， 辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”， 锦州摘 要： 作为一种新型的荧光纳米材料， 量子点的应用范围已从材料学 、 生物医学领域扩大到食品领域， 促进了食品安全快速检测技术的发展。 本文阐述了量子点特有的光学性质， 如宽的激发光谱、 窄的发射光谱、 可精确调谐的发射波长 、 良好的光稳定性等， 并综述了量子点作为一种良好的荧光标记物， 在致病菌、 生物毒素、农兽药残留 、 非法添加
2、剂和重金属等食品安全快速检测领域的应用进展情况。 传统的检测方法存在检测时间长 、 灵敏度不高、 样品前处理繁琐及对样品基质的抗干扰能力不强等缺点， 难以满足实际检测的需求。而基于量子点的荧光检测方法弥补了这些缺点，必将越来越多地被应用于现代食品分析检测领域。关键词： 量子点； 食品安全； 快速检测，关系到每个人的健康。 影响食品安全的因素主要有以下几个方面 农业种植业， 养殖业的源头污染； 化肥、 农 食品是人类赖以生存和发展的物质基础 ， 食品安全药等农用化学品的大量使用 直接造成农产品农药残留超基金项目 ： 辽宁省食品安全重点实验室开放课题项目通讯作者： 励建荣， 博士， 教授， 博导，
3、 主要研究方向为果蔬、 水产品贮藏加工与质量安全控制。1 6 4 8食品安全质量检测学报 第 卷标。 （ 微生物所引起的食源性疾病； 由于卫生条件简陋及 在长波方向的拖尾现象， 与自身的吸收光谱重叠部分较多，卫生意识观念淡薄， 许多致病菌的大量繁殖使许多食品变稳定性较差， 在实际应用中存在着诸多问题等。 量子点作质等。 （ 食品添加剂 、 防腐剂；一些不法商贩超标使用食 为一类荧光探针却能很好地解决这些难题， 良好的光学特品添加剂 ，甚至非法使用一些对人身体有害的违禁物品作性主要体现在以下几个方面，。为食品添加剂。 （ 环境污染； 汽车尾气和工业“三废”的任意排放， 使土壤、大气都受到严重污染
4、， 在高污染的化工企 二吐丨 县二上吣丨“上屯 办串虑歲 輩趣斗与传统的有机染料相比， 量子点的吸收光谱更宽而近几年， 在世界范围内，口蹄疫。、 禽流感、 疯牛病、大二恶英事件、 大肠杆菌 污染事件 、 苏丹红事件 、光 现三聚氰胺奶制品 、农药残留、兽药残留、化学污染物、甲醛啤酒、 甲醇白酒 、 毒大米、 地沟油等食品安全事件屡屡生多波段同时发射的突光这将非常有利于在多兀分析发生， 食品安全事件呈现上升趋势， 造細危害触目惊心、举世震惊。 如何确保食品安全已提升为全社会、 国际性重大课题， 受到了广泛的龍。 为了保障消费者的身体健康， 维护消费者的权益， 需要加强对食品安全的监督管理，研究开
5、发出准确 、 便捷、经济的食品安全检测方法。 然而， ？目前我国食品安全检测所依赖的方法主要还是 些传统的方法， 如标准方法化学分析法 、 酶联“、免疫法 、 薄层 先稳定性层析法 、 气相色谱法 经过一定时间的光照射， 传统的有机染料或荧光团、 高效液相色谱法 的光会减弱， 而量子点是一种惰性的无机材料，通常有一及气质联用法层外壳包裹着，因而具有很好的光稳定性 。 光稳定性对这些方法受检 于荧光材料在荧光成像应用中是一个极为重要的特性。 鉴测时间 、 灵敏度 、 选择性、 样品前处理技术及样品基质干于这种耐光漂白的稳定性，量子点更加适用于研究细胞中扰等因素的制约， 往往不能满足实际需要。不同
6、生物分子之间的长期相互作用， 药物在人体细胞中的近年来， 量子点正慢慢取代分子荧光团而成为最有 代谢， 以及对不同深度层面的细胞和生物组织进行长时间前景的一类纳米荧光探针材料， 由于其具有独特的光学、 的共聚焦显微成像等领域。电学和表面可修饰性等特点， 已被广泛应用于物理、 化学、电学和生物学领域， 尤其是作为荧光标记物在生物学领域 的应用最为广泛， 但在食品安全检测中的应用目前还处于；初始隨。 本文就量子点光学特性及量子点荧光分析法在间 ， 这远远大于生物体的自体荧光睡荧光寿命和普通的食品安全快速检测领域尤其是致病微生物检测方麵应 自用、 研究職和进舰行随分析， 以勸今励发展方的荧光寿命长，
