粮食真菌毒素快速检测技术的最新进展

摘要：粮食真菌毒素是影响粮食安全和人类健康的重要因素。为了有效防控和管理粮食真菌毒素的风险，快速、准确的检测技术尤其关键。本文全面阐述了近年来粮食真菌毒素快速检测技术的最新研究进展，并侧重研究了免疫传感器、光谱方法和生物传感器等检测技术。在免疫传感器方面，电化学免疫传感器因其简单、快速、成本低和灵敏度高的特性，得到了研究者的青睐。

关键词：粮食真菌毒素; 快速检测技术; 免疫传感器; 光谱方法; 生物传感器。

引言

粮食真菌毒素作为一种自然存在的毒素，对全球粮食安全和人类健康形成了巨大的威胁。据统计，每年因食物毒素中毒的案例在全球范围内都有大量的报道，其中，真菌毒素就是主要的致病因素之一。因此，准确、快速地检测粮食中的真菌毒素，始终是我国粮食安全监测的重点任务之一，也是世界各国研究者努力探索的方向。

一、粮食真菌毒素的威胁与快速检测技术的重要性

（一）粮食真菌毒素对粮食安全和人体健康的影响

粮食真菌毒素是由多种真菌在特定环境条件下产生的次级代谢产物，广泛存在于谷物、油料、坚果及其制品中，对粮食安全构成严重威胁[1]。这些毒素具有高度的毒性，可以在较低浓度下对人和动物健康产生不利影响。人类通过食用受污染的粮食，会造成急性或慢性中毒症状，甚至引发肝癌、肾损伤及免疫系统等慢性疾病。一些真菌毒素如黄曲霉毒素、展青毒素和赭曲霉毒素A以其致癌性和致突变性在全球受到广泛关注。尤其是在发展中国家，由于缺乏完善的检测技术和防控措施，粮食真菌毒素的危害更加严重[2]。真菌毒素的存在不仅影响人类健康，还导致粮食和饲料的巨大经济损失。针对粮食真菌毒素的快速检测和监测显得尤为重要，有助于及时识别和管理粮食供应链中的风险，确保粮食安全和公众健康。筹备和发展创新的检测技术是应对粮食真菌毒素挑战的关键步骤，为构建更加安全可靠的粮食体系奠定基础。

（二）粮食真菌毒素检测技术的研究现状及发展

粮食真菌毒素检测技术的研究现状表现出技术多样化和精确化的趋势。传统检测方法如高效液相色谱和气相色谱因其高灵敏度和特异性而被广泛使用，但操作复杂且需要专业设备和人员。近年来，免疫传感器、光谱方法和生物传感器等新兴快速检测技术得到了显著发展。这些新技术在简化操作流程、缩短检测时间和降低成本方面具有潜在优势。随着科技进步，检测技术逐渐向高通量、多样化和现场即时检测方向发展，以应对粮食真菌毒素带来的安全挑战。

二、粮食真菌毒素快速检测技术的研究与进展

（一） 免疫传感器在粮食真菌毒素检测中的应用研究

免疫传感器在粮食真菌毒素检测中展现出显著的应用潜力，因其具备高灵敏度、快速响应和低成本等特点而受到广泛关注。电化学免疫传感器是此领域的重要技术之一，通过利用电极表面固定化的抗体与样品中的真菌毒素发生特异性反应，检测具有高选择性和灵敏度。近年来，纳米材料的引入进一步提升了电化学免疫传感器的性能，纳米金、碳纳米管等纳米材料因其优越的导电性和大比表面积，提高了电化学信号的放大效果。表面等离子体共振（SPR）免疫传感器也被用于真菌毒素检测，通过探测折射率的微小变化，实现了对目标物质的实时监测和分析。荧光免疫传感器则利用标记抗体上的荧光物质进行信号的放大和检测，该方法具有极高的灵敏度。尽管取得了一定进展，免疫传感器在实际应用中仍面临着特异性不足、抗体稳定性差和复杂基质干扰等问题，未来研究需关注提高抗体的稳定性和传感器的抗干扰能力，以满足实际检测需求。

