黄曲霉毒素B1难藏！离子液体气凝胶+手机比色速锁定

黄曲霉毒素B1（AFB1）是分布最广、毒性最强的黄曲霉毒素，毒性分别是呕吐毒素的30倍、玉米赤霉烯酮的20倍，常污染土壤、植物及坚果（如花生、核桃），通过食物链危害人体健康，多国及组织对食品中AFB1设定严格限量（中国为0.50-20ng/mL），因此亟需灵敏快速的检测技术。

传统检测方法如高效液相色谱、液质联用等虽准确，但成本高、操作复杂且需专业技能，难以现场应用；酶联免疫吸附试验（ELISA）虽特异性高、耗时短，但天然酶活性易受环境影响，抗原抗体制备条件严苛，结果稳定性差且易出现假阳性。

食品样品基质复杂，需预处理减少干扰。硅胶气凝胶作为介孔材料，具有高比表面积、高孔隙率、低密度等优势，可拦截大分子干扰，但需改进力学性能；聚合物离子液体（PILs）稳定性高、官能团可调，能增强硅胶气凝胶性能并固定适配体。纳米酶比色传感器因可视化、稳定性高受关注，MoS₂/Au纳米酶催化活性优异。基于此，本文构建耦合智能手机的比色传感器，实现AFB1高效检测。

图1.AFB1比色生物传感器的制备及检测工艺。

研究内容

图2.表征

SEM显示，poly(VHIm⁺Br⁻)@SiO₂修饰后不锈钢网（SSM）表面附着多孔硅胶气凝胶，孔隙分布均匀；元素mapping证实Si、O、Br元素均匀分布，证明捕获探针合成成功。该气凝胶BET比表面积449.26m²/g、孔容0.73cm³/g、平均孔径3.44nm，高比表面积提供更多适配体结合位点，高孔隙率利于AFB1提取，小孔径可阻挡大分子干扰。

MoS₂/Au为花状结构，由多层MoS₂纳米片组装而成，Au纳米颗粒均匀附着于MoS₂表面；AFM显示其厚度约5nm；元素mapping证实Mo、S、Au均匀分布。FT-IR验证poly(VHIm⁺Br⁻)@SiO₂的官能团（如-OH、C=C、Si-O-Si），证实材料成功合成，为后续传感奠定基础。

图3.催化性能

以TMB、OPD、ABTS为底物评估MoS₂/Au的过氧化物酶样活性，在TMB/H₂O₂体系中，MoS₂/Au使溶液从无色变为蓝色，652nm处吸光度显著高于其他体系，且TMB稳定性和灵敏度最优，故选为显色底物。适配体结合后，MoS₂/Au催化活性略有下降，因适配体覆盖活性位点并产生空间位阻。

优化条件显示，pH=3.0（HAc/NaAc缓冲液）、35℃时催化活性最高，反应20分钟后吸光度趋于稳定。该条件下，MoS₂/Au催化效率最佳，为比色检测提供可靠信号基础。

通过稳态动力学实验计算MoS₂/Au的米氏常数（Km）和最大反应速率（Vmax）。以TMB为底物时，Km=0.17mM、Vmax=3.87×10⁻⁸mol/(L–s)；以H₂O₂为底物时，Km=1.20mM、Vmax=7.83×10⁻⁸mol/(L–s)。与其他纳米酶（如MoS₂纳米片、Au纳米颗粒）及辣根过氧化物酶（HRP）相比，MoS₂/Au的Km更低、Vmax更高，表明其对底物亲和力更强、催化速率更快，是高效的过氧化物酶模拟物，为传感器高灵敏度提供保障。

图4.动力学研究及检测性能

优化条件下，比色传感器检测AFB1的线性范围为0.10-100ng/mL，线性回归方程Y=0.0039X+0.161（R²=0.9987），检测限低至0.030ng/mL。耦合智能手机“ColorPicker”应用时，随着AFB1浓度升高，溶液颜色从浅蓝色逐渐变为深蓝色。通过提取RGB值计算B/G比值，在1-100ng/mL浓度范围内，B/G比值与AFB1浓度呈良好线性（R²=0.9975），检测限0.25ng/mL。与现有AFB1适配体传感器相比，该方法线性范围宽、检测限低，且可通过智能手机实现现场定量检测。

特异性实验中，AFB1组在652nm处的吸光度显著高于赭曲霉素A（OTA）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、万古霉素等干扰物组，证明传感器对AFB1具有优异特异性。抗干扰实验中，向含100ng/mLAFB1的体系中加入100ng/mL的无机离子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄²⁻等），反应吸光度与仅含AFB1的空白组几乎一致，表明该传感器在复杂离子环境中抗干扰能力强，可有效排除食品样品中常见杂质的干扰。

 本研究基于适配体与AFB1的特异性结合及MoS₂/Au纳米酶的优异催化活性，构建了poly(VHIm⁺Br⁻)@SiO₂/SSM-apt1-AFB1-apt2-MoS₂/Au“三明治结构”比色传感器。聚合物离子液体增强的硅胶气凝胶高孔隙、小孔径，既提供适配体结合位点，又减少基质干扰；MoS₂/Au纳米酶Km低、催化快，保障高灵敏度。

优化后，比色检测线性范围0.10-100ng/mL、检测限0.030ng/mL，耦合智能手机后线性范围1-100ng/mL、检测限0.25ng/mL，特异性与抗干扰能力优异。实际谷物样品加标回收率理想、基质效应弱。该方法实现AFB1的灵敏、快速、现场检测，为食品中霉菌毒素检测提供高效可行的新策略。

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.138917