真菌毒素要紧是由曲霉菌、青霉菌和镰刀菌发作拥有生物毒性的次级代谢产品。真菌毒素普及存正在于种种食物原料及其加工产品中。对人和动物无益的常见真菌毒素要紧有黄曲霉毒素B 1 （ AFB 1 ）、赭曲霉毒素A（OTA）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、T-2毒素、伏马菌素（FB）、玉米赤霉烯酮（ZEN）等。 荧光法是愚弄光映照某一物质后能发射响应该物质性格的荧光，对该物质举行剖判的步骤。

　　河南农业大学食物科学身手学院的卢美君、宋莲军*、河南省科学院同位素推敲完全限义务公司范家霖*等对基于荧光共振能量改变效应的荧光传感器正在真菌毒素检测中的运用举行了综述，旨正在为食物安然供应急速检测参考。

　　荧光信号发作改革是基于差异的荧光反映机理。常见的荧光反映机理有光诱导电子改变、内滤效应、荧光共振能量改变（FRET）、分子内电荷改变等，此中FRET效应道理简易、伶俐性高，是运用领域最广、最本原的一种反映机理。

　　FRET是一种基于偶极-偶极互相感化所导致的从胀励态供体到非胀励态受体的非辐射能量改变。正在该机理中，供体荧光团最初接收入射光胀励发作的能量，并将胀励能量改变到左近的发色团，即能量受体，供体能量削减，返回其电子基态或跃迁到低能级，荧光削减或者猝灭，荧光寿命缩短，量子产率下降。而受体接收供体发射的能量，荧光强度、荧光寿命增长，通过荧光光谱观测到供、受体荧光强度的蜕化。若能量受体只接收而不发射荧光，FRET效应只会诱导供体荧光猝灭。简易地说，供体的荧光强度比其独自存正在时低，而受体的荧光强度大大增长，正在此经过中没有光子出席，以是优劣辐射的。并不是存正在能量供体和能量受体就可能发作FRET效应，需求满意以下要求：供体的发射光谱与受体的接收光谱之间有较好的重叠（凡是恳求大于30%），但重叠面积过大会影响精度和安闲性；供体和受体之间的间距不大于10 nm，FRET发作的结果与供体和受体分子之间隔断的六次方呈反比，这使得FRET对隔断的细微蜕化至极敏锐，以是寻常通过缩短供体和受体分子之间隔断普及FRET发作的结果；供体发射偶极矩和受体接收偶极矩的相对取向，供、受体的偶极矩平行分散时的FRET结果要比两者互相笔直时高；供体和受体的分子间互相感化力需求足够强，本领使其成为FRET对。当能量受体为荧光物质时，供体的胀励光谱和发射光谱要划分与受体的胀励光谱和发射光谱没有重叠，避免供、受体同时胀励而发作假阳性信号。图1为FRET的机理示妄图。

　　荧光传感器是以荧光行为反映信号的光学生物传感器，要紧由发作荧光信号的荧光基团、识别目的剖判物的识别基团和毗连体3 个个别构成。识别基团通过毗连体与靶标互相感化惹起荧光基团信号发作改革，进而完毕靶标的检测。待测物质可能使荧光基团的荧光信号发作改革，或许通过紫表灯光下荧光信号的蜕化水平与被检测物质浓度的干系急速定量检测目的剖判物。定量剖判时，温度、pH值等境遇成分也会影响荧光的强度，以是需求对境遇成分举行优化和团结。荧光传感器对目的剖判物的反映形式要紧分为荧光加强、荧光猝灭和比率型荧光检测，此中加强型荧光传感器的运用最普及。荧光传感器最大的上风正在于采用性好、伶俐度高。

　　AFB1被以为是毒性最强的黄曲霉毒素，拥有肝毒性和致癌感化。基于量子点（QDs）的高量子产率、较强的光安闲性、大斯托克斯位移等性格，Zekavati等研发了一种基于FRET效应的加强型荧光传感器用于伶俐测定AFB1（图2a）。造备了QDs-AFB1抗体和罗丹明123（Rho123）标志AFB1-白卵白偶联物，此时编造中抗原/抗体复合物是安闲的，QDs和Rho123之间会发作猛烈的FRET效应。当AFB1参预时，会逐鹿代替Rho123标志的AFB1-白卵白，使得FRET效应被箝造，QDs的荧光强度收复。荧光强度的蜕化与AFB1浓度正在0.1～0.6 μmol/mL领域内呈线 mol/L。

