餐桌上的 “隐形杀手” 无所遁形！这项荧光黑科技让食品安全检测进入 “秒读时代”

原创

来源：杨融

2025-07-03 16:24:36

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核心提示：在食品安全领域，小分子污染物如农药残留、兽药残留和真菌毒素等，如同隐形杀手，严重威胁着人类健康。本文介绍的荧光颜色梯度免疫层析分析法（FCGICA），宛如一位高效的 “荧光侦探”，能在 15 分钟内同时高灵敏度检测多种小分子污染物，检测限低至 pg/mL 级别，较传统方法灵敏度提升 125 倍以上，为食品安全监管装上 “火眼金睛”。

研究背景：餐桌上的 “定时炸弹”

在现代农业生产中，农药、兽药的使用虽提高了产量，但残留的小分子污染物却成为餐桌上的 “定时炸弹”。欧盟规定茶叶中吡虫啉残留上限为 50 ng/mL，联合国粮农组织设定牛奶中克伦特罗残留限为 0.05 ng/mL，而伏马毒素 B1 的每日最大耐受摄入量仅为 2 μg/kg 体重。这些看不见的污染物可通过食物链生物累积，导致肝肾毒性、神经损伤甚至癌症风险。

传统检测方法如高效液相色谱虽准确，但设备庞大、操作复杂，难以在现场快速检测。免疫层析分析法（ICA）虽便捷，却存在灵敏度低、检测范围窄等缺陷，如同用 “放大镜” 寻找针，难以满足实时监控需求。

研究目的：打造食品安全 “预警雷达”

研究人员旨在开发一种能在现场快速、准确、同时检测多种小分子污染物的 “预警雷达” 技术。该技术需突破传统 ICA 的局限，实现高灵敏度、宽范围检测，为食品安全监管提供有力工具，让消费者吃得放心。

技术路线：荧光 “色彩密码” 破解污染之谜

核心 “武器” 打造

合成红色荧光纳米膜（GTQD@Si）：在氧化石墨烯表面通过多层量子点和二氧化硅壳层连续自组装而成，如同给量子点穿上 “防弹衣”，使其在复杂环境中稳定且具强荧光。

制备绿色荧光微球（SiDQD@BSA）：作为检测线的 “背景板”，提供稳定绿色荧光。

检测 “剧本” 上演

当样品中含目标污染物（如伏马毒素 B1、吡虫啉、克伦特罗）时，污染物与红色荧光纳米膜标记的抗体结合，阻止其与检测线上的抗原结合。随着污染物浓度升高，检测线红色荧光减弱，绿色荧光凸显，形成从橙红到绿的颜色梯度。通过读取红（R）绿（G）信号比值，实现定量分析。

图1 （a）带有 SiO₂壳层的膜状红色荧光 GTQD@Si 标记物的制备流程示意图；（b）绿色荧光 SiDQD@BSA 纳米球的制备流程示意图；（c）经三种不同抗体修饰的 GTQD@Si 的制备流程；（d）FCGICA 用于同步检测三种目标小分子污染物的原理示意图；（e）FCGICA 在不同检测浓度下的荧光变化示意图；（f）检测结果为阳性和阴性时检测线（T 线）区域的示意图。

技术原理如 “交通灯”：

图1 展示的技术原理，如同交通信号灯系统。红色荧光纳米膜（GTQD@Si）和绿色荧光微球（SiDQD@BSA）在检测线 “舞台” 上互动。无污染时，“红灯”（红荧光）亮，检测线呈橙红色；污染浓度增加，“红灯” 渐弱，“绿灯”（绿荧光）渐强，颜色从橙红→橙→绿变化，直观反映污染程度。

图 2（a）在阳性和阴性条件下，使用不同膜状荧光标记物进行 FCGICA 在检测线（T 线）区域检测的原理示意图。（b）不同吡虫啉（ICP）浓度下，GQD@Si-FCGICA（I）、GDQD@Si-FCGICA（II）和 GTQD@Si-FCGICA（III）条带的荧光图像。（c）三种 FCGICA 检测方法对吡虫啉检测的详细荧光强度数据。（d）基于三种 FCGICA 检测方法中检测线荧光强度绘制的吡虫啉校准曲线。（e）GQD@Si-FCGICA、GDQD@Si-FCGICA 和 GTQD@Si-FCGICA 的可视化检测限（vLOD）、临界值（cutoff）和检测限（LOD）数据对比示意图。（f）阳性（I）和阴性（II）检测条件下检测线区域的扫描电子显微镜（SEM）图像。

颜色变化显 “真容”

图 2 显示，不同层数量子点负载的纳米膜检测吡虫啉时，三层量子点负载的 GTQD@Si 检测灵敏度最高，vLOD 达 0.004 ng/mL，较单层提高 10 倍。图 4 中，FCGICA 对三种污染物检测范围达 5 个数量级（0.001 - 100 ng/mL），ELISA 检测限则高 57 - 191 倍，凸显 FCGICA 优势。

结论：让科技为食品安全护航

FCGICA 技术在牛奶、猪肉、河水等实际样品中回收率达 91.6% - 108.4%，CV 值低于 9.68%，展现强大实用性。其便携性和快速性，让食品安全检测从实验室走向农贸市场、食品加工厂，实现 “从农田到餐桌” 全程监控。

图3 FCGICA 在实际食品样本中的应用。GTQD@Si-FCGICA 在（a）牛奶、（b）猪肉、（c）河水和（d）湖水中的检测性能：（I）紫外光下检测试纸条的照片，（II）检测线（T 线）荧光信号强度的变化。GTQD@Si-FCGICA 在克伦特罗 / 伏马毒素 B1 / 吡虫啉浓度分别为 1/1/1 ng/mL（e）、0.1/0.1/0.1 ng/mL（f）和 0.01/0.01/0.01 ng/mL（g）的尿液样本中的重现性测试，展示了五次试验后的荧光图像。

开启检测 “智能时代”

随着技术发展，FCGICA 有望与智能手机 APP 结合，开发出家用食品安全检测 “神器”。消费者买菜后，只需滴几滴样品液，15 分钟就能用手机扫码读取结果，让食品安全看得见、摸得着。这项技术如同一道坚固防线，将小分子污染物挡在餐桌之外。它不仅提升食品安全监管效率，更增强消费者信心，推动食品行业向更安全、更透明方向发展，为公众健康保驾护航。

食品安全无小事，FCGICA 技术以荧光为笔，以科技为纸，书写着食品安全检测的新篇章，让我们离 “吃得放心” 的目标更近一步。

原文链接：https://doi.org/10.1002/agt2.70033