荧光纳米材料在食源性致病菌检测方面的应用进展

食源性致病菌是威胁人类健康的重要因素,严重威胁人类健康和社会经济。食源性致病菌的高效快速检测是其有效防治的基础。荧光纳米材料具有尺寸小、荧光性强、光稳定性好和生物相容性高等特性,可与各种检测方法结合,近年来在食源性致病菌检测方面的应用越来越广泛。该文对量子点、上转换纳米颗粒、金属纳米簇和碳点4种纳米材料在食源性致病菌检测方面的研究和应用进行综述,以期为食源性致病菌的快速检测提供参考。     

量子点标记免疫技术在食品中小分子有害物检测中的应用

量子点（quantum dots,QDs）是一种荧光纳米颗粒,具有荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波长可调等优点,是近几年发展起来的一种新型荧光标记物,在食品中小分子有害物免疫检测中的应用已成为研究热点。本文总结介绍了3 种常用的QDs与抗体/抗原偶联方法及其各自优缺点,并对基于QDs的荧光免疫分析方法在食品小分子有害物检测中的应用进行了详细综述。     

基于量子点的食源性致病菌快速检测方法研究进展

建立快速、灵敏、高效的检测方法有利于预防和控制食源性致病菌污染,对食品安全具有重要意义。量子点是新颖的荧光纳米晶体,具有独特的光学特性,如量子产率高、光稳定性好、斯托克斯位移大、激发光谱宽、发射光谱窄等,这些优点使其成为理想的生物探针。基于量子点的食源性致病菌快速检测方法包括:量子点免疫标记、免疫磁珠分离-量子点多重荧光免疫分析、适配体-磁珠和量子点夹心分析、基于荧光量子点的"三明治"模式抗体阵列、量子点免疫层析试纸条、量子点生物传感、量子点标记流式细胞术等。随着量子点合成工艺的不断改进以及量子点与免疫分析、适配体分析、生物传感等检测方法的结合,将会为人们提供更多快速、灵敏、高效的检测方法,在食源性致病菌检测领域将会有更广阔的应用前景。     

基于量子点可视技术快速检测鲜食农产品中食源性致病菌的应用研究进展

鲜食农产品营养损失少，食用方便，已成为健康饮食新食材和膳食结构的重要组成部分。但由于在运输、贮藏等环节中易受到环境条件影响导致食源性致病菌的污染，从而引发腐败变质和食品安全事件，因此，针对鲜食农产品食源性致病菌的污染开发出操作简单、可视化的快速检测技术至关重要。量子点是一类能够产生荧光的纳米级半导体颗粒，具有稳定性好、可视性强、灵敏度高、量子产率高等优点，近年来在食品检测中的应用呈数量级增长。文章在总结了量子点的理化性质、合成制备的基础上，综述了其在食源性致病菌检测中的应用研究进展，并对量子点在鲜食农产品快速检测的主要挑战和应用前景进行阐述，以期为基于量子点的快速检测在食品安全中的广泛应用提供借鉴，为食品安全以及人类健康保驾护航。     

量子点在食品安全快速检测中的应用研究进展

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。     

量子点传感器在农药残留检测中的应用研究进展

农药残留最终会通过水或其它食品被人体吸收。因此,很多研究致力于农药残留的定性和定量分析方法。基于传感器的量子点近年来在农残检测方面发展得很好。相比其它荧光材料,量子点(quantum dot,QD)材料拥有很多优良和独特的优点,并且荧光值很高,所以其在有机污染物探针方面的应用已成为研究热点。该文主要综述量子点材料作为荧光探针在检测水和果蔬中的农药残留的应用,讨论量子点荧光检测未来可以提升的空间,以增强其可选择性和稳定性。     

荧光试纸技术可视化定量检测食品中的乙二胺四乙酸

目的 建立荧光试纸技术对食品中乙二胺四乙酸(editic acid, EDTA)进行可视化定量检测的方法。方法 以豌豆荚为原料，采用水热法合成蓝色荧光碳量子点（carbon quantum dots, CQDs），利用透射电镜（transmission electron microscope, TEM）、X射线衍射仪（X-ray diffractomer, XRD）、X射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）和傅里叶变换红外光谱仪（fourier transform infrared spectrometer, FTIR）对制备的CQDs的形貌及表面结构进行表征；向豌豆荚碳量子点溶液中加入铜离子（Cu2+），使蓝色荧光淬灭，将CQDs-Cu2+溶液吸附于滤纸上，制得EDTA荧光检测试纸。结果 EDTA能使CQDs-Cu2+体系淬灭的荧光恢复，在20~120 μmol/L范围内与CQDs-Cu2+荧光恢复强度呈现较好的线性关系，检出限为6.29 μmol/L，回收率为98.73%~99.40%。结论 该试纸可用于定量检测食品中EDTA的含量，为EDTA的检测提供更加简便、直观的方法。     