7、 通过采用时间分辨的办法很容易使量子点、 乂的荧光从背景荧光中分离出来。 然而， 典型的有机荧光量子点的光学特性染料的荧光寿命很短， 不易与背景荧光分离。 量子点被激发后具有长的荧光寿命， 这在时间分辨成像领域具有明显量子点， 又称半导体纳米颗粒，也称半导体纳米晶， 是准零维的纳米材料。 目前研究较多。的量子点是由 族元素 、 、 、 等） 表面化学可塑性和良好的生物相容性和 族元素 、 等组成的纳米颗粒，也有少数通常情况下， 量子点和荧光染料在使用前都需要进是 族元素 、 等组成的核壳结构的量子点。 行表面修饰后才能应用于生物荧光标记。 量子点具有非常量子点所具有的独特性质是基于它自身的量子
8、效应， 当颗 灵活的表面可修饰性， 我们可以方便地对其表面进行化学粒尺寸进人纳米量级时，尺寸限域将引起尺寸效应、 表面改性以适应于有机相或水相应用的需要。对其进行表面改效应、 小尺寸效应和宏观量子隧道效应， 从而展现出许多 性之后， 量子点可以应用于光学器件、 光电应用等其他领不同于宏观材料的光学性质。 与有机染料相比，量子点的 域 。 量子点的比表面积非常大可以进行多元化的化学吸收光谱范围更窄， 而发射光谱不仅覆盖面宽而且表现出修饰， 而且量子点的尺寸在纳米级也可以使其在细胞内部第 期 高 雪， 等： 量子点在食品安全快速检测中的应用研究进展进行一定程度的运动。 量子点进行表面修饰后， 可以
9、与抗 金黄色葡萄球菌菌落个数检出限为。原、 抗体、 各种生物分子及细胞进行特异性连接， 这样就 肘 等 在同一激发光检测提取的沙门氏菌 、可以进行生物活体标记和检测，而传统的有机荧光染料一 李斯特菌和金黄色葡萄球菌混合溶液的荧光强度，般生物相容性较差。 得到三者混合的荧光光谱。 通过菌落个数和荧光强度的线、 、性方程来定量计算出相应菌落的个数， 从而实现对三种食量子点荧光分析法在食品安全快速检测领域 源性致病菌的同时定量检测。李倩倩等 将多色量子点与 种菌的特异性抗体偶联， 通过选用 种不同颜色不同发射波长的量子点作标记， 利用免疫磁珠富集 种菌， 在同 反应体系中同时检测 种菌， 检测时间在
10、 之内。对把量子点技术与 杂交 、 荧光能量共振转移等技模拟感染目标細样品直接检测，棚限为 。术相结合， 可对食源性致病菌进行超痕量检测， 并且可以对多种致病菌进行同时定量检测。 等 利用免疫磁分生物毒素检测离技术与量子点荧光探针相结合检测金黄色葡萄球菌， 其 等 通过静电吸附的原理将亲和素与量子检出限为 该方法无需进行实际样品的预处理 点进行偶联， 利用亲和素可以使量子点与生物素化的蛋白及分离富集就可直接进行检查， 整个检测过程 内即可偶联， 检测葡萄球菌肠毒素 和霍乱毒素生物分子， 该方完成。 等 利用核酸适配体、 磁珠与量子点三明治 法的检测限降低， 灵敏度提高。 年， 等 又夹心法来检
11、测弯曲杆菌的检测限为 该方法采 利用四种不同颜色的量子点分别标记四种不同的分析物用手持式荧光仪可实现快速检测 致病菌的 目 （霍乱毒素、蓖麻毒素、志贺祥毒素、 葡萄球菌肠毒素 采的。 等 应用纳米磁珠和量子点的荧光免疫分析方 用夹心荧光免疫方法在微孔板的一个微孔上实现多组分的法对鸡肉洗水、 绞碎的牛肉 、 鲜切西兰花和生菜洗水中的 同时检测， 利用简单的线性方程来测定四种分析物的含量，单增李斯特菌进行快速检测 ， 检测限达到 大大提高了检测速度， 这是传统的有机荧光物质所不能实表明该方法可有效用于多种食品样品中致病菌的检 现的。 李响等 将赭曲霉毒素 适配子与 磁测。石宝琴等 以合成的水溶性
