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孙大文院士在食品最顶级期刊综述基于SERS检测真菌毒素的最新进展

现代食品工程研究中心

2021-02-18 09:16

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华南理工大学孙大文院士在国际食品最顶级期刊(TOP1)发表综述,阐述基于表面增强拉曼光谱技术在检测农产品中真菌毒素的最新研究进展

Trends in Food Science & Technology

近日,华南理工大学孙大文院士在食品领域国际最顶级期刊(TOP1) Trends in Food Science & Technology (IF =11.077)在线发表题为“Fingerprinting and tagging detection of mycotoxins in agri-food products by surface-enhanced Raman spectroscopy: Principles and recent applications”的综述,系统阐述了基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术在检测农产品中真菌毒素的最新研究进展。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者,华南理工大学博士生伍智慧为第一作者,华南理工大学蒲洪彬副教授为第二作者。

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成果介绍

背景

真菌毒素是低分子量的次级代谢产物,通常由曲霉菌,镰刀菌和青霉菌产生。农业食品中的真菌毒素污染危害整个供应链的人类和动物健康,因此建立快速、准确的方法检测真菌毒素对食品安全保障至关重要。在优选的光谱方法中,表面增强拉曼散射(SERS)由于具有高灵敏度、快速、无损等优点,已成为检测复杂食品基质中痕量真菌毒素的一种有吸引力的技术。然而,对这一领域的相关研究进展很少被综述。

综述内容

拉曼光谱(RS)是一种振动光谱技术,是基于入射光和样品中分子之间的相互作用。与其他光谱方法相比,RS快速,灵敏,简单且对水无干扰。本文详细介绍了SERS增强机制(电磁场增强和化学增强),以及检测农产品中真菌毒素的SERS基底。胶体基底和固体基底是可用于SERS检测的常见材料,其中金纳米颗粒(AuNPs)和银纳米颗粒(AgNPs)是最传统且使用最广泛的SERS基底。另外,阐述了检测过程中的技术发展,包括SERS联用技术(例如微流控、薄层色谱等),指纹图谱法和SERS标签法以及光谱优化(例如化学计量学)。此外,还重点介绍了SERS不同方法在谷物、水果、乳制品、葡萄酒等农产品中痕量检测真菌毒素方面的最新应用,最后对SERS检测真菌毒素污染技术的局限性和发展前景进行了展望。

综述结论

SERS是一种快速、灵敏的检测痕量真菌毒素的技术。然而,制备用于真实食品样品现场定量分析的高性能SERS基底仍然是一个具有挑战性的科学问题。未来的研究应着眼于设计可靠的SERS基底,建立真菌毒素的SERS指纹库,开发合适的化学计量学方法等,以便尽早将SERS方法作为农业食品工业中检测真菌毒素污染的实用工具。

指纹图谱检测和SERS标签检测的示意图

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.013

专 家 简 介

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孙大文(Da-Wen Sun)教授,中国致公党中央委员,中国侨联特聘专家,国务院侨务办公室专家咨询委员会委员。欧洲科学院(欧洲人文和自然科学院)院士,爱尔兰皇家科学院院士,波兰科学院院士,国际食品科学院院士,国际农业与生物系统工程科学院院士,国际制冷科学院院士。国际著名期刊《Food and Bioprocess Technology》创刊者和主编。

荣获国际农业与生物系统工程委员会(CIGR)杰出奖,英国皇家机械工程师学会“食品工程师年度人物”,凤凰卫视“影响世界华人大奖”,国际食品保护协会“冷冻食品基金会冷冻研究奖”,国际工程与食品协会终身成就奖,“CIGR荣誉主席”等多项国际大奖,2015年至2020年连续六年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号。

在世界著名杂志和国际会议上发表了1000篇论文,出版专著17部,共有600多篇论文被SCI收录(Web of Science统计的学术h指数为104,SCOPUS统计的学术h指数为108,GoogleScholar 统计的学术h指数为122)。71篇论文入选ESI农学“高被引论文”,全球排名第一位(2020.01)。

2011年底起回到华南理工大学工作以来,迄今为止(2020年11月)在Web ofScience网站上可以检索到的文章中,共有209篇是以华南理工大学食品科学与工程学院作为第一作者单位的论文,其中高被引论文42篇,JCR一区论文157篇,影响因子大于6的65篇。高被引论文数占华南理工大学全校和食品科学与工程学院的比例分别为14%和45%。其中2篇入选中国百篇最具影响国际学术论文,为华南理工大学唯一入选的两篇论文。

授权中国发明专利63件,美英日等发明专利10件,申请国际PCT专利9项。2019年至2020年连续两年每年培养科睿唯安全球“高被引科学家”2人。荣获2014年度广东省科学技术奖一等奖(排名第二),2016年度教育部科技进步奖二等奖(排名第一),2018年度中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖(排名第二),2018年度广东省科技进步奖一等奖(排名第一),2020年度安徽省科技进步奖二等奖(排名第三)。

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