黄曲霉毒素
B1
（
AFB1
）是黄曲霉和寄生曲霉产生的次生代谢物，广泛存在于食品、饲料和草药中，对人类和动物健康构成严重威胁。
AFB1
的毒性极强，超过砷的
68
倍，是氰化钾的
10
倍，具有致突变、致癌、神经毒性、肾毒性和致畸性等多种危害。为应对
AFB1
污染，许多国家制定了严格的监管标准，如欧盟规定玉米中
AFB1
限量为
5
μ
g/kg
，饲料中为
20
μ
g/kg
。目前，
AFB1
的检测方法包括横向流动免疫分析（
LFIA
）、液相色谱串联质谱（
LC-MS/MS
）、酶联免疫吸附试验（
ELISA
）和生物传感器等，但这些方法存在成本高、操作复杂、样品制备繁琐等问题。因此，开发一种低成本、高灵敏度且可靠的
AFB1
传感技术迫在眉睫。
近日，
北京石油化工学院王浩副教授团队
在《
Chemical Engineering Journal
》期刊上发表论文“
A series of colorimetric and self-calibrated fluorescent sensors based on Ln-
BTCs for detection of aflatoxin B1 in food
”。该研究标志着纯镧系基配位聚合物（
3D/1D-CPs-(1-3)
）首次用于
AFB1
的比色荧光检测。在
543nm
或
618nm
处的发射峰强度与
AFB1
浓度呈负相关，而以
425nm
左右为中心的蓝色荧光强度则呈正相关，适合作为自校准荧光传感器。此外，
3D/1D-CPs-(1-3)
也可以引入
PVDF
中，得到一系列的混合基质膜
(MMMs)
，在
AFB1
的荧光检测过程中仍显示颜色变化。更重要的是，
3D-pCPs-(1-3)
进一步证明了在茶叶和大豆粉的真实食品样品中识别
AFB1
的良好的准确性，揭示了它们在食品工业中的潜在应用价值，并提供了理论支持。
图
1. (a) 3D-pCP-1
的三维框架
; (b) 1D-npCP-1
的
1D
带状结构
; (c) 3D-pCPs-(1-5)
和
(d) 1D-npCPs-(1-5)
的模拟和实验粉末
XRD
谱图
; (e) 3D-pCPs-(1-3)
和
(f) 1D-npCPs-(1-3)
的扫描电镜图像
; (g) 3D-pCPs-(1-3)
和
(h) 1D-npCPs-(1-3)
的
FT-IR
光谱。
如图
1
所示，成功制备了有孔结构和无孔结构的两种样品。通过
X
射线衍射（
XRD
）、傅里叶红外光谱（
FT-IR
）和扫描电子显微镜（
SEM
）等一系列表征手段，证实了目标样品的成功合成。
图
2. (a)3D-pCP-1/
甲醇、
(c)3D-pCP-2/
甲醇和
(e)3D-pCP-3/
甲醇悬浮液的荧光发射光谱。
(b) 3D-pCP-1
；
(d) 3D-pCP-2
和
(f) 3D-pCP-3
的
I0/I
与
AFB1
浓度的
S-V
曲线。插图：分别在
AFB1
中混合前（左）和（右）混合后对应的
3D-pCP-1
、
3D-pCP-2
和
3D-pCP-3
在
254 nm
紫外光下的彩色照片。
通过荧光滴定实验研究了
3D/1D-CPs-(1-3)
对
AFB1
的传感性能。
3D-pCPs-(1-3)
在几秒内对
AFB1
表现出快速荧光响应，颜色变化明显（图
2b
、
2d
、
2f
）。
3D-pCP-1
、
3D-pCP-2
和
3D-pCP-3
的
Ksv
分别为
2.0×10⁴
、
1.4×10
⁴
和
2.6×10
⁴
M
-1
，检测限分别为
19.4 ppb
、
17.5 ppb
和
24.1 ppb
。相比之下，
1D-npCPs-(1-3)
具有更低的
Ksv
值和更高的检测线，表明有孔
3D-pCPs-(1-3)
对
AFB1
的荧光检测具有更高的灵敏度。
图
3. (a) 3D-pCP-1@PVDF, (c) 3D-pCP-2@PVDF
和
(e) 3D-pCP-3@PVDF
混合基质膜的柔韧性
; (b) 3D-pCP-1@PVDF, (d) 3D-pCP-2@PVDF
和
(f) 3D-pCP-3@PVDF
在紫外线照射下的荧光。
(g) 3D-pCP-1、(h) 3D-pCP-2
和
(i) 3D-pCP-3
在不同浓度
AFB1
下的荧光照片。
如图
3a-f
所示，
3D-pCPs-(1-3)@PVDF
在可见光下为白色
薄膜
，紫外灯下分别呈现
均匀且明亮的
红、绿、黄
色
荧光，表明粉末
在
PVDF
中
分散良好。浸入不含
AFB1
的甲醇
溶液中
时，
薄
膜表现出强烈的颜色发射；
向溶液中滴加
AFB1
后
，荧光
颜色
随浓度增加而变化（图
3g-i
），达到阈值时颜色显著改变。
图
4.
使用智能手机检测
AFB1
的示意图。
AFB1
浓度与
(a) 3D-pCP-1@PVDF
、
(b) 3D-pCP-2@PVDF
、
(c) 3D-pCP-3@PVDF
颜色变化的拟合曲线。插图显示了智能手机分析用
254 nm
紫外灯照明下传感系统的相应照片。
图
4
展示
了
智能手机对
MMMs
的荧光传感过程。智能手机捕获
MMMs
在
254nm
紫外灯下暴露于不同浓度
AFB1
的荧光传感图像，手机上颜色识别应用程序将其转为
RGB
值，利用
RGB
比率确定
AFB1
浓度。该基于智能手机平台对
AFB1
具有较大的
定量分析潜力，经茶叶、豆粉回收率测试及
HPLC
法
验证，
3D-pCPs-(1-3)
的荧光传感技术检测真实食品样本中的
AFB1
具有出色的准确性和可靠性。
论文第一作者为北京石油化工学院新材料与化工学院
2022
级硕士生
李俊颖
，论文通讯作者为北京石油化工学院
王浩
副教授、聊城大学
李允伍
教授和河北北方学院
李俊萱
讲师。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159481
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