磁性納米材料在食品安全檢測中的應用

張帆 付善 張瑩

摘 要：隨著人們對食品中有害污染物的關注，發展快速、靈敏的食品污染物檢測技術，成為食品安全領域的研究熱點。本文介紹了近年來廣泛興起的樣品前處理材料-磁性納米材料在食品中農獸藥殘留、重金屬、工業染料及合成色素、真菌毒素等有害污染物檢測中的應用情況，并展望了磁性納米材料在食品安全檢測中的未來發展趨勢。

關鍵詞：磁性納米材料；食品；有害污染物

近些年來，由于食品中農藥、獸藥、重金屬等各類污染物引發的食品安全問題層出不窮，大大加劇了檢測部門的工作任務。樣品前處理是分析檢測中直接影響分析結果準確性的關鍵步驟，在分析過程中選用合適的前處理方法能夠有效避免分析時間過長、回收率偏低以及圖譜干擾嚴重等問題[1]。

磁性納米材料具有比表面積大、吸附性強、易分離等獨特的性能，作為一種新型的前處理材料，廣泛應用于食品中農藥、獸藥等污染物檢測的前處理中，有效解決了傳統前處理方法所面臨的耗時長、試劑消耗多、凈化耗材成本高等瓶頸[2]。本文重點介紹了近年來磁性納米材料在食品中農獸藥殘留、重金屬、工業染料、真菌毒素等有害污染物檢測中的應用情況，展望了磁性納米材料在食品安全檢測領域的發展趨勢。

1 磁性納米材料在食品中農獸藥殘留檢測中的應用

農藥、獸藥在現代農業、畜牧業快速發展中起到了重要促進作用的同時，也給生態環境造成了一定破壞，很多農副產品和畜產品中出現的農獸藥殘留超標問題正嚴重危害人類健康。為了更快、更準確的測定食品中農、獸藥殘留量，具有獨特的理化性質的磁性納米材料在食品中農、獸藥檢測中的應用越來越多。柴宗龍等[3]通過Fe3O4對碳納米管進行表面修飾，對利用其合成的磁性納米復合材料與石墨烯、碳納米管、Fe3O4納米粒子等不同吸附材料對菠菜中敵敵畏、甲胺磷、滅線磷等9種有機磷農藥的吸附能力進行對比，實驗結果表明所合成的磁性碳納米管對菠菜中9種有機磷農藥表現出極強的吸附性能和穩定的回收率。劉真真等[4]采用經過N-丙基乙二胺修飾的Fe3O4和C18替代傳統的QuEChERS中的吸附劑，可以有效去除獼猴桃基質的主要干擾源，并結合超高效液相色譜-串聯質譜，建立了獼猴桃中基于磁性納米材料的52種農藥殘留和8種相關代謝物的快速分析方法。Ibarra等[5]制備了磁性二氧化硅納米粒子并運用到牛奶中9種磺胺類獸藥檢測的前處理中，結合液相色譜檢測技術，建立了一種牛奶中磺胺類藥物分析的新方法，測得檢測低限為7～14 μg/L，該方法相對于傳統的固相萃取而言，對目標物的選擇性更強，操作更簡便、快速。尚峰等[6]通過對合成的ZrO2/Fe3O4納米材料表面進行疏水改性后得到的磁性納米復合材料具有更強的超順磁性，在外加磁場的作用下，可迅速實現對蜂蜜預處理樣液體中3種四環素類獸藥的富集，再通過乙腈解吸附后，進行色譜分析測定。洗脫后的吸附劑經過清洗后可多次重復使用，在提高檢測速度的同時，節約了檢測成本。

