纳米材料在食品添加剂检测中的应用

孙亚博

摘要：作为一类可以增添食物色、香、味的物质，食品添加剂已被广泛使用于食物加工生产中，同时食品添加剂的滥用也会带来一定的食品安全问题，因此需要开发简单、快速、灵敏的检测技术来对食物中食品添加剂含量进行检测。纳米材料由于其优异性能已经被用于食品添加剂的快速检测，本文将对纳米材料在食品添加剂的检测应用进行总结与探讨。

关键词：纳米材料;食品添加剂;检测

中图分类号：G4 文献标识码：A

食品添加剂在食品加工业中已经被广泛使用，目前，几乎所有的人工加工食品中都含有添加剂。在食物中添加食品添加剂不仅可以提升食物的口感，增强食品的外观，防止食物老化，一些食品添加剂还可以增加食物的营养价值。通常按功能可将食品添加剂分为着色剂、防腐剂、甜味剂、乳化剂、增稠剂等[1]。虽然食品添加剂有许多好处，但是不合理的使用会带来一些安全问题。例如在蛋糕、面包加工中使用大量的甜味素会导致癌症，在蔬菜、水果中加入的部分食品色素也含有大量的致癌性。

纳米材料作为一种新型材料，是处于在1～100 nm结构单元范围内的材料，具有高比表面积以及独特的光、电、磁及机械性能。目前在电子产品、化妆品、环境修复、能源储存及传感器等领域有着广泛的应用前景。由于其独特的光电性能，纳米材料已被用于传感器来检测食物中的添加剂[2]。

民以食为天，安全是食品消费的最低要求，食品安全问题关系重大，发展现代纳米材料及纳米技术用于食物中食品添加剂的检测对于保障食品安全有着非常重要的作用。本文将对当前主要纳米材料量子点（QDs）、石墨烯（GO）、纳米氧化物、金属有机骨架材料（MOFs）在食品添加剂检测中的应用简要概述。

一、量子点（QDs）

量子点是一种纳米粒子，具有优异的化学、物理和生物特性，其在纳米检测领域有着广泛的应用前景。量子点独特的电子结构及激发波带长等特点使其具有了荧光成像及生物传感功能，可用于分析食物中的添加剂成分。例如苏丹红Ⅰ作为一种染料可以改变食物的性质和外观，但苏丹红Ⅰ由于其属于偶氮染料，使其也属于严重的致癌物。Wang等人制备了Pd/Au CSNs和CdSe@CdS量子点作为生物信号探针，构建了用于检测苏丹红Ⅰ的超灵敏电化学发光传感器，基于该Pd/Au CSNs和CdSe@CdS QDs构建的检测方法稳定性好、灵敏度高，检测范围宽可从0.001 ng/mL到500 ng/mL，并且该传感器已经用于检测实际样品[3]。

二、石墨烯（GO）

石墨烯是一种新型的二维结构材料，被广泛应用于物理、化学、材料科学等领域。Palanisamy等报道了一种使用Pt纳米颗粒修饰的石墨烯复合物电极（graphene/β-CD）对食品中的苏丹红Ⅰ进行电化学检测，使用循环伏安法探究了其电化学行为，并且在检测苏丹红Ⅰ时有着极高的氧化响应电流。该石墨烯复合物已经使用对番茄酱、辣椒当中的苏丹红Ⅰ的检测[4]。Wang等制备了多孔石墨烯纳米片材料作为电极修饰材料用去电化学传感器检测食物中的着色剂苋菜红进行检测，石墨烯纳米片的引入有利于苋菜红吸附到电极表面，并且能提高电子的转移扩散，使其检测更加迅速，增强了传感器中苋菜红的电化学信号[5]。

三、纳米氧化物

纳米氧化物是非常常见的一类纳米材料，包含TiO2、ZnO、磁性Fe3O4等金属氧化物。纳米氧化物已经广泛应用于催化、冶金、吸附、储能及传感等领域由于其特殊的性质。例如二氧化钛由于其独特能带性质及电子结构，对光有着较强的响应能力，是一种常见的半导体光催化材料。纳米级氧化铁由于其粒径小、具有磁性、可回收等特点被用于吸附水中污染物。Heydari等将纳米级的氧化锌修饰与碳布中制备了一种电极材料应用于电化学传感器检测苏丹红Ⅱ与苏丹红Ⅲ[6]。多巴胺作为一种添加剂通常用于添加到动物饲料中，以增强肉类的肌肉含量，然而过多的多巴胺添入会增加精神疾病的风险，如帕金森症、精神分裂症等。Mustafa等人则使用CeO2纳米粒子对其进行了检测，发现多巴胺分子可以被CeO2纳米粒子氧化，氧化反应过程中发生的电荷转移过程可以在光谱上进行检测，进而可以推断食物中多巴胺的含量，此外研究者还将CeO2纳米粒子与TiO2纳米粒子进行了复合，复合后的材料可以电化学传感器对多巴胺进行检测，此方法化学信号强，灵敏度高[7]。Yeong等则使用Au纳米粒子固定于玻璃基底制作了化学传感器用于检测奶粉中的三聚氰胺，该传感器对三聚氰胺表现出了很高的灵敏度[8]。

四、金属有机骨架材料（MOFs）

金属有机骨架材料（metal-Organic frameworks，MOFs）是一种由金属离子和相应的有机配体通过一定配位方式链接而成的具有大量孔结构、大比表面积的多孔材料，被广泛用于气体储存与分離、催化、化学传感器等领域。其中UiO-66-NH2、NH2-MIL-53（Al）及 ZIF-8/NH2-MIL-53（Al），Al-MOF@Mo/Zn-MOF两种复合MOF，被成功用于检测动物食品中的四环素含量，发现MOF类材料在检测时均有良好的稳定性与灵敏度，并且该类材料可以进一步用于检测食品中的有机物[9]。此外由于MOFs材料的光学响应性能，许多其他类型的MOF也常用于食品添加剂的检测，例如使用ZIF作为萃取柱与高效液相色谱联用可以检测牛奶和水中的四环素含量。MOFs还可以作为吸附剂，吸附食物中的一些有机添加成分后在于其它技术如红外、色谱等联用来对添加剂含量进行检测。

食品安全问题是关系到人民生活健康的重要问题，需要加强对食品中添加剂的有效管理，把控好添加剂的使用。纳米材料因其独特的纳米尺寸特性、光电响应性能以成功应用于食品添加剂的检测，但由于食品添加剂范围广、含量波动大，未来还需要不断开发纳米材料以提高其检测灵敏度、稳定性及特异性使其更好应用于保障食品安全，发挥更大的作用。