分子印迹技术在食品安全检测中的应用|分子印迹技术在食品方面的应用

　　摘要：综述了分子印迹技术的基本原理及分类，并对其在固相萃取、传感器、色谱分析等食品安全检测中的应用进行了概述，同时展望了分子印迹技术的应用前景和发展趋势。 　　关键词：分子印迹技术；食品安全；检测分析
　　中图分类号：ＴＳ２０１．２文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）13－2598-03
　　
　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｍｐｒｉｎｔing Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｆｏｏｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
　　
　　ＹＡＮＧ Ｗｅｉ－ｈａｉ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｊｉ１，ＸＩＡ Ｍｉｎｇ－ｘｉｎｇ１，ＸＵ Ｙｕｅ－ｊｉｎｇ１，ＹＡＮ Ｓｈｏｕ－ｌｅｉ２，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｚｈａｎｇ２
　　（１．Ｈｕａｎｇｄａｏ Ｅｎｔｒｙ－Ｅｘｉｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｑｕａｒａｎｔｉｎｅ Ｂｕｒｅａｕ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５５５， Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；
　　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Tｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍｐｒｉｎｔing ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗas ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ； ａｎｄ its ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ in food safety detection and analysis such as ｓｏｌｉｄ－ｐｈａｓｅ ｅｘａｃｔｉｏｎ， ｓｅｎｓｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗas ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ； ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ
　　
　　“民以食为天，食以安为先”。食品安全是一个重要的民生问题。食品中有害化学物质残留、非食品添加剂以及病原微生物污染问题仍是当前食品安全最为重要的因素之一。
　　近年来，我国食品安全问题日益突出，如三聚氰胺毒奶粉事件、瘦肉精事件、海南毒豇豆事件等，这些无不为食品安全敲响了警钟。目前国内外涉及化学物质有害残留检测的方法主要有化学方法［１］、色谱法［２］和免疫法［３］等，这些方法都需要对样品进行预处理，各自存在一定的缺点。因此，研发更为快速、准确、灵敏的检测方法，对解决我国食品安全问题具有重要的意义。
　　分子印迹技术（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是Ｗｕｌｆｆ［４］２０世纪7０年代首次提出的一种功能高分子研究方法。7０年代后非共价型模板聚合物的出现，尤其是１９９３年Ｖｌａｔａｋｉｓ等［５］在Ｎａｔｕｒｅ上发表了有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术成为化学和生物学等学科交叉的新兴领域之一，得到了迅速发展。相对于生物抗体，分子印迹聚合物具有较好的物理和化学稳定性，成本低，易制备，且具有特异识别性［６，７］。现已广泛应用于色谱分离［８］、仿生传感器［９］、固相萃取［１０］、模拟酶催化［１１］及分析检测［１２］等领域。目前，将分子印迹技术应用到食品安全检测领域已成为国内外研究的热点。
　　１分子印迹技术的基本原理
　　分子印迹技术是将要分离的目标分子作为模板子，然后使功能单体与模板分子的功能基团在适当的条件下可逆结合，形成共价的配合物或非共价的加成物；加入交联剂和引发剂由光、热、电等引发聚合使其形成包埋模板分子的聚合物；最后，用一定的物理和化学方法，将模板分子从聚合物中洗脱，以获得具有识别功能并与之相匹配的三维空穴。这样，可以再次选择性地与模板分子结合，从而具有专一识别模板分子的功能［１２］。
　　２分子印迹技术的分类
　　根据模板分子与功能单体官能团之间作用形式的不同，可分为共价印迹、非共价印迹和杂化印迹３种分子印迹技术［１３］。
