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北京石油化工学院王浩团队 CEJ:基于Ln-BTC的一系列比色和自校准荧光传感器用于检测食品中的黄曲霉毒素B1
2025-01-20  来源:高分子科技

  黄曲霉毒素B1AFB1)是黄曲霉和寄生曲霉产生的次生代谢物,广泛存在于食品、饲料和草药中,对人类和动物健康构成严重威胁。AFB1的毒性极强,超过砷的68倍,是氰化钾的10倍,具有致突变、致癌、神经毒性、肾毒性和致畸性等多种危害。为应对AFB1污染,许多国家制定了严格的监管标准,如欧盟规定玉米中AFB1限量为5μg/kg,饲料中为20μg/kg。目前,AFB1的检测方法包括横向流动免疫分析(LFIA)、液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)、酶联免疫吸附试验(ELISA)和生物传感器等,但这些方法存在成本高、操作复杂、样品制备繁琐等问题。因此,开发一种低成本、高灵敏度且可靠的AFB1传感技术迫在眉睫。



  近日,北京石油化工学院王浩副教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表论文“A series of colorimetric and self-calibrated fluorescent sensors based on Ln-BTCs for detection of aflatoxin B1 in food”。该研究标志着纯镧系基配位聚合物(3D/1D-CPs-(1-3))首次用于AFB1的比色荧光检测。在543nm618nm处的发射峰强度与AFB1浓度呈负相关,而以425nm左右为中心的蓝色荧光强度则呈正相关,适合作为自校准荧光传感器。此外,3D/1D-CPs-(1-3)也可以引入PVDF中,得到一系列的混合基质膜(MMMs),在AFB1的荧光检测过程中仍显示颜色变化。更重要的是,3D-pCPs-(1-3)进一步证明了在茶叶和大豆粉的真实食品样品中识别AFB1的良好的准确性,揭示了它们在食品工业中的潜在应用价值,并提供了理论支持。


1. (a) 3D-pCP-1的三维框架; (b) 1D-npCP-11D带状结构; (c) 3D-pCPs-(1-5)(d) 1D-npCPs-(1-5)的模拟和实验粉末XRD谱图; (e) 3D-pCPs-(1-3)(f) 1D-npCPs-(1-3)的扫描电镜图像; (g) 3D-pCPs-(1-3)(h) 1D-npCPs-(1-3)FT-IR光谱。


  如图1所示,成功制备了有孔结构和无孔结构的两种样品。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等一系列表征手段,证实了目标样品的成功合成。


2. (a)3D-pCP-1/甲醇、(c)3D-pCP-2/甲醇和(e)3D-pCP-3/甲醇悬浮液的荧光发射光谱。(b) 3D-pCP-1(d) 3D-pCP-2(f) 3D-pCP-3I0/IAFB1浓度的S-V曲线。插图:分别在AFB1中混合前(左)和(右)混合后对应的3D-pCP-13D-pCP-23D-pCP-3254 nm紫外光下的彩色照片。


  通过荧光滴定实验研究了3D/1D-CPs-(1-3)AFB1的传感性能。3D-pCPs-(1-3)在几秒内对AFB1表现出快速荧光响应,颜色变化明显(图2b2d2f)。3D-pCP-13D-pCP-23D-pCP-3Ksv分别为2.0×10?1.4×10?2.6×10? M-1,检测限分别为19.4 ppb17.5 ppb24.1 ppb。相比之下,1D-npCPs-(1-3)具有更低的Ksv值和更高的检测线,表明有孔3D-pCPs-(1-3)AFB1的荧光检测具有更高的灵敏度。


3. (a) 3D-pCP-1@PVDF, (c) 3D-pCP-2@PVDF(e) 3D-pCP-3@PVDF混合基质膜的柔韧性; (b) 3D-pCP-1@PVDF, (d) 3D-pCP-2@PVDF(f) 3D-pCP-3@PVDF在紫外线照射下的荧光。(g) 3D-pCP-1、(h) 3D-pCP-2(i) 3D-pCP-3在不同浓度AFB1下的荧光照片。


  如图3a-f所示,3D-pCPs-(1-3)@PVDF在可见光下为白色薄膜,紫外灯下分别呈现均匀且明亮的红、绿、黄荧光,表明粉末PVDF分散良好。浸入不含AFB1的甲醇溶液中时,膜表现出强烈的颜色发射;向溶液中滴加AFB1,荧光颜色随浓度增加而变化(图3g-i),达到阈值时颜色显著改变。


4. 使用智能手机检测AFB1的示意图。AFB1浓度与(a) 3D-pCP-1@PVDF(b) 3D-pCP-2@PVDF(c) 3D-pCP-3@PVDF颜色变化的拟合曲线。插图显示了智能手机分析用254 nm紫外灯照明下传感系统的相应照片。


  图4展示智能手机对MMMs的荧光传感过程。智能手机捕获MMMs254nm紫外灯下暴露于不同浓度AFB1的荧光传感图像,手机上颜色识别应用程序将其转为RGB值,利用RGB比率确定AFB1浓度。该基于智能手机平台对AFB1具有较大的定量分析潜力,经茶叶、豆粉回收率测试及HPLC验证,3D-pCPs-(1-3)的荧光传感技术检测真实食品样本中的AFB1具有出色的准确性和可靠性。


  论文第一作者为北京石油化工学院新材料与化工学院2022级硕士生李俊颖,论文通讯作者为北京石油化工学院王浩副教授、聊城大学李允伍教授和河北北方学院李俊萱讲师。


  原文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159481


  下载:A series of colorimetric and self-calibrated fluorescent sensors based on Ln-BTCs for detection of aflatoxin B1 in food

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(责任编辑:xu)
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