分子印跡固相萃取技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的運(yùn)用

◎ 孫 震，黃 苓，單月梅，繆 雄，朱炳炎，曹文博

（ 1.無錫市食品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江蘇 無錫 214000；2.國家市場(chǎng)監(jiān)管技術(shù)創(chuàng)新中心（特殊食品），江蘇 無錫 214142；3.無錫市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心，江蘇 無錫 214142）

分子印跡聚合物是指一種由2 種或2 種以上分子通過共價(jià)鍵連接形成的具有特定識(shí)別位點(diǎn)的聚合物。分子印跡固相萃取技術(shù)由于具有與目標(biāo)物高親和性、選擇性好、可與復(fù)雜基質(zhì)結(jié)合、穩(wěn)定性高、易于純化和規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在食品農(nóng)獸藥殘留及添加劑、營養(yǎng)成分等的分析中備受關(guān)注。分子印跡固相萃取是一種以分子印跡為基礎(chǔ)的新型固相萃取方法，具有高選擇性、高靈敏度、快速和簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食品農(nóng)獸藥殘留及添加劑、營養(yǎng)成分等的分析。因此，為充分發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的作用，有必要展開相關(guān)研究。

1 分子印跡固相萃取技術(shù)概述

1.1 技術(shù)概念

分子印跡固相萃取是將印跡聚合物作為吸附劑，通過物理或化學(xué)的方法進(jìn)行結(jié)合，獲得與模板分子具有高親和性、高選擇性的新型萃取分離技術(shù)。

分子印跡固相萃取是一種新型的固相萃取方法，不僅具有傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，也克服了其不足之處。分子印跡固相萃取基于印跡技術(shù)，通過對(duì)模板分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，獲得與模板分子相似或不同的印跡聚合物，并將其與固相萃取填料進(jìn)行結(jié)合，形成富集于固相萃取柱上的復(fù)合物。通過優(yōu)化分子印跡固相萃取處理方式，以及分子印跡固相萃取填料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域中[1]。

分子印跡固相萃取的關(guān)鍵步驟包括以下幾個(gè)：①模板分子的制備。由于分子印跡聚合物是具有特定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，因此需要對(duì)模板分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾。通常模板分子的制備有2 種方法，第一種方法是用模板分子與功能單體進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，從而獲得與模板分子結(jié)構(gòu)相似的印跡聚合物；第二種方法是對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行化學(xué)修飾，然后將其與功能單體混合，通過一系列反應(yīng)形成印跡聚合物。②印跡聚合物的制備。根據(jù)分子印跡聚合物的結(jié)構(gòu)特征，將其與特定的功能單體進(jìn)行混合，然后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，最后形成與模板分子結(jié)構(gòu)相似或不同的印跡聚合物。制備中，通常建議選用具有較高吸附容量、較好選擇性以及較強(qiáng)穩(wěn)定性的功能單體進(jìn)行研究。③分子印跡固相萃取填料的設(shè)計(jì)。由于分子印跡技術(shù)是以模板分子為導(dǎo)向，通過功能單體與模板分子之間發(fā)生特異性反應(yīng)，從而獲得與模板分子相似或不同的印跡聚合物。因此，在進(jìn)行分子印跡固相萃取填料設(shè)計(jì)時(shí)，需要先對(duì)模板分子進(jìn)行選擇。

1.2 主要優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)相比，分子印跡固相萃取技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：①傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)對(duì)基質(zhì)干擾較為敏感，但分子印跡固相萃取技術(shù)可在較大程度上避免樣品基質(zhì)和目標(biāo)物之間的干擾。②對(duì)于結(jié)構(gòu)類似物、相似物，具有較強(qiáng)的選擇性，可有效避免背景干擾。③因?yàn)榉肿佑≯E對(duì)樣品基質(zhì)具有很強(qiáng)的親和力，且有著較高的吸附容量，所以處理速度更快、效果更好。④可根據(jù)目標(biāo)物對(duì)模板分子及功能單體等具有特異性的識(shí)別特性，通過簡(jiǎn)單快速地富集樣品中的目標(biāo)物，提升檢測(cè)速度。