基于纳米探针检测食源性肠炎沙门氏菌技术初探

目的建立纳米探针快速、准确检测食源性肠炎沙门氏菌的方法。方法利用二氧化硅磁纳米材料与肠炎沙门氏菌抗体制备纳米探针,将制备后的探针与经过荧光染色的肠炎沙门氏菌结合,并通过荧光显微镜和流式细胞仪对探针捕获的细菌进行检测,并比较2种方法的优劣。结果本方法设计合成了肠炎沙门氏菌纳米探针,通过荧光显微镜可以观察到复合纳米探针结合的5′106 CFU/mL和5′107 CFU/mL浓度的肠炎沙门氏菌,在放大400倍的显微镜视野中成倍递增,该探针结合流式细胞术可以检测到5′105 CFU/mL浓度的肠炎沙门氏菌。结论纳米探针技术结合荧光显微镜、流式细胞术可以更加快速、准确、灵敏地用于食源性肠炎沙门氏菌的定性检测,并有望通过进一步实验实现食源性致病菌的定量检测。     

氮硼共掺杂碳量子点的制备及其对六价铬的检测

目的 建立一种基于荧光碳量子点的快速检测方法,定量检测饮用水和食品中的六价铬[hexavalent chromium, Cr(Ⅵ)]。方法 以无水柠檬酸和3-氨基苯硼酸分别作为碳、氮和硼源,通过一步水热法合成氮硼共掺杂碳量子点(nitrogen-boron-doped carbon quantum dots, N,B-CQDs),基于荧光内滤效应对Cr(Ⅵ)进行检测。结果 在优化后的最佳检测条件下, N,B-CQDs对Cr(Ⅵ)在0.01～10.00 mg/L内呈现良好的线性关系,检出限低至3.81μg/L,表现出选择性好、灵敏度高等特点。将此方法应用于饮用水、白醋和虾皮中Cr(Ⅵ)含量的测定,加标回收率在85.8%～112.3%之间,相对标准偏差低于5%。结论 本研究制备的N,B-CQDs在Cr(Ⅵ)检测方面具有检出限低、灵敏度高、选择性好等优点,可以为Cr(Ⅵ)快速检测提供一定的理论和技术参考。     

普洱茶-硒掺杂碳量子点和单质硒的同时制备及其在Fe3+检测中的应用

目的:为探讨普洱茶-纳米硒制备掺杂型碳量子点的可行性及其相关特性,实现水体系中Fe³⁺的快速检测。方法:以普洱茶水提取物稳定分散的普洱茶-硒原子为掺杂原子,采用水浴法,通过优化反应温度和时间,同时制备出普洱茶-硒掺杂碳量子点(Pu-erh tea nano-selenium doped carbon quantum dots,PT-Se-CQDs)和单质硒两种物质;采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术表征PT-Se-CQDs的紫外-可见吸收特性和荧光强度,采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱及X射线衍射等技术表征其形态形貌、元素组成及结构特性;并以PT-Se-CQDs为荧光探针构建荧光传感器,用于水体系中Fe³⁺检测。结果:当反应温度100℃、反应时间10 h时,可同时制备得量子产率为3.41%、平均直径约为3.1 nm的类球形PT-Se-CQDs和单质硒。Fe³⁺对PT-Se-CQDs具有强荧光静态猝灭效应,当Fe³⁺浓度为0～300μmol/L时,比率荧光强度(F/F₀)...     

Quantum dots as fluorescent labels for quantitative detection of Salmonella typhimurium in chicken carcass wash water

Fluorescent semiconductor quantum dots have recently emerged as a novel and promising class of fluorescent labels for biological detection. In this study, quantum dots were used as fluorescent labels in immunoassays for quantitative detection of foodborne pathogenic bacteria. Salmonella Typhimurium cells were separated from chicken carcass wash water using anti-Salmonella antibody coated magnetic beads and reacted to secondary biotin-labeled anti-Salmonella antibody. Quantum dots coated with streptavidin were added to react with biotin on the secondary antibody. Measurement of the intensity of fluorescence produced by quantum dots provided a quantitative method for microbial detection. A linear relationship between Salmonella Typhimurium cell number (log N) in the samples of chicken carcass wash water and the fluorescence intensity (FI) was found for the cell numbers ranging from 10(3) to 10(7) CFU/ml. The regression model can be expressed as FI = 198.6 Log N - 639.03 with R2 = 0.96. The detection limit of this method was 10(3) CFU/ml.     