（二）光谱方法在粮食真菌毒素检测中的应用研究

光谱方法在粮食真菌毒素检测中具有无损、快速、准确的优点，是近年来研究的热点。近红外光谱法利用不同波长的光照射样品，分析其吸收光谱特征以实现真菌毒素的检测，因其高效、无需复杂前处理的特性，被广泛应用于现场检测。拉曼光谱法凭借其独特的指纹图谱，能够对复杂粮食品进行高分辨率的毒素检测。表面增强拉曼散射技术的引入进一步提升了检测灵敏度。近年来，紫外-可见光谱法通过构建数学模型和校正因素，显著提高了真菌毒素识别的准确性。虽然光谱方法在快速检测中的应用前景广阔，但其结果的精确性和特异性仍需进一步优化[3]。研究者正致力于提高光谱检测系统的智能化程度，以便更好地适应实际检测需求，为粮食安全提供更可靠的保障。智能化数据处理软件和算法的开发也被认为是提高检测精准性的重要途径。

（三） 生物传感器在粮食真菌毒素检测中的应用研究

生物传感器在粮食真菌毒素检测中的应用研究近年来取得了显著进展。其核心原理是通过生物识别元件与信号转换器结合，快速准确地探测到毒素的存在。色度法和发光法为主要的检测方式，具有便携、高灵敏度和操作简便等优点，特别适合农田、储存及加工等不同环节的实时监测。这些方法的便携性和无需专业人员操作的特点，使其广泛应用于现场检测。技术应用中仍存在特异性和检测限的优化改进需求，未来有望通过多技术融合与智能化进一步提升检测性能[4]。

三、挑战与未来发展趋势

（一） 粮食真菌毒素快速检测技术存在的问题和挑战

在粮食真菌毒素的快速检测领域，尽管取得了显著的进展，但仍面临诸多挑战。检测技术在精度和特异性方面存在不足。某些快速检测方法虽然操作快捷，但容易出现假阳性或假阴性结果，影响检测的可靠性。这主要是因为复杂的粮食基质对检测结果的干扰尚未得到完全解决。检测方法的检测限仍需优化。目前市场上的一些方法难以检测低浓度的真菌毒素，特别是在毒素水平接近或低于安全标准限值时，检测的准确性受到限制。

（二） 多技术融合智能化和大数据分析技术在粮食真菌毒素快速检测的应用前景

通过整合不同的检测技术，可以显著提高检测的灵敏度、特异性及数据的可靠性。例如，结合免疫传感器和光谱技术，可实现多组分检测，提高检测通量并缩短分析时间。智能化技术的引入使得检测设备更加自动化和易于使用，减少人为操作误差。智能传感系统可以通过自适应学习优化检测参数，提高检测效率和准确性。基于人工智能的算法能够快速分析大量检测数据，从中提取有价值的信息，以支持决策。

大数据分析技术在真菌毒素检测中的应用尤为关键。通过对历史检测数据的深度分析，可以识别污染模式、预测风险趋势，并制定防控策略。大数据平台的建立可以实现数据的实时共享和交互，推动粮食安全检测从静态管理向动态监控的转变。多技术融合、智能化和大数据分析的应用，不仅有助于提高检测技术的可靠性和效率，还能在更大范围内推进粮食安全保障。

结束语

本次研究全面概述了近年来粮食真菌毒素快速检测技术的最新发展情况，通过对免疫传感器、光谱方法、以及基于移动设备的生物传感器技术的详尽研究，为实现粮食真菌毒素的有效防控提供了可行技术。尽管这些技术显著地提高了检测的精度、灵敏度、以及速度，但各种技术在精确度、特异性和检测限方面还存在局限性，需要更深入的研究和优化。

参考文献

[1]盛开.粮食及其制品中真菌毒素快速检测技术进展分析[J].食品安全导刊，2021，（30）：152-152.

[2]董燕婕，梁京芸，王磊，苑学霞，范丽霞，赵善仓.基于荧光生物传感器的真菌毒素检测方法研究进展[J].中国食物与营养，2020，26（02）：25-30.

[3]刘以晴，黄亚伟，王小庆，王若兰.粮食中真菌毒素快速检测方法研究进展[J].粮食与饲料工业，2023，（02）：66-71.

[4]许艳丽，孟慧琴，王宗奇，吕宁.生物传感器技术检测赭曲霉毒素A[J].质量安全与检验检测，2023，33（01）：28-32.