隨著對(duì)分子印跡固相萃取技術(shù)研究的不斷深入，其在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[2]，已成為一種高效的樣品前處理技術(shù)，將其與其他分析手段相結(jié)合，可有效提高檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度。

2 技術(shù)運(yùn)用

2.1 農(nóng)藥殘留檢測(cè)運(yùn)用

農(nóng)藥是指用來防治植物病、蟲、雜草的化學(xué)合成類物質(zhì)，常用農(nóng)藥包括有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯等，其中，有機(jī)磷是目前使用最廣泛的農(nóng)藥，也是造成農(nóng)藥殘留的主要類型。分子印跡固相萃取技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面的運(yùn)用非常廣泛，以有機(jī)磷為例，分子印跡固相萃取技術(shù)可以將合成的聚合物作為載體，結(jié)合氣相色譜、毛細(xì)管電泳、高效液相色譜等儀器，對(duì)多種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留進(jìn)行分析。例如，將氯蟲苯甲酰胺與二硫代氨基甲酸酯類殺蟲劑和二硫代氨基甲酰基三氯氯化銨-二硫代氨基甲酸酯類殺蟲劑形成的二硫代氨基甲酸酯類殺蟲劑分子印跡固相萃取柱，可以快速、簡(jiǎn)便地對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行提取、凈化、濃縮等操作。因此，該方法適用于復(fù)雜基質(zhì)的食品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的測(cè)定。

另外，有研究通過在聚乙二醇（PEG）表面修飾聚乙烯亞胺（PEI）制備了分子印跡固相萃取柱，利用該柱對(duì)多種食品中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，該分子印跡固相萃取柱對(duì)5 種有機(jī)磷農(nóng)藥具有較好的富集能力和選擇性，且該柱具有較高的穩(wěn)定性和較好的重復(fù)性[3]。

2.2 獸藥殘留檢測(cè)運(yùn)用

獸藥殘留是指在生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)冗^程中，進(jìn)入食品中的一些具有藥理作用的化學(xué)成分或天然成分。獸藥殘留的來源主要是飼料和藥物注射，獸藥殘留不合理使用，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物源性食品中獸藥殘留超標(biāo)。近年，隨著我國人民生活水平的提高，食品安全問題越來越受到重視。因此，在我國建立一種高效、準(zhǔn)確的獸藥殘留分析方法，對(duì)于保障消費(fèi)者健康安全具有重要意義。

目前，常用的獸藥殘留分析方法主要包括高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。①高效液相色譜法因其操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，在獸藥殘留分析中得到廣泛應(yīng)用，但由于其分析條件復(fù)雜、檢測(cè)速度較慢等原因限制了其在獸藥殘留檢測(cè)中的發(fā)展[4]。②液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法因其具有分離效果好、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，成為檢測(cè)獸藥殘留的有效手段。③相較于其他分析方法，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法具有靈敏度高、線性范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但其也存在樣品前處理耗時(shí)長(zhǎng)、操作復(fù)雜以及設(shè)備成本高等問題。

實(shí)際應(yīng)用中，分子印跡技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、成本低、吸附容量大、靈敏度高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，故在獸藥殘留檢測(cè)中具有較大的應(yīng)用潛力。值得一提的是，要想在獸藥殘留檢測(cè)中充分發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)作用，必須做好分子印跡聚合物的制備工作。

2.3 食品添加劑檢測(cè)運(yùn)用

食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及防腐和加工工藝的需要而加入到食品中的人工合成或者天然物質(zhì)，包括甜味劑、著色劑、防腐劑和增稠劑等。隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品的要求也越來越高，對(duì)食品添加劑的需求也日益增加。目前，我國規(guī)定允許使用的食品添加劑有68 種，在各類食品中都有其特定使用范圍和用量。當(dāng)食品中出現(xiàn)違規(guī)使用添加劑的行為時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

