淺析分子印跡技術(shù)在食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)用

近年，隨著食品種類的增多和消費(fèi)者需求的不斷提高，食品安全檢測(cè)相關(guān)部門應(yīng)積極采用更加行之有效的檢測(cè)方法和技術(shù)，以保證食品安全。其中，食品添加劑的測(cè)定是食品安全檢測(cè)中最主要的一項(xiàng)內(nèi)容[1]。食品基質(zhì)復(fù)雜，且食品添加劑種類繁多，存在交叉反應(yīng)和互相影響的風(fēng)險(xiǎn)。因此，快速、準(zhǔn)確地在食品基質(zhì)中提取待測(cè)成分，是食品添加劑檢測(cè)面臨的挑戰(zhàn)之一。分子印跡技術(shù)是在酶與底物作用原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，也被稱為鎖和鑰匙模型，其具有特異性強(qiáng)和高親和力的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境和食品等復(fù)雜基質(zhì)中痕量或微量成分的檢測(cè)[2]?；诖耍疚母攀隽朔肿佑≯E技術(shù)的原理和特點(diǎn)，分析了分子印跡技術(shù)在食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)用，以期為分子印跡技術(shù)在食品添加劑檢測(cè)方面的發(fā)展提供參考。1分子印跡技術(shù)概述1.1分子印跡技術(shù)原理分子印跡技術(shù)是指在特定空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上，獲得與目標(biāo)分子完全匹配的聚合物的制備技術(shù)，其原理在于模板分子與功能單體上的官能團(tuán)相互作用，形成復(fù)合物，再通過交聯(lián)劑將功能單體互相交聯(lián)起來形成聚合物，將功能單體的空間位置固定起來。隨后，移除部分或全部的模板分子，留下與模板分子在尺寸和形狀上互補(bǔ)的空腔，這個(gè)空腔就可以作為模板分子的特異性結(jié)合位點(diǎn)[3]。1.2分子印跡技術(shù)的特點(diǎn)分子印跡技術(shù)在各領(lǐng)域發(fā)展迅速，主要是因?yàn)樵摷夹g(shù)在以下方面具有明顯優(yōu)勢(shì)：①分子印跡技術(shù)具有可預(yù)定性，可以根據(jù)需求設(shè)定模板分子和相應(yīng)的功能單體，制備相應(yīng)的分子印跡聚合物。②所形成的聚合物具有特定的空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)，可以特異性吸附目標(biāo)物質(zhì)，有效避免背景干擾[4]。③分子印跡聚合物對(duì)于樣品基質(zhì)親和力好，吸附容量高。④分子印跡聚合物穩(wěn)定性好、可重復(fù)利用，既可以在水相也可以在有機(jī)相中使用?？傊肿佑≯E技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，在食品添加劑檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，其可作為固相萃取的填料、固相萃取涂層，也可制備成傳感器，用于對(duì)復(fù)雜食品基質(zhì)中痕量分析物的提取，以有效提高待測(cè)物的靈敏度和準(zhǔn)確度[5]。2技術(shù)應(yīng)用2.1防腐劑檢測(cè)應(yīng)用食品防腐劑能夠防止由于微生物繁殖引起的腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)食品保藏期。目前，常用的食品防腐劑主要包括苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類、丙酸及其鹽類、對(duì)羥基苯甲酸酯類等。楊澤琨等[6]利用分子印跡技術(shù)，以改性過的凹凸棒土為載體，苯甲酸作為模板分子，二乙烯吡啶作為功能單體，借助響應(yīng)面法優(yōu)化聚合條件，采用紫外－可見分光光度計(jì)，對(duì)苯甲酸進(jìn)行定量分析。所制備的苯甲酸分子印跡聚合物，表現(xiàn)良好的特異吸附性能，且穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用。陳思等[7]將制備的羥基苯甲酸乙酯分子印跡聚合物，使用微量進(jìn)樣器和玻璃毛細(xì)管制備成固相萃取裝置，并將該裝置和氣相色譜聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)物質(zhì)定量分析。2.2著色劑著色劑又稱為色素，是用以改善食品色澤的一類添加劑。根據(jù)其來源不同，可分為人工合成色素和天然色素。然而，人工合成色素具有一定毒性，GB2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定了它的使用限量。楊晶[8]以日落黃為模板分子，鄰氨基酚為功能單體，在石墨電極表面，先通過電化學(xué)聚合形成分子印跡膜，再通過分子印跡修飾的電極測(cè)定日落黃，測(cè)定其含量在1.00×10-6～2.00×10-4mol·L-1范圍內(nèi)，線性良好，最低檢出限為2.00×10-7mol·L-1。劉靜靜[9]在氨基化修飾的二氧化硅表面，聚合形成了赤蘚紅表面印跡膜，其吸附速度快，吸附容量達(dá)到29μg·mg-1，實(shí)現(xiàn)了對(duì)果汁中赤蘚紅的特異性吸附。