浅析分子印迹技术在食品添加剂检测中的应用

近年，随着食品种类的增多和消费者需求的不断提高，食品安全检测相关部门应积极采用更加行之有效的检测方法和技术，以保证食品安全。其中，食品添加剂的测定是食品安全检测中最主要的一项内容[1]。食品基质复杂，且食品添加剂种类繁多，存在交叉反应和互相影响的风险。因此，快速、准确地在食品基质中提取待测成分，是食品添加剂检测面临的挑战之一。分子印迹技术是在酶与底物作用原理基础上发展起来的新型分离技术，也被称为锁和钥匙模型，其具有特异性强和高亲和力的特点，被广泛应用于生物医学、环境和食品等复杂基质中痕量或微量成分的检测[2]。基于此，本文概述了分子印迹技术的原理和特点，分析了分子印迹技术在食品添加剂检测中的应用，以期为分子印迹技术在食品添加剂检测方面的发展提供参考。1分子印迹技术概述1.1分子印迹技术原理分子印迹技术是指在特定空间结构和结合位点上，获得与目标分子完全匹配的聚合物的制备技术，其原理在于模板分子与功能单体上的官能团相互作用，形成复合物，再通过交联剂将功能单体互相交联起来形成聚合物，将功能单体的空间位置固定起来。随后，移除部分或全部的模板分子，留下与模板分子在尺寸和形状上互补的空腔，这个空腔就可以作为模板分子的特异性结合位点[3]。1.2分子印迹技术的特点分子印迹技术在各领域发展迅速，主要是因为该技术在以下方面具有明显优势：①分子印迹技术具有可预定性，可以根据需求设定模板分子和相应的功能单体，制备相应的分子印迹聚合物。②所形成的聚合物具有特定的空间结构和结合位点，可以特异性吸附目标物质，有效避免背景干扰[4]。③分子印迹聚合物对于样品基质亲和力好，吸附容量高。④分子印迹聚合物稳定性好、可重复利用，既可以在水相也可以在有机相中使用。总之，分子印迹技术具有诸多优势，在食品添加剂检测中得到了广泛应用，其可作为固相萃取的填料、固相萃取涂层，也可制备成传感器，用于对复杂食品基质中痕量分析物的提取，以有效提高待测物的灵敏度和准确度[5]。2技术应用2.1防腐剂检测应用食品防腐剂能够防止由于微生物繁殖引起的腐败变质，延长食品保藏期。目前，常用的食品防腐剂主要包括苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、丙酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类等。杨泽琨等[6]利用分子印迹技术，以改性过的凹凸棒土为载体，苯甲酸作为模板分子，二乙烯吡啶作为功能单体，借助响应面法优化聚合条件，采用紫外－可见分光光度计，对苯甲酸进行定量分析。所制备的苯甲酸分子印迹聚合物，表现良好的特异吸附性能，且稳定性高、可重复使用。陈思等[7]将制备的羟基苯甲酸乙酯分子印迹聚合物，使用微量进样器和玻璃毛细管制备成固相萃取装置，并将该装置和气相色谱联用，实现了对目标物质定量分析。2.2着色剂着色剂又称为色素，是用以改善食品色泽的一类添加剂。根据其来源不同，可分为人工合成色素和天然色素。然而，人工合成色素具有一定毒性，GB2760—2014《食品添加剂使用标准》明确规定了它的使用限量。杨晶[8]以日落黄为模板分子，邻氨基酚为功能单体，在石墨电极表面，先通过电化学聚合形成分子印迹膜，再通过分子印迹修饰的电极测定日落黄，测定其含量在1.00×10-6～2.00×10-4mol·L-1范围内，线性良好，最低检出限为2.00×10-7mol·L-1。刘静静[9]在氨基化修饰的二氧化硅表面，聚合形成了赤藓红表面印迹膜，其吸附速度快，吸附容量达到29μg·mg-1，实现了对果汁中赤藓红的特异性吸附。2.3甜味剂甜味剂的主要作用是赋予食品甜味，改善食品的品质和风味。然而，食品甜味剂若过度添加，会危害人体健康，因此食品甜味剂的添加量要控制在规定范围内。