　　共价分子印迹主要由Ｗｕｌｆｆ［４］及其同事创立。在聚合反应前，模板分子与功能单体通过共价键结合而相互连接，然后，加入交联剂和引发剂，引发聚合，制得印迹聚合物。最后，通过分解反应去除共价连接，除去模板分子。非共价键分子印迹首先是通过酸性聚合物单体的羧酸官能团或磺酸官能团与模板分子的氨基、酰基等形成静电力和氢键，加入交联剂和引发剂引发聚合。利用极性溶剂洗涤聚合物，制得印迹聚合物。
　　模板分子与功能单体官能团以共价键作用，得到分子印迹聚合物，在应用中以非共价键的方式识别模板分子。该方法既具有共价分子印迹聚合物亲和专一性强的优点，又具有非共价分子印迹聚合物操作条件温和的优点。
　　３分子印迹聚合物的制备方法
　　传统的分子印迹聚合物是通过本体聚合制得大块聚合物，再经过粉碎、研磨、筛分、反复沉降制得一定颗粒直径的粉末材料，过程繁琐，得率低［１４］。为了适用于新的分析用途，特别是用于发展基于分子印迹聚合物的分析检测，设计单分散的分子印迹聚合物微球是重要的研究主题。
　　单分散性好的球形分子印迹聚合物，不仅具有色谱效率较高等优点，而且在其他应用方面也使用方便，特别是由于近年来检测芯片技术的出现，使得分子印迹微球作为传感器的应用也被提到日程上来。因此，目前分子印迹聚合物微球的制备和应用成为研究的热点，也是未来发展的一个趋势。目前制备分子印迹微球的方法主要有悬浮聚合法［１５］、沉淀聚合法［１６］、分散聚合法［１７］、表面聚合法［１８］等方法。
　　４分子印迹技术在食品分析中的应用
　　４．１固相萃取
　　样品中目的待测组分往往甚微，在测定过程中的影响因素很多，测定前常需要对样品进行预处理，分离富集目的组分，去除干扰物。分子印迹聚合物具有特异性和亲和性，用作固相萃取剂，可以弥补普通吸附剂选择性差的不足，克服生物或环境样品体系复杂、预处理繁杂等缺点，为样品的采集、富集和分析提供了很大的方便。张华斌等［１９］在碳纳米管表面成功制备绿原酸印迹材料，以此作为固相萃取剂，优化萃取条件，成功应用于金银花提取液中绿原酸的富集分离。王培龙等［２０］采用分子印迹聚合物固相萃取小柱提取、净化并富集猪尿液中的盐酸克伦特罗分子，结合毛细管气相色谱－质谱联用法，在优化条件下，检出限为０．５１ μｇ／Ｌ，定量限为１．００ μｇ／Ｌ；不同盐酸克伦特罗加入量的回收率为７１．０％～８９．３％，相对标准偏差为３．２％～９．７％。将该方法与农业行业标准方法进行比较，结果其吻合度较高。
　　４．２传感器
　　生物传感器虽然具有极高的灵敏度和特异性，但由于用作分子识别元件的生物活性组分极易变性失活，传感器制作成本高，可供使用的生物活性组分种类有限，从而限制了其大规模的应用。分子印迹聚合物可作为传感器的敏感材料，化学性质稳定，成本低，可多次重复使用，易于保存。目前主要用于检测的有光学传感器、电化学传感器及压电传感器。Ｚｈｏｕ等［２１］以分子印迹聚合物为基础构建了流动注射化学发光传感器，对样品中的兴奋剂舒喘宁进行了检测，线性范围为５．０×１０－８～１．０×１０－５ ｇ／ｍＬ，检测限为１．６×１０－８ ｇ／ｍＬ，在１．０×１０－７ ｇ／ｍＬ水平上变异系数是３．９％。该方法可以高选择性、高灵敏度检测运动员尿液中的痕量舒喘宁。Ｆａｎｇ等［２２］把丁酰肼分子印迹聚合物结合到压电石英晶体金电极上，对苹果中的丁酰肼进行了分析，多次测定发现该方法的回收率为８５％～１０３％，变异系数为７．９％（ｎ＝５）。随着分子印迹聚合物研究的不断深入，将制备出含有多种印迹聚合物的敏感层，对食品中有害物质进行在线检测。
　　４．３色谱分析
　　分子印迹聚合物最早的应用是在色谱领域，而且至今仍然是一个比较活跃的领域。作为色谱固定相，它已被广泛地应用于高效液相色谱（ＨＰＬＣ）、毛细管电色谱（ＣＥＣ）、薄层液相色谱（ＴＬＣ）。在理论塔板数相同的情况下，由于分子印迹聚合物的高选择性，其对极性类似物的液相分离效果要比普通色谱柱高得多。但模板分子色谱峰的变宽和拖尾阻碍了这一技术的发展。刘祥军等［２３］在高效液相色谱柱中原位聚合，直接制备了三甲氧基苄啶的分子印迹聚合物整体柱，此整体柱具有良好的通透性，可以在高流速下使用，同时对模板分子具有特异的亲和性和选择性，印迹因子达到了１０．３，而相应的磺胺类药物在印迹柱上没有保留，此印迹整体柱可望用于实际样品中三甲氧基苄啶的富集检测及含量测定。将分子印迹聚合物应用于ＣＥＣ，其高选择性与ＣＥＣ的高分离效率相结合，可以降低印迹分子等的化学物质消耗，具有极大的发展前景。张裕平等［２４］以对羟基苯甲酸为模板分子，采用微波辐射聚合的方式快速制备了分子印迹毛细管电色谱整体柱。分别在分子印迹整体柱和空白柱上对对羟基苯甲酸及邻羟基苯甲酸的混合液进行分离评价，优化试验条件下，其理论塔板数超过３５ ０００ ｐｌａｔｅ／ｍ，分离度达到３．１８，而空白柱没有分离效果。
　　５小结
　　分子印迹技术可以按需要制备对待测物有选择性的识别材料，它的出现在功能材料领域具有划时代的意义。然而，如何将分子印迹聚合物应用到实际样品的分析检测中还存在许多关键问题，这是今后分子印迹技术的发展和研究方向。同时，随着生物技术、电子技术等先进技术的发展，促进了其他分析技术与分子印迹技术的结合，发展快速方便的检测方法，必将在食品分析领域发挥重要作用。
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