综述:先进生物传感器在动物源性食品认证中的研究进展

【字体: 时间:2025年08月05日 来源:Critical Reviews in Food Science and Nutrition 8.8

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  这篇综述系统阐述了先进生物传感器(包括比色法、荧光、电化学和表面增强拉曼散射(SERS)传感器)在动物源性食品真实性鉴定中的应用。文章聚焦经济驱动掺假(EMA)问题,分析了生物传感器凭借操作简便、便携性强和超高灵敏度等优势,如何成为可靠现场检测的有效工具,并探讨了该领域当前挑战与未来前景。

  

Abstract

经济驱动掺假(EMA)已成为动物源性食品认证中的关键问题,其对消费者权益、健康安全、产业发展和宗教饮食构成严重威胁。传统检测技术难以满足便携化和高灵敏度需求,而新兴生物传感器凭借操作简易、设备便携和超灵敏等优势,正成为现场可靠性检测的重要工具。

核心检测技术

比色传感器通过肉眼可辨的颜色变化实现快速筛查,如金纳米粒子(AuNPs)聚集显色用于牛肉掺假检测。荧光传感器利用量子点(QDs)或荧光标记物,对鱼类物种特异性DNA序列实现10-12 mol/L级检测。电化学传感器通过电极表面阻抗变化识别猪肉中0.1%的马肉掺假,检测限达0.01 ng/μL。SERS技术借助纳米级"热点"效应,可同时鉴别多种动物源性成分的特征拉曼指纹谱。

关键识别元件

适配体(aptamer)和分子印迹聚合物(MIPs)因其高特异性被广泛采用。针对清真食品认证,基于单克隆抗体的免疫传感器可精准识别猪源IgG。CRISPR-Cas12a系统与电化学平台联用,通过非特异性ssDNA切割产生信号放大,使禽类成分检测灵敏度提升100倍。

应用场景拓展

便携式设备集成使检测突破实验室限制,智能手机耦合的微流控芯片可在15分钟内完成奶制品掺假分析。多元传感器阵列结合机器学习算法,成功实现七类海产品掺假模型的准确分类,准确率达98.7%。

现存挑战

复杂基质干扰仍是主要技术瓶颈,如肉类热处理导致的蛋白变性会影响抗体结合效率。标准化缺失导致不同研究数据难以横向比较,且多数传感器尚未通过大规模实地验证。宗教饮食认证还需考虑跨文化接受度问题。

未来方向

纳米酶催化信号放大系统和场效应晶体管(FET)生物传感器被视为下一代技术突破口。区块链与传感器联用有望构建从农场到餐桌的全链条追溯体系。微型化拉曼光谱仪与人工智能的结合,或将实现超市货架上的实时真伪鉴别。

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