　　比率型荧光传感器因为其内置校准效用，可能削减表界信号的作梗，从而受到更多的眷注。硫磺素T（ThT）是一种无标志荧光染料，化学安闲性好且荧光配景低，已被运用于构修荧光传感器。Fan Yaoyao等计划了一种无标志双发射荧光传感器定量检测AFB1（图2b），本钱尤其低廉。ThT和反式-2-[4’-(二甲基氨基)苯乙烯基]-3-乙基-1,3-苯并噻唑（DMASEBT）两种荧光探针划分行为能量供体和受体、嵌入适配体的B72行为逮捕探针，当AFB1存正在时会代替ThT和DMASEBT与B72连系，断绝FRET效应，使ThT和DMASEBT荧光强度下降，以是或许正在两个波所长侦察到对AFB1的荧光反映；该双发射传感器检测限为0.01 ng/mL，对AFB1拥有优异的采用性，可能用于检测繁杂的样品，为定量检测AFB1供应新思绪。

　　黄曲霉毒素中 AFB 1 的毒性最强，以是关于AFB 1 的限量准绳恳求要高于其他真菌毒素，所以，对检测 AFB 1 的传感器恳求尤其苛肃。正在实质样品检测中，基质作梗物的存正在会导致传感器伶俐度低浸，还需进一步提拔传感器的伶俐度，优化抗作梗才力。

　　OTA或许箝造肾脏内葡萄糖的天生和细胞内卵白质的合成，拥有肾毒性、肝毒性、免疫箝造和“三致”感化，被列为2B级致癌物质。因为单壁碳纳米角（SWCNHs）正在寻常情状下凑集合变成球形组织，这种组织能加强SWCNHs和单链DNA（ssDNA）之间的π-π互相感化，使得ssDNA吸附正在SWCNHs上。Guo Zhijun等遵照此计划了一种荧光加强型传感器检测OTA（图3a）：将适配体与荧光染料SYBR Gold连系，加强了SYBR Gold的荧光强度；正在没有OTA存正在的情状下，与SYBR Gold连系的适配贯通因为π-π堆叠互相感化吸附正在SWCNHs上，SWCNHs行为荧光猝灭剂会猝灭SYBR Gold的荧光；当存正在OTA时，吸附正在SWCNHs上的适配体构象发作改革，与SWCNHs散开，SYBR Gold的荧光收复，通过侦察荧光收复水平特异性检测OTA。

　　Tian Jiuying等将合成的胶体氧化铈纳米粒子和石墨烯量子点（GQDs）计划成与OTA适配体互补的探针DNA1@氧化铈纳米粒子和DNA2@GQDs（图3b）。氧化铈纳米粒子和GQDs会通过静电互相感化吸附正在沿途，发作FRET效应。编造中参预OTA适配贯通与探针连系，断绝FRET效应。因为OTA与其适配体的特异性亲和力，跟着OTA的参预，游离适配体渐渐削减，FRET效应渐渐收复，450 nm和360 nm波所长的荧光强度比值也会跟着OTA浓度的增大而增长。

　　上述检测步骤连系了荧光传感器和适配体的甜头，增长了检测的伶俐度和特异性，不过真正样品中基质繁杂、真菌毒素品种繁多且组织相同，会下降OTA与其适配体的特异性，增长检测的难度，这是目前检测OTA面对的要紧挑衅。

　　ZEN拥有非类固醇雌激素感化，可诱发作殖毒性和“三致”感化，而且或许箝造DNA和某些mRNA的合成。Sun Yuhan等计划了1 种由3 个组织域构成的多效用探针，此中富含C的5’端为模板合成银纳米团簇（AgNCs），行为能量供体；位于探针中部的适配体序列特异性识别ZEN；富含G的3’端可能明显普及AgNCs的荧光强度；以MIL-101（Fe）为前体物合成的Fe3O4/C行为能量受体，构修了加强型荧光传感器（图4a）：正在没有ZEN存正在时，能量受体通过π-π积聚互相感化吸附ZEN适配体，猝灭AgNCs的血色荧光；跟着ZEN参预到编造中，会与适配体变成ZEN/适配体复合物，导致能量供体与能量受体之间的π-π积聚感化力削弱，隔断渐渐增大，AgNCs的荧光分明加强。寻常与ZEN共存的真菌毒素对该荧光传感器的特异性影响较幼，可能有用削减很多潜正在成分的作梗。正在0.01～250 ng/mL的线 ng/mL。