針對(duì)食品添加劑，也可使用分子印跡固相萃取技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。有研究采用分子印跡技術(shù)制備了用于甜味劑和著色劑殘留檢測(cè)的分子印跡聚合物（分子印跡固相萃取），并結(jié)合高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)甜味劑進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，該方法對(duì)甜味劑和著色劑有良好的選擇性，檢測(cè)限低至0.5 ng/mL。還有研究以甲酰胺與甲基丙烯酸為功能單體，制備了對(duì)乙酰氨基酚（APAP）印跡聚合物，并結(jié)合高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)APAP 進(jìn)行分析，有效實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)分離，并成功檢測(cè)出了食品中的APAP。該方法檢測(cè)限低至0.5 ng/mL，說明該方法能夠有效應(yīng)用于食品中的APAP 殘留分析。

2.4 其他方面的應(yīng)用

2.4.1 食品基質(zhì)

食品基質(zhì)是指在食品加工生產(chǎn)過程中形成的與食品質(zhì)量密切相關(guān)的物質(zhì)。在食品安全監(jiān)管領(lǐng)域，對(duì)于食品基質(zhì)中有害成分的檢測(cè)是十分必要的。傳統(tǒng)的樣品前處理方法，如樣品提取、液液萃取等，操作煩瑣、效率低，對(duì)目標(biāo)物的選擇性也不夠好。而分子印跡技術(shù)因其對(duì)模板分子具有較高的特異性識(shí)別能力、良好的選擇性和吸附能力等特點(diǎn)，被廣泛用于食品基質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用中以食品基質(zhì)為代表的復(fù)雜混合物，一般都存在有不同類型的目標(biāo)物，而且往往由于同一類物質(zhì)在不同樣品中的含量差別較大，很難進(jìn)行分離和檢測(cè)。另外，在食品基質(zhì)檢測(cè)中，分子印跡固相萃取技術(shù)具有選擇性強(qiáng)、靈敏度高、富集倍數(shù)高、分離效率高、可反復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。

2.4.2 生物大分子

分子印跡固相萃取的另一優(yōu)勢(shì)，在于可以快速檢測(cè)生物大分子。①有研究將分子印跡固相萃取與生物傳感器相結(jié)合，用于食品中激素、抗生素、維生素、金屬離子、維生素等生物大分子的檢測(cè)。結(jié)果表明，通過制備基于抗體識(shí)別的分子印跡固相萃取，用于食品中肉毒桿菌毒素的檢測(cè)，對(duì)于肉毒桿菌毒素具有良好的選擇性和特異性[5]。②有研究將牛血清白蛋白（BSA）與丙烯酰胺（AM）制備分子印跡固相萃取，用于人血清中牛血清白蛋白（BSA）含量檢測(cè)，結(jié)果顯示該分子印跡固相萃取對(duì)BSA 具有高選擇性和高回收率。③有研究合成了聚乙二醇-b-聚丙二醇（PEG）分子印跡聚合物，并用于牛血清中牛血素蛋白（BSA）含量的測(cè)定，該分子印跡固相萃取對(duì)BSA 具有良好的選擇性和靈敏度。④有研究以磁性納米顆粒為基礎(chǔ)，核查分子印跡聚合物，結(jié)果顯示其可以用于豬血清中β-環(huán)糊精（β-CD）和人免疫球蛋白G（IgG）的分析。

3 結(jié)語

綜上所述，分子印跡固相萃取技術(shù)在食品農(nóng)獸藥殘留及添加劑、營養(yǎng)成分等的檢測(cè)中，不僅具有良好的選擇性、穩(wěn)定性，便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，而且成本低、操作簡(jiǎn)單，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，是食品農(nóng)獸藥殘留分析技術(shù)的重要發(fā)展方向。