12、量子点作为标记物，性纳米粒子结合， 发光量子点标记于 适配子互补利用荧光检测方法快速检测大肠杆菌。 这种荧光检测法线短链上， 结合荧光分析技术、 适配子识别技术与磁分离富性范围为 最低检测限为 。大 集技术， 建立一种的高特异性和灵敏性的新型检测技肠杆菌菌落总数之对数与荧光峰增强值呈线性关系， 建立 术。最佳实验条件下， 赭曲霉毒素 的检测线性范围为的方程为 及 。 刘晓红等 建立 检出限为 。杨淑平等叫了一种荧光量子点标记联合免疫分析技术检测炭疽芽孢杆 制备了高性能的 核壳型量子点并用其对小麦面菌的方法， 当菌液浓度在 范围内， 荧光强 粉中呕吐毒素的荧光免疫检测， 结果显示这种方法对呕吐度
13、与炭疽芽孢杆菌线性关系良好， 特异巧好， 操作简单省 毒素的检测有很好的重现性和灵敏度 检测限为时。 白冰等 基于抗原抗体反应捕获目标菌， 结合生物素，可用于食品样品中痕量呕吐毒素的常规分析。 李园与亲和素间的特异性相互作用， 联合免疫纳米磁珠磁性分 园等基于量子点标记二抗的间接竞争荧光免疫吸附测、免疫量子減光硫技术，光麵絲， 建立了 定摊麵胜巾難鶴素 该方細魏度和最低福氏志贺氏菌的定量检测模型。 福氏志贺氏菌菌浓度力翻限值分别为和 与传统的有相对 突光强 度 与 菌浓 度关系 为机染料 二抗法比较， 灵敏度提高了 倍， 该方法具呈 良好的线性关系 ， 决定系数 有分析时间短、 步骤鮮、 结果
14、可靠 、 不需要酶和显色液等优点， 可在生产实践中推广应用 。 房保海等 】基于量子：胃胃飾记技术和双抗夹械光免錢测菌 麵翻时间 提高翻鮮。 等阏用发射光波 体系定量麵姑：的三种量子点作为荧光标记物 ， 胃 素華。 该方法在 浓度时对鼠伤寒沙门氏菌、 大肠杆菌 和单增李斯難之 相对荧光强度和 浓度呈线性关系。进行免疫磁分离和量子点荧光检测， 这种方法可同时检测，到样品中低达 的三种菌。 等【 将一 农药残留检测个硅纳米粒子与上百个 量子点连接作为信号放大显 由于农药的违规及超量使用所造成的农药残留 ， 会示探针， 采用 杂交模式同时检测了沙门氏菌、 李斯特通过食物链进人人体环境， 可能引起人体
15、的异常生理效应，菌和金黄色葡萄球菌。 在最佳实验条件下， 沙门氏菌菌落 严重者可致中毒 、 损伤或是死亡。 等设计了个数检出限为 李斯特菌菌落个数检出限为 种通过配体交换诱导荧光转换， 从而检测食品中的有机1 6 5 0食品安全质量检测学报 第 卷磷杀虫剂。 在量子点与双硫腙的复合物中加入有机憐农药兽药， 只要能对量子点产生猝灭或光致增强， 都可以用量以后， 有机磷的水解产物可以在量子点表面发生配体交换， 子点进行尝试。 等 基于小分子半抗原直接包被方式将双硫腙替换下来， 从而使得量子点的突光强度得到一定 和量子点荧光探针结合的新型焚光免疫分析方法用于虾仁程度恢复。 该方法最低检测限值为 作者
16、将该 中氯霉素的检测。 该方法的灵敏度 。 为 最方法用于检测苹果中农药毒死蜱的残留， 实验结果与用高 低检出限 值为 此方法灵敏度和传统效液相色谱得到的结果相吻合， 表明该方法可以应用于苹 相比提高 倍， 检测时间缩短 。 侯明等 以巯基果中有机磷农药的检测 。 等【 基于量子点的荧光猝灭 乙酸为稳定剂合成了 量子点，基于司帕沙星和酶的抑制作用建立了一种高灵敏的双酶催化传感器用于 （ 对量子点荧光的猝灭作用， 建立了微量 含量有机磷农药的定量检测 。 乙酰胆碱脂酶水解乙酰胆碱生成 检测的新方法， 检出限达 该方法巳成功应胆碱，胆碱被胆碱氧化酶氧化生成的过氧化氢可以猝灭 用于实际样品牛奶中 残留量的检测。 等【 基于量子点的荧光。 对氧磷可以和乙酰胆碱脂酶的活 荧光酶联免疫吸附法， 利用量子点快速测定了鸡肉中恩诺性中心体反应来抑制酶催化产生的过氧化氢对量子点的荧 沙星，检测范围为检测限达 。 陶光猝灭效应， 这样就可以通过 量子点荧光强度的 慧林等 以甲基红 为能量给体，量子点 为变化来定量检测对氧磷。 该方法
