显微拉曼光谱仪应用之 | 实现对黄曲霉毒素B1的检测

黄曲霉毒素是一类由寄生曲霉和黄曲霉产生的有毒真菌毒素。其中，黄曲霉毒素B1（AFB1）是最常见且毒性最强的类型，对人体健康危害极大，因此建立灵敏准确的AFB1检测方法至关重要。

表面增强拉曼散射（SERS）是一种超灵敏、超快速的检测方法，在痕量化学物质检测中具有显著优势。本研究通过将UiO-66-NH?引入磁性微珠，开发出新型磁性金属有机框架材料（MMOFs），利用SERS技术实现AFB1的定量检测。

图1  AFB1检测用SERS适体传感器的制备流程示意图

图2.  (A) Fe?O?的扫描电子显微镜图像；(B) Fe?O? @UiO-66-NH?的扫SEM图像；(C) Fe?O? @UiO-66-NH?的能量色散X射线光谱；(D) UiO- 6-NH?, Fe?O?@UiO-66-NH?和Fe?O?的 XRD 图谱；(E) UiO-66-NH?, Fe?O?@UiO-66-NH?和Fe?O?的 FTIR 谱；(F)Fe?O?和Fe?O?@UiO- 6-NH?的磁滞回线（插图：Fe?O?@UiO-66-NH?在磁分离前（左）和磁分离后（右）的光学图像）

如图4A和D所示，随着混合比例的降低，SERS强度逐渐增强。当混合比例为1：3时，SERS强度达到最大值。因此，捕获探针与信号探针的最佳体积比确定为1：3；如图4B和E所示，经过60分钟孵育可获得最强信号，因此确定60分钟为最佳孵育时间；从图4C和F可以看出，随着竞争反应时间的延长，拉曼强度呈现逐渐减弱的趋势。当竞争反应时间达到60 min时，其SERS强度达到平台期，因此确定60 min为最佳竞争反应时间。

在最佳条件下，使用制备的SERS适体传感器研究了不同添加量AFB1的SERS强度（图5）。如图5A所示，SERS强度呈现逐渐随着AFB1浓度从10??增加到104ng/mL，检测灵敏度降低。选择4-MBA在1072cm?1处的明显拉曼峰来建立线性关系。如图5B所示，从10??到102 ng/mL的AFB1对数浓度与拉曼强度之间存在良好的线性关系。相关系数（R2）为0.9946，计算得出的AFB1检测限（LOD）为1.47×10?? ng/mL。本研究中制备的SERS适体传感器与大多数已报道方法相比，表现出更低的LOD和更宽的线性范围。

如图5C所示，计算得出相对标准偏差（RSD）为6.72%，表明所制备的适体传感器具有良好的重现性；如图5D和E所示，与空白对照相比，添加其他四种类似真菌毒素（100 ng/mL）后拉曼强度未出现明显降低。当存在AFB1（10 ng/mL）时，拉曼信号显著减弱。上述结果表明，所制备的SERS适体传感器对AFB1检测具有优异的选择性。

为进一步验证适配体传感器在真实样本中的适用性，研究人员通过向均质化玉米样品中添加三种浓度（0.01、0.1、1 μ g/kg）的黄曲霉毒素B1（AFB1）进行检测。如表1所示，三种不同品种的玉米样品均获得理想检测结果，回收率在93.8%至103.3%之间波动。该结果证实，所开发的适配体传感器可实际应用于真实样本中AFB1的检测。

表1 基于自制SERS适体传感器对真实玉米样本中AFB1的检测

本文成功构建了一种多功能SERS适配体传感器，利用Fe?O?@UiO-66-NH?-cDNA作为捕获探针和Au@4-MBA@AgNPs-Apt作为信号探针，实现了对AFB1的超灵敏检测。该传感器在检测AFB1时获得了从10??到102ng/mL的良好线性范围，检出限（LOD）低至1.47×10??ng/mL。此外，该SERS适配体传感器对AFB1在多种类似霉菌毒素中表现出高选择性。所构建的适配体传感器还成功应用于实际玉米样本中AFB1的检测，回收率在94.3%至103.3%之间。更重要的是，通过简单替换相应的适配体和cDNA，该SERS适配体传感器还可扩展用于其他目标分析物的测定。