利用太赫兹BIC超材料增强技术对黄曲霉素B1进行高灵敏度定量检测的研究

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Research on highly sensitive quantitative detection of aflatoxin B1 using terahertz BIC metamaterial-enhanced technology

黄曲霉毒素B1检测方法研究：基于太赫兹BIC超材料与FDTD设计的传感器，结合THz-TDS技术实现高灵敏度定量检测，LS-SVM模型检测限达2.04×10??μg/mL，为农产品快速无损检测提供新方案

　　

摘要

花生、玉米等作物在生产和储存过程中极易产生极具毒性和高致癌性的黄曲霉毒素。常见的黄曲霉毒素类型包括B1、B2、G1和G2，其中黄曲霉毒素B1的毒性最强，具有极强的肝毒性、致突变性和致癌性。长期摄入这种毒素可能导致严重的健康问题，如肝癌和免疫抑制。因此，开发一种高灵敏度、快速且无创的黄曲霉毒素B1检测方法至关重要。本研究基于太赫兹BIC超材料增强技术，探索了黄曲霉毒素B1的高灵敏度定量检测方法。根据电磁理论和时域有限差分（FDTD）方法，设计了一种连续介质（BIC）超材料中的束缚态结构，实现了对黄曲霉毒素B1溶液的超灵敏检测。不同浓度下黄曲霉毒素B1溶液的太赫兹增强光谱显示：在1.5 THz附近的传输峰幅度随浓度增加而逐渐减小，峰频率也以浓度依赖的方式向低频方向移动。利用偏最小二乘法（PLS）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）建立了黄曲霉毒素B1检测的定量模型。对比分析表明，LS-SVM模型的性能更为优异，其检测限可达2.04×10^-7 μg/mL。这项工作初步验证了利用BIC太赫兹超材料传感器结合太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术检测黄曲霉毒素B1溶液的可行性，为该方法提供了理论基础和新的检测方法，有助于实现农产品中黄曲霉毒素的快速、无损和高灵敏度检测。