　　Li Taihua等愚弄抗原-抗体之间的FRET效应检测ZEN：ZEN和ZEN抗体划分行为能量受体和能量供体（图4b），因为阳离子表表活性剂正在碱性pH值要求下固有的荧光本质，缓冲溶液采用碳酸氢钠并增添十六烷基三甲基溴化铵，使ZEN正在280 nm胀励波所长有最高的荧光强度。跟着剖判物浓度的增长，ZEN/ZEN抗体浓度增长，抗原/抗体发射强度比加强，基于荧光强度比的蜕化特异性检测ZEN。该编造可能正在20 min内杀青检测，不需求标志和洗涤。

　　ZEN普及存正在于粮食作物中，粮食中杂质较多，需求繁杂的预处罚，延迟了检测功夫并增长了检测本钱，现阶段荧光传感器还不行普及地用于多量量检测实质样品，还需进一步优化，鼓吹荧光传感器贸易化。

　　T-2毒素被以为是毒性最强的A型单端孢霉毒素，是很多作物中常见的污染物。T-2毒素因为对人和动物拥有心脏毒性、肝毒性、消化毒性等多编造毒性已受到普及眷注。此中影响生殖效用是T-2毒素最要紧的毒性。Khan等造备了一种聚丙烯酸@L-精氨酸@6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶-金纳米簇纳米颗粒（-AuNCs NPs)，PAA可能提防AuNCs的集合。聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）是一种水溶性阳离子凑集物，可能使AuNPs集合，还可能与ssDNA互相感化变成双链体。正在没有T-2毒素存正在的情状下，PDDA和T-2毒素适配体连系变成双链体，没有游离的PDDA与AuNPs互相感化，AuNPs不凑集合。因为FRET效应，分袂的AuNPs会猝灭-AuNCs NPs的绿色荧光；当T-2毒素存正在时，适配体与T-2毒素连系，游离正在编造中的PDDA使AuNPs集合，肉眼可能侦察到色彩的改革。集合的AuNPs对-AuNCs NPs的荧光影响较幼，跟着靶标浓度的增长，荧光渐渐收复（图5a）。溶液荧光信号的收复水平与参预毒素的浓度相合。该荧光加强型传感器检测的结果与商用ELISA之间没有明显分别。

　　DON是一种要紧由镰刀菌发作的B型单端孢霉烯族化合物，或许惹起恶心、吐逆，对人体发作普及的毒性感化。林前卫造备了ssDNA-UCNPs和MXene-Au复合纳米片划分行为RNA诱导得回性免疫编造中的能量供体和能量受体，DON适配体行为编造中的激活序列；当DON存正在时，会与适配体连系，箝造编造对ssDNAUCNPs的反式切割才力，导致上转换纳米粒子吸附正在纳米片上，发作FRET效应，惹起荧光猝灭。该步骤拥有杰出的采用性、重现性和抗离子作梗才力。

　　展青霉素（PAT）是一种要紧由曲霉菌和青霉属真菌发作的次级代谢产品，通常正在发霉的生果及其衍生生果产物中检测到，拥有细胞毒性、基因毒性和诱变感化。Deng Jiankang等采用两种组织性染料行为荧光探针，拓荒了一种基于适配体识别检测PAT的比率型荧光传感器（图5b）。因为Apt PAT 和cDNA合成的双链体（S1-S2）对核酸表切酶拥有抗性，当PAT不存正在时，SYBR Green I（SGI）染料会与双链体连系发出荧光；当PAT存正在时，优先与适配体连系，核酸表切酶感化于双链体，导致S1开释并与另一染料N-甲基中卟啉IX（NMM）连系，SGI荧光强度下降，NMM荧光强度增长，相对荧光强度与PAT浓度呈线性干系。

　　荧光传感器正在各种真菌毒素的检测中都显示出庞杂的潜力，但正在真正样品的检测中基质繁杂、真菌毒素品种繁多且组织相一概题目，或许会导致假阴性或假阳性结果，增长检测的难度，这关于检测真菌毒素是一种挑衅。

