1. 研究背景
食品安全是关乎国计民生和国际声誉的热点问题，据市场监管总局对2018年第三季度食品安全监督抽检情况分析统计，检验不合格的项目中，仍以超范围超限量使用食品添加剂、微生物污染和农兽药残留超标三类问题为主。过量使用抗生素会造成大量的抗生素残留在环境和动物体内，并通过食物链在人体内富集，造成抗药性、过敏、人体菌落失衡等严重的安全问题，进而引发组织器官病变，人体免疫能力降低，严重者甚至可能造成药物中毒、诱发癌变等，国际组织与各国食品安全管理部门均制订了相应食品中抗生素的最高限量指标。例如，莱克多巴胺在我国农业部公告的《动物性食品中兽药最高残留限量》（第235号）中属于在动物性食品中不得检出。对食品中抗生素残留进行快速、准确的分析是保障食品安全的一个重要的手段，也是抗生素合理使用的前提。
食源性致病菌直接或间接污染食品及水源，人经口感染可导致肠道传染病的发生及食物中毒以及畜禽传染病的流行，对人体健康具有巨大的威胁，对经济贸易产生壁垒。因此，对食源性致病菌进行快速高灵敏检测是食品质量监控的重要环节和必要手段，保障食品安全和人民健康的迫切需求。
食品是一种复杂的基质，在检测时会对分析信号的放大及传感过程造成干扰，导致分析方法的准确性和灵敏度不高，因此，寻求零背景信号的传感机制至关重要。基于此需求，陈翊平教授课题组构建了一种零背景信号磁生物传感器，并将其用于兽药残留及致病菌的高灵敏分析。
2. 相关研究工作：基于Mn(VII)/Mn(II)内转化的零背景信号磁生物传感器检测兽药残留及致病菌的研究
（1）研究方法
碱性磷酸酶(ALP)是免疫分析中应用极为广泛的一种标记酶，同时ALP可以催化其底物（抗坏血酸磷酸酯）产生具有还原性的抗坏血酸(AA)，该AA介导的氧化还原反应可以实现MnO4-向Mn2+的转化，从而导致T2信号的改变。鉴于MnO4-的强氧化性和AA的强还原性，ALP催化的氧化还原反应可以实现对AA的超灵敏响应。将Mn(VII)/Mn(II)作为信号读出系统，结合免疫分析技术，构建了基于抗体-抗原识别的磁免疫传感器，应用于兽药残留及致病菌的检测。
在该方法中，将碱性磷酸酶（ALP）作为一种免疫标记酶应用到该传感器中，具体原理（图5）如下：将ALP标记上识别相应兽药残留或致病菌的抗体，将抗坏血酸酯作为ALP的底物，该ALP可以将抗坏血酸酯去磷酸化，进而转化为具有还原性的抗坏血酸，而抗坏血酸可以将Mn(VII)转变为Mn(II)，进而引起磁信号（T2）从无到有的改变，T2的改变量与待测样品中食源性致病菌呈正相关，这也是磁免疫传感器检测食源性致病菌的基础。
图5 Mn(VII)/Mn(II)介导的磁免疫传感器的原理图
（2）实验结果
本工作分别对兽药（莱克多巴胺）残留与食源性致病菌（沙门氏菌）进行了定量检测（图6，图7），分别研究了其灵敏度、线性相关性、特异性等，由结果可知，本传感器在兽药残留与食源性致病菌检测方面具有良好的性能。在此基础上，本工作对实际样品进行了检测，并与传统的ELISA和HPLC-MS进行了方法学比对，结果表明，本传感器在抗生素残留检测方面具有良好的准确性（图8）。
图6 Mn(VII)/Mn(II)介导的磁免疫传感器用于检测莱克多巴胺
图7 Mn(VII)/Mn(II)介导的磁免疫传感器用于检测沙门氏菌
图8真实样品中莱克多巴胺残留的检测
（3）论文相关信息：
论文获资助信息：National Natural Science Foundation of China (81671784) and the Fundamental Research Funds for Central Universities (2662019PY005)
通讯作者信息：陈翊平（E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.）
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acssensors.9b01349
审核人：陈翊平