徐琴等[10]采用悬浮聚合法，制备了分子印迹聚合物微球，将该微球作为填料，制备固相萃取小柱，用于食品中安赛蜜的提取和富集，并通过液相色谱法进行定量。结果表明，该吸附剂被成功应用于检测泡菜产品和葡萄酒中的安赛蜜。赵凇[11]在氨基化的硅胶表面制备了糖精钠分子印迹聚合物。该聚合物对糖精钠专一性好，最大吸附量达到8.965mg·g-1，重复利用5次后，回收率仍保持在80%以上。同时，赵凇将糖精钠分子印迹聚合物作为填料，制备成固相萃取小柱，对桃罐头、甜面酱、葡萄汁品进行提取，回收率为84%～118%。2.4抗氧化剂食品抗氧化剂能够延缓食品氧化变质，是一种提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂。当前，人工合成抗氧化剂由于抗氧化作用强、稳定性好和价格低廉，被广泛应用于食品中。因此，人工合成抗氧化剂的准确测定，对于保证食品安全具有重要意义。岳晓月[12]采用电聚合法，在经过纳米钯金合金/电化学还原氧化石墨烯复合材料修饰过的电极上，提取了原位聚合特丁基对苯二酚分子印迹膜，其线性范围在0.5～60μg·mL-1，检出限为0.046μg·mL-1。该电化学传感器结合了纳米材料、电化学技术以及分子印迹的优点，可以实现对特丁基对苯二酚的高效、准确识别。崔敏[13]研发的一种新型丁基羟基茴香醚分子印迹传感器，用于丁基羟基茴香醚的特异性检测，线性范围为9×10-8～7×10-5mol·L-1，检出限为7.63×10-8mol·L-1，具有良好的再现性和稳定性。2.5酸度调节剂酸度调节剂是用来维持或改变食品酸碱度的一类添加剂。酸度调节剂不仅可以调节食品的pH，还具有增加抗氧化作用，可以在一定程度上防止食品酸败。其中，酸度调节剂以有机酸和具有缓冲作用的盐最为常见。大多有机酸都是食品中的正常成分，因此安全性较高，使用也很广泛。孙培霞[14]以柠檬酸为模板分子，设计了基于分子印迹聚合物的色谱柱状电容型传感器，得出其线性范围为3.40×10-10～1.12×10-3mg，检出限为1.34×10-11mg。同时，测定果脯、糖果和饮料样品中的柠檬酸，回收率为97.1%～103.1%。2.6乳化剂乳化剂是一种食品添加剂，其主要功能是降低油水两相界面的张力，使油和水能够形成稳定的乳浊液。乳化剂在食品加工中起到了乳化、增溶、润湿、起泡等作用，在食品中的应用非常广泛。孙培霞[14]将合成的单硬脂酸甘油酯分子印迹聚合物置于两个由聚酰亚胺漆包裹的铜线电极中间，制备出一种新型的便携式电容传感器，检出限为3.71×10-9mg，线性范围为2.35×10-8～6.56×10-3mg。研究表明，该传感器灵敏度高，可用于实际样品的准确测定。2.7其他食品添加剂咖啡因是从茶叶或咖啡果中提炼的一种生物碱，有祛除疲劳、兴奋神经的作用，在食品生产中主要用于可乐型饮料及含咖啡饮料。邓慧芸[15]以纳米Fe3O4为载体，制备了咖啡因磁性表面分子印迹微球，结合纳米银比色法，实现了对饮料中咖啡因的快速分析，检出限为0.001mg·L-1。同时，邓慧芸将咖啡因磁性表面分子印迹微球用来脱除茶叶中的咖啡因，脱除率达到93.32%。3分子印迹技术存在的问题与展望虽然分子印迹技术具备高亲和性、特异性、可重复利用的特点，在食品添加剂检测领域得到了广泛的应用和研究，但是仍存在一些问题，制约了其进一步发展。①用于制备分子印迹聚合物的功能单体可选择性少，不能满足实际需求。②印迹聚合物中有许多识别位点，被包埋在聚合物内部，导致印迹聚合物吸附容量低。③大部分分子印迹聚合物主要在非极性介质中制备，会影响其在水溶液中的使用，导致水相识别中吸附率较差。④当前，分子印迹技术被应用于食品检测领域产业化的程度较低，不能满足大批量生产要求[16]。综上所述，对于分子印迹在各领域中的应用和研究，有待进一步加强。一方面，相关学者需要寻找新型的功能单体或者尝试多种功能单体混合使用，以