2 磁性納米材料在食品中重金屬檢測中的應用

工業排放物中的鉛、鎘、砷、汞等重金屬離子不僅會污染生態環境，也極容易被水生動植物和農田作物富集，通過食物鏈進入人體后，對人體的健康造成危害。傳統的原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法因受基質干擾較大，靈敏度也不夠高，從而難以準確測定食品中痕量重金屬。在磁納米粒子表面增加了對特定金屬離子具有較強親和能力的功能基團后，極大地提高了磁性納米材料對金屬離子的萃取效率，顯著提高了檢測靈敏度。

徐小梅等[7]將采用溶劑熱法制備磁性納米材料Fe3O4@SiO2@m-SiO2-NH2，并將其運用到紅酒、白酒、黃酒等不同基質酒樣中Pb2+的選擇性分離富集，Pb2+在0.05～3.6mg/L濃度范圍內線性關系良好，檢測限為0.025mg/L，該方法檢測成本較低，操作簡便。Bagheri等[8]制備的希夫堿功能性磁性納米復合材料（Fe3O4-SiO2-L）能夠對金槍魚、蝦等待測樣品中痕量的Pb2+和Cd2+進行高選擇性富集，并結合火焰原子吸收光譜，建立快速、靈敏的檢測方法，檢出限可達0.14～0.19 μg/L。

3 磁性納米材料在食品中工業染料及合成色素檢測中的應用

羅丹明B、堿性嫩黃、蘇丹紅等是常應用于工業生產的染料，因其色彩鮮艷、價格低廉，常被不法商販非法添加在食品中，過量使用工業染料以及合成色素極易具有致畸、致癌、致突變等作用[9]。Chai Weibo等[10]利用合成的磁性納米復合材料（Fe3O4@ PDA NPs）來對飲料中莧菜紅、麗春紅、日落黃、誘惑紅4種合成色譜進行富集，并通過實驗考察了磁性吸附材料的用量、吸附時間、萃取溶劑的pH值等實驗條件，最終確定了最佳的前處理條件，大大縮短了分析方法時間，在實際樣品的測定中，結果也較為滿意。趙晨等[11]采用包裹一層二氧化硅的SiO2@Fe3O4為裁體，并通過對其表面進行聚合，該合成的磁性表面分子印跡聚合物對蘇丹紅Ⅰ有特異性識別能力，并且可在外加磁場的作用下，快速實現磁性分離，大大簡化了操作步驟。

4 磁性納米材料在食品中真菌毒素檢測中的應用

真菌毒素是一類廣泛存在于農產品及其加工產品中的對人體危害較大的真菌代謝產物。食品中的真菌毒素含量較低，而本身食品基質復雜，從而加大了食品中真菌毒素的測定難度。近年來磁固相萃取技術結合色譜-質譜聯用技術在食品中真菌毒素檢測中推廣，有效解決了真菌毒素ELISA測定靈敏度低，重現性差的缺點[12]。郭婷等[13]采用基于磁性納米材料和適配體的熒光傳感器對牛奶中的黃曲霉毒素M1進行測定，該適配體可體外合成，具有較好的穩定性，且該方法操作簡便，靈敏度高，方法的檢測限為0.02μg/L，在實際樣品檢測中效果較好。

5 結語

磁性納米材料在食品中有害污染檢測前處理中的應用越來越廣泛，在保證檢測結果準確的前提下，大大縮短了檢測時間，提高了靈敏度。在今后的研究中，要繼續開發磁性納米材料功能基團，使其應用的領域更加廣泛。此外，磁性納米材料的制備過程還有待簡化，需進一步加大產量，有效降低制備成本。在未來的食品安全檢測領域，進一步完善磁性納米材料的研究，為保障人類的健康服務。參考文獻

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基金項目：2017湖南省自然科學基金項目（編號：2017JJ5058）；湖南省教育廳科學研究項目（編號：16C0020）；海關總署科技計劃項目（編號：2017I K117）。

作者簡介：張帆（1985—），女，湖南常寧人，博士，副教授。研究方向：食品安全與檢測。

通訊作者：張瑩（1964—），女，湖南長沙人，博士，研究員。研究方向：食品安全及檢測。