【摘要】：真菌毒素可以引起人类癌症的发生，黄曲霉毒素B1(AFB1)是世界卫生组织认定的Ⅰ级天然致癌物质，黄曲霉毒素的污染带来的健康危害和经济损失已经成为备受关注的焦点问题。除此之外，以大肠杆菌0157：H7为代表的致病菌，除了对病人的健康乃至生命存在危害外，其带来的经济损失也极为严重。因此开展食品中致病菌和真菌毒素相关的研究工作具有重要意义和价值。


本论文从食品安全的角度出发，概述了食品样品中有毒有害物质的相关研究进展，开展了食品中的致病菌和真菌毒素的生物传感相关研究。主要包括以下研究内容：


(1)印刷叉指微电极结合了丝网印刷电极和叉指微电极两者的优势，灵敏度高，响应时间短，成本低，可以用来开发生物传感器检测致病菌。而且，基于印刷叉指微电极的这种检测用生物传感器目前未见报道。据文献调研得知，在细菌测试中，目前尚未有报道采用凝集素进行信号放大的相关研究。本研究基于自组装单分子层构建的印刷叉指微电极免疫传感器采用凝集素进行信号放大，实现大肠杆菌0157：H7的快速检测。在优化的实验参数下，免疫传感器可以检测低到102 cfu mL-1浓度的细菌，并且在102到106 cfu mL-1浓度范围内呈现线性相关。在检测牛肉样品时，检测限可以达到104cfu mL-1。包含孵育时间在内，总检测时间少于1 h。所构建的免疫传感器有望发展成简便、低成本和便携式的检测系统应用于多种致病菌的检测。


(2)商业大型电化学仪器灵敏性高，降噪模块技术先进，可整合多种电化学方法。然而，这些复杂和昂贵的仪器不适用于现场检测。低成本、可快速筛查使用的和避免复杂的数据处理过程的便携式、小型化电化学检测仪器的应用研究十分必要。本研究中，采用印刷叉指微电极开发高灵敏度的、快速响应和低成本的电化学传感器并用于检测大米中的黄曲霉毒素含量。结果显示，在优化参数条件下，免疫传感器的检测限低于限量标准。便携式阻抗仪的检测结果与大型电化学仪器的测试结果符合度较好。USB兼容的传感芯片卡槽的设计可以用来与便携式阻抗仪结合，发展完整的便携式阻抗检测系统。


(3)分离和纯化过程在实际的样品检测中发挥着巨大的作用，不论是常规色谱方法，还是传感器方法，如何简单快速的从植物油中提取到黄曲霉毒素，便成为研究的首要任务之一。研究中，制备了纳米Fe3O4颗粒，并开发了免疫磁珠进行AFB1的净化分离。经高效液相色谱-荧光检测器(HPLC-FID)方法确证，所开发的方法可以成功的应用于复杂食品样品中的真菌毒素的快速分离。所开发的纳米磁分离方法，对于植物油等复杂食品基质中黄曲霉毒素的分析有重要意义。


(4)当片状电极表面滴加液体进行孵育时，液滴覆盖的面积会因电极表面的疏水性等原因产生差异，这也往往导致信号的不规则变化。液滴覆盖面积对信号变化产生影响的系统研究缺乏。本研究选用了印刷叉指微电极作为片状电极的代表，研究了液滴覆盖面积对其电化学响应的影响。基于鸟巢理论的启发，采用三维打印技术，制作了不同尺寸的装置，并使用该装置量化的研究了液滴覆盖对电化学信号响应的影响。


结果表明，不同的覆盖面积对信号的影响显著。除此之外，我们设计了环形装置使液体覆盖面积固定，同时滴加液体的体积可调，有利于节省抗体等昂贵试剂的使用量，有利减少因液体挥发等导致的不稳定信号。基底设计方案采用软件重构完成，可根据实际需要适时调整，有实际的应用价值及推广意义。