1. 研究背景

食品安全是關乎國計民生和國際聲譽的熱點問題，據市場監管總局對2018年第三季度食品安全監督抽檢情況分析統計，檢驗不合格的項目中，仍以超範圍超限量使用食品添加劑、微生物污染和農獸藥殘留超标三類問題為主。過量使用抗生素會造成大量的抗生素殘留在環境和動物體内，并通過食物鍊在人體内富集，造成抗藥性、過敏、人體菌落失衡等嚴重的安全問題，進而引發組織器官病變，人體免疫能力降低，嚴重者甚至可能造成藥物中毒、誘發癌變等，國際組織與各國食品安全管理部門均制訂了相應食品中抗生素的最高限量指标。例如，萊克多巴胺在我國農業部公告的《動物性食品中獸藥最高殘留限量》（第235号）中屬于在動物性食品中不得檢出。對食品中抗生素殘留進行快速、準确的分析是保障食品安全的一個重要的手段，也是抗生素合理使用的前提。

食源性緻病菌直接或間接污染食品及水源，人經口感染可導緻腸道傳染病的發生及食物中毒以及畜禽傳染病的流行，對人體健康具有巨大的威脅，對經濟貿易産生壁壘。因此，對食源性緻病菌進行快速高靈敏檢測是食品質量監控的重要環節和必要手段，保障食品安全和人民健康的迫切需求。

食品是一種複雜的基質，在檢測時會對分析信号的放大及傳感過程造成幹擾，導緻分析方法的準确性和靈敏度不高，因此，尋求零背景信号的傳感機制至關重要。基于此需求，陳翊平教授課題組構建了一種零背景信号磁生物傳感器，并将其用于獸藥殘留及緻病菌的高靈敏分析。

2. 相關研究工作：基于Mn(VII)/Mn(II)内轉化的零背景信号磁生物傳感器檢測獸藥殘留及緻病菌的研究

（1）研究方法

堿性磷酸酶(ALP)是免疫分析中應用極為廣泛的一種标記酶，同時ALP可以催化其底物（抗壞血酸磷酸酯）産生具有還原性的抗壞血酸(AA)，該AA介導的氧化還原反應可以實現MnO^4-向Mn²⁺的轉化，從而導緻T₂信号的改變。鑒于MnO^4-的強氧化性和AA的強還原性，ALP催化的氧化還原反應可以實現對AA的超靈敏響應。将Mn(VII)/Mn(II)作為信号讀出系統，結合免疫分析技術，構建了基于抗體-抗原識别的磁免疫傳感器，應用于獸藥殘留及緻病菌的檢測。

在該方法中，将堿性磷酸酶（ALP）作為一種免疫标記酶應用到該傳感器中，具體原理（圖5）如下：将ALP标記上識别相應獸藥殘留或緻病菌的抗體，将抗壞血酸酯作為ALP的底物，該ALP可以将抗壞血酸酯去磷酸化，進而轉化為具有還原性的抗壞血酸，而抗壞血酸可以将Mn(VII)轉變為Mn(II)，進而引起磁信号（T₂）從無到有的改變，T₂的改變量與待測樣品中食源性緻病菌呈正相關，這也是磁免疫傳感器檢測食源性緻病菌的基礎。

圖5 Mn(VII)/Mn(II)介導的磁免疫傳感器的原理圖

（2）實驗結果

本工作分别對獸藥（萊克多巴胺）殘留與食源性緻病菌（沙門氏菌）進行了定量檢測（圖6，圖7），分别研究了其靈敏度、線性相關性、特異性等，由結果可知，本傳感器在獸藥殘留與食源性緻病菌檢測方面具有良好的性能。在此基礎上，本工作對實際樣品進行了檢測，并與傳統的ELISA和HPLC-MS進行了方法學比對，結果表明，本傳感器在抗生素殘留檢測方面具有良好的準确性（圖8）。

圖6 Mn(VII)/Mn(II)介導的磁免疫傳感器用于檢測萊克多巴胺

圖7 Mn(VII)/Mn(II)介導的磁免疫傳感器用于檢測沙門氏菌

圖8真實樣品中萊克多巴胺殘留的檢測

（3）論文相關信息：

論文獲資助信息：National Natural Science Foundation of China (81671784) and the Fundamental Research Funds for Central Universities (2662019PY005)

通訊作者信息：陳翊平（E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.）

論文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acssensors.9b01349

審核人：陳翊平