　　多种真菌毒素的连结显示会对生物体发作协同毒性效应。跟着荧光传感器身手的络续完整，一种荧光传感器可能同时检测多种真菌毒素。Suo Zhiguang等基于双交叉DNA纳米组织计划了一种用于同时检测OTA和AFB1的荧光传感器（图6a）：黑洞猝灭剂-2（BHQ-2）会与Cy3和Cy5发作FRET效应，导致Cy3和Cy5的荧光猝灭；用Cy3和Cy5划分标志OTA适配体和AFB1适配体。因为适配体关于靶标的亲和力更高，当OTA和AFB1存正在时，适配体优先与这两种真菌毒素连系，可能从荧光光谱图侦察到570 nm和670 nm波所长的荧光加强。这种加强型荧光传感器或许有用避免配景信号影响，而且或许完毕同时检测样品中的OTA和AFB1，检测限划分为0.005 8、0.046 0 ng/mL，该步骤为同时检测多种真菌毒素供应了思绪。

　　Chen Ruipeng等操纵8 个单链寡核苷酸构修出三维镊子纳米组织用于识别和检测OTA、ZEN（图6b）。其荧光强度的蜕化是因为Cy3、Cy5和BHQ-3、BHQ-2的FRET效应导致，当OTA和ZEN存正在时，独揽镊子开合的中央个别会与真菌毒素连系，减幼荧光团和猝灭剂之间的隔断，导致荧光猝灭，荧光强度可用于定量测定OTA和ZEN的浓度。

　　一种真菌可能发作一种或多种真菌毒素，以是可能同时检测食物中多种真菌毒素是至极需要的。上述步骤申明同时检测多种真菌毒素仍旧成为或许，为真正样品中多种真菌毒素同时检测供应思绪。不过真菌毒素分子组织相同，容易崭露假阴性或假阳性结果，还需普及检测的特异性。

　　综上所述，荧光传感用拥有采用性高、操作轻易、反映速率疾等诸多甜头。表1对差异类型的荧光传感器举行了比拟，此中加强型、猝灭型荧光传感器是基于单个荧光信号强度的改革，道理简易、易于构修、操作轻易，或许直观地侦察到荧光的蜕化，但简单信号改革容易受到境遇成分的影响，其伶俐度较低，容易发作偏差。比率型荧光传感器可能同时衡量差异波长下的两个荧光信号，通过荧光强度比值与目的物浓度的蜕化干系定量检测目的剖判物，或许下降浓度、光源强度等境遇成分的影响，荧光色彩可能跟着目的物浓度的蜕化而蜕化，完毕可视化检测，这对目的物及时监测拥有紧急意思。

　　本文中心先容了基于FRET效应的荧光传感器正在食物中常见真菌毒素检测的运用。基于FRET效应的荧光传感器或许正在紫表灯光下侦察到荧光色彩的蜕化，有帮于完毕可视化检测，且拥有操作简易、检测速率疾、样品消费少、不需求繁杂的处罚、确凿度上等甜头。微量真菌毒素就会对机体形成妨害，基于FRET效应的荧光传感器伶俐度高、采用性好，或许满意很多国度和监禁机构的最大限量准绳，正在真菌毒素的检测方面拥有宏壮的运用远景。但该检测身手照旧存正在极少题目。正在实质样品检测中，作梗物多、检测境遇繁杂，以是仍需普及荧光传感器的抗作梗才力。大无数荧光传感器仍处于试验室推敲阶段，将荧光传感器批量分娩，运用于市集又有待改善。跟着身手的络续前进，荧光传感器也会愈加完整和成熟，改日必会正在检测界限阐扬更大的感化。

　　本文《基于荧光共振能量改变效应的荧光传感器正在真菌毒素检测中的运用》泉源于《食物科学》2024年45卷11期293-300页. 作家：卢美君，王田林，李天歌，乔明武，马燕，黄现青，范家霖，宋莲军. DOI:10.7506/spkx0619-149. 点击下方阅读原文即可查看著作干系音讯。

　　为强化企业主导的产学研深度统一，鼓吹食物科研效率转化和任事地方经济财富，由宇宙糖酒会主办，北京食物科学推敲院、中国食物杂志社和中粮会展（北京）有限公司承办的“食物科技效率互换会”将于2024年10月29-31日糖酒会岁月正在深圳国际会展中央举办，以方今食物科技开展趋向和食物财富开展的中心科技需求为导向，针对食物财富开展面对的巨大科技题目，互换和模仿海表履历，为广漠食物科研事情家和分娩者供应新的思绪，指明开展偏向。