2.3甜味劑甜味劑的主要作用是賦予食品甜味，改善食品的品質(zhì)和風(fēng)味。然而，食品甜味劑若過度添加，會(huì)危害人體健康，因此食品甜味劑的添加量要控制在規(guī)定范圍內(nèi)。徐琴等[10]采用懸浮聚合法，制備了分子印跡聚合物微球，將該微球作為填料，制備固相萃取小柱，用于食品中安賽蜜的提取和富集，并通過液相色譜法進(jìn)行定量。結(jié)果表明，該吸附劑被成功應(yīng)用于檢測(cè)泡菜產(chǎn)品和葡萄酒中的安賽蜜。趙凇[11]在氨基化的硅膠表面制備了糖精鈉分子印跡聚合物。該聚合物對(duì)糖精鈉專一性好，最大吸附量達(dá)到8.965mg·g-1，重復(fù)利用5次后，回收率仍保持在80%以上。同時(shí)，趙凇將糖精鈉分子印跡聚合物作為填料，制備成固相萃取小柱，對(duì)桃罐頭、甜面醬、葡萄汁品進(jìn)行提取，回收率為84%～118%。2.4抗氧化劑食品抗氧化劑能夠延緩食品氧化變質(zhì)，是一種提高食品穩(wěn)定性和延長(zhǎng)貯存期的食品添加劑。當(dāng)前，人工合成抗氧化劑由于抗氧化作用強(qiáng)、穩(wěn)定性好和價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于食品中。因此，人工合成抗氧化劑的準(zhǔn)確測(cè)定，對(duì)于保證食品安全具有重要意義。岳曉月[12]采用電聚合法，在經(jīng)過納米鈀金合金/電化學(xué)還原氧化石墨烯復(fù)合材料修飾過的電極上，提取了原位聚合特丁基對(duì)苯二酚分子印跡膜，其線性范圍在0.5～60μg·mL-1，檢出限為0.046μg·mL-1。該電化學(xué)傳感器結(jié)合了納米材料、電化學(xué)技術(shù)以及分子印跡的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特丁基對(duì)苯二酚的高效、準(zhǔn)確識(shí)別。崔敏[13]研發(fā)的一種新型丁基羥基茴香醚分子印跡傳感器，用于丁基羥基茴香醚的特異性檢測(cè)，線性范圍為9×10-8～7×10-5mol·L-1，檢出限為7.63×10-8mol·L-1，具有良好的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。2.5酸度調(diào)節(jié)劑酸度調(diào)節(jié)劑是用來維持或改變食品酸堿度的一類添加劑。酸度調(diào)節(jié)劑不僅可以調(diào)節(jié)食品的pH，還具有增加抗氧化作用，可以在一定程度上防止食品酸敗。其中，酸度調(diào)節(jié)劑以有機(jī)酸和具有緩沖作用的鹽最為常見。大多有機(jī)酸都是食品中的正常成分，因此安全性較高，使用也很廣泛。孫培霞[14]以檸檬酸為模板分子，設(shè)計(jì)了基于分子印跡聚合物的色譜柱狀電容型傳感器，得出其線性范圍為3.40×10-10～1.12×10-3mg，檢出限為1.34×10-11mg。同時(shí)，測(cè)定果脯、糖果和飲料樣品中的檸檬酸，回收率為97.1%～103.1%。2.6乳化劑乳化劑是一種食品添加劑，其主要功能是降低油水兩相界面的張力，使油和水能夠形成穩(wěn)定的乳濁液。乳化劑在食品加工中起到了乳化、增溶、潤(rùn)濕、起泡等作用，在食品中的應(yīng)用非常廣泛。孫培霞[14]將合成的單硬脂酸甘油酯分子印跡聚合物置于兩個(gè)由聚酰亞胺漆包裹的銅線電極中間，制備出一種新型的便攜式電容傳感器，檢出限為3.71×10-9mg，線性范圍為2.35×10-8～6.56×10-3mg。研究表明，該傳感器靈敏度高，可用于實(shí)際樣品的準(zhǔn)確測(cè)定。2.7其他食品添加劑咖啡因是從茶葉或咖啡果中提煉的一種生物堿，有祛除疲勞、興奮神經(jīng)的作用，在食品生產(chǎn)中主要用于可樂型飲料及含咖啡飲料。鄧慧蕓[15]以納米Fe3O4為載體，制備了咖啡因磁性表面分子印跡微球，結(jié)合納米銀比色法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飲料中咖啡因的快速分析，檢出限為0.001mg·L-1。同時(shí)，鄧慧蕓將咖啡因磁性表面分子印跡微球用來脫除茶葉中的咖啡因，脫除率達(dá)到93.32%。3分子印跡技術(shù)存在的問題與展望雖然分子印跡技術(shù)具備高親和性、特異性、可重復(fù)利用的特點(diǎn)，在食品添加劑檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和研究，但是仍存在一些問題，制約了其進(jìn)一步發(fā)展。①用于制備分子印跡聚合物的功能單體可選擇性少，不能滿足實(shí)際需求。②印跡聚合物中有許多識(shí)別位點(diǎn)，被包埋在聚合物內(nèi)部，導(dǎo)致印跡聚合物吸附容量低。③大部分分子印跡聚合物主要在非極性介質(zhì)中制備，會(huì)影響其在水溶液中的使用，導(dǎo)致水相識(shí)別中吸附率較差。④當(dāng)前，分子印跡技術(shù)被應(yīng)用于食品檢測(cè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的程度較低，不能滿足大批量生產(chǎn)要求[16]。綜上所述，對(duì)于分子印跡在各領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。一方面，相關(guān)學(xué)者需要尋找新型的功能單體或者嘗試多種功能單體混合使用，以