量子点标记荧光免疫试纸条可视化检测肉品中志贺氏菌研究

志贺氏菌是一类具有强传染性和危害严重的革兰阴性食源性致病菌。该文利用自制的CdTe量子点偶联志贺氏菌单克隆抗体,将志贺氏菌单克隆抗体和羊抗鼠二抗分别喷涂硝酸纤维素膜,并分别作为试纸条检测线和质控线,研制一种可视化检测志贺氏菌的量子点免疫荧光试纸条。该试纸条对肉类实际样品的检测限为1×104 CFU/mL,单个样品检测时间只需15 min,对常见的5种食源性致病菌均无交叉反应性。该方法构建的基于量子点免疫荧光试纸条满足快速、可视化、高灵敏检测志贺氏菌需求,可用于肉类食品的快速检测。     

Applications of quantum dots in Food Science and biology

Quantum dots are inorganic semiconductor fluorescent nanoparticles with a size in the range of 1–10 nm. There are many semiconductor combinations that are used but the most popular and widely used consist of a CdSe core and can be functionalized in different ways when coated with polymers. Their application in Biological sciences has been widespread but few articles report the use of quantum dots in Food Science. The results obtained so far in limited applications show a promising future. In Food Science, they have been used mostly to detect pathogenic bacteria, and proteins. The applications in biological sciences are reviewed since they constitute a path of applications that can be emulated in other fields and the initial uses in Food Science are reviewed to encourage others in the field to take a closer look and benefit from the opportunities offered. Limitations and opportunities in the methods used in Food Science are discussed in order to simplify the work for researchers interested in using quantum dots as markers. The two methods used to attach quantum dots to bacteria and proteins in Food Science were broadly used previously in biological systems. The aim of this review is to show how quantum dots have been used in Food Science, and enhance their use.     

基于核壳型量子点的生物传感器在真菌毒素检测中的应用进展

真菌毒素是真菌产生的有毒次生代谢物,其广泛存在于被污染的食物中,其中黄曲霉毒素已被认定为天然存在的剧毒致癌物。鉴于真菌毒素污染给人类健康与安全带来的风险与危害,发展低成本、快速、高效的检测方法以确保食品安全,具有重要的现实意义。已有大量研究者构建了基于单一量子点或其他荧光材料为荧光探针的生物传感器用于检测真菌毒素,并且从材料、检测方法和生物传感器等角度进行了详细的检测。然而,目前并没有系统地阐述核壳量子点构建的生物传感器在真菌毒素中的应用报道,因此,本文主要从基于核壳量子点构建的免疫电化学发光传感器、适配体免疫电化学发光传感器、免疫荧光传感器、适配体荧光传感器和试纸条传感器在真菌毒素中的应用进展进行阐述,首次系统地阐述了核壳型量子点生物传感器在真菌毒素分析检测中的研究进展,以期为同类研究提供一定的理论依据。     

Carbon dots: Principles and their applications in food quality and safety detection

ABSTRACT

In the past ten years, as a novel and prospective nanomaterials, carbon dots have acquired tremendous attention for their unique optical and physicochemical properties, high compatibility and low cost, as well as great potential in sensing area. This review aims to present the current detecting principles based on carbon dots and other nano biological technologies, involving fluorescence quenching and recovery mechanisms. The synthetic and modificatory approaches in making carbon dots including top-down and bottom-up methods, as well as surface passivation and heteroatom doping ways are introduced. Their applications in food area, concerning detection of nutrients, restricted or banned substances as well as foodborne pathogenic bacteria and the toxins secreted are discussed. Finally, the difficulties to be overcome or problems to be solved are presented, and other novel techniques to combine with carbon dots to obtain more stable and specific nanosensors in various fields are proposed. Although carbon dots based sensors have shown the potential in sensing aspect of food area, as food samples are complex in compositions that may cause interferences, more novel techniques are needed to combine with carbon dots to develop sensitive and specific sensing probes.     

多重荧光PCR快速检测食源性致病菌的研究进展

食源性疾病多由食源性致病菌引发,威胁个人健康及全球食品安全,因此寻找有效、可靠的食源性致病菌高通量检测方法对于确保食品安全具有重要意义。鉴于传统检测技术耗时长、效率低等问题,PCR等分子生物学技术应用于食用致病菌检测领域越来越广泛,本文在普及食用性致病菌知识的基础上,着重对多重荧光PCR技术原理及在食用性致病菌检测的应用进展进行综述,以期为控制由食用性致病菌引发的食品安全隐患提供理论参考。     

磁性纳米材料在食源性致病菌分离中应用的研究进展

食源性致病菌是影响食品安全的主要因素之一。食品中污染的致病菌数量通常较少,加上其基质复杂,常规分析方法常无法直接对致病菌进行高灵敏、高特异的检测。经过生物学修饰和功能化的磁性纳米材料,可特异性地识别食品基质中少量的致病菌,并通过磁场对靶细菌进行快速及高特异性的选择性分离,实现了食品样品中少量致病菌的特异性分离富集,达到了后续分析检测的纯度和数量。本文综述了磁性纳米材料在食源性致病菌分离富集中的研究进展。