《食品科学》：成都理工大学李崇瑛教授：纳米酶在食品检测中的应用研究进展

随着食品安全事件的频频出现，食品安全问题已成为全世界共同面临的重大挑战，其不仅会对人类健康造成巨大危害，还会严重制约进出口贸易及工业发展。开发高效的食品安全精准检测技术对保障食品安全至关重要。气相色谱、高效液相色谱、气相色谱-质谱联用和高效液相色谱-质谱联用等色谱方法是当前食品安全监测中最常用的检测技术。虽然其具有灵敏度高、准确性好等优点，但也存在设备较为昂贵、耗时长、操作相对复杂、需要专业技术人员等缺点，无法满足食品生产、加工、流通和销售全链条实时有效监控的需求。因此，开发简单、准确、经济的现场快速检测技术引起了人们极大的兴趣。

纳米酶是一类具有天然酶催化性质的新兴纳米材料。因其相对天然酶具有稳定性高、成本低、可大规模生产、功能可设计和裁剪、易于修饰等独特优势，近年来在传感分析、生物医学、抗菌处理、环境保护等领域备受瞩目。成都理工大学材料与化学化工学院的李芙蓉和李崇瑛*与中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的王珊珊*等人综述了常见纳米酶材料的类型、类酶催化特征及机理，重点介绍了纳米酶传感器的原理及其在食品安全检测领域中的最新应用进展。并对其面临的挑战和未来的研究方向进行了展望，以期拓展纳米酶在食品检测技术方面的应用前景。

1、纳米酶类型及催化机理

依据其催化活性，可将纳米酶分为类过氧化物酶、类过氧化氢酶、类超氧化物歧化酶、类氧化酶和类水解酶等。纳米酶催化活性主要取决于表面电子转移过程。其中，贵金属纳米酶的催化活性源于其表面对底物的吸附、活化和电子转移，受材料尺寸、形貌、表面修饰物、pH条件等因素控制。与贵金属纳米酶不同，金属元素价态的改变对金属氧化物纳米酶催化活性起着决定作用。此外，研究者们开发了富勒烯、石墨烯、碳纳米管等碳基纳米酶，并采用掺杂技术和杂化技术，构筑了Co、Cu、N、Fe等金属/非金属掺杂碳基纳米材料以及血红素/石墨烯、纳米金/石墨烯、普鲁士蓝/碳纳米管等纳米杂化材料，提升了碳基纳米酶材料的催化性能，拓展了碳基纳米材料作为纳米酶在生物传感等方面的应用。与此同时，金属有机框架化合物由于其具有比表面积大、易于修饰、孔道多样、功能可调、富有不饱和金属中心等特点，也成为纳米酶领域的研究热点。

2、纳米酶在食品安全检测方面的应用

纳米酶作为天然酶的替代物，已成为食品检测领域研究热点之一。研究者们已开发出一系列基于金属氧化物纳米酶、贵金属纳米酶、碳纳米酶以及金属有机框架材料纳米酶等纳米酶材料的比色、荧光、电化学传感器用于食品检测。其检测模式主要包括目标物自身增强/抑制纳米酶催化活性、污染物调控纳米酶催化体系、纳米酶标记抗体等天然识别元件等。上述基于纳米酶构建的检测方法灵敏、快速、准确，在农药、兽药、真菌毒素、金属离子、违禁添加物、病原体等污染物的检测中均取得了良好的应用进展。

结语

纳米酶由于兼具天然酶的催化活性以及易于修饰、可裁剪性强、制备简单、可适用于极端环境、便于储存运输等纳米材料的独特优势，已在食品安全检测领域取得了突飞猛进的发展。虽然其应用有效克服了传统检测方法的不足，促进了食品安全检测技术的发展，但仍面临着诸多挑战。

为解决这些挑战可以从以下几方面着手：

1、通过材料设计、形貌、粒径、结构和组成调控、表面修饰、元素掺杂、材料复合等技术，模拟天然酶活性中心结构和微环境、精准控制催化位点、发挥复合材料协同效应，以丰富纳米酶种类并提高其自身催化性能。
2、发挥纳米酶易修饰的特点，引入分子印迹技术和核酸适配体等识别技术来提高纳米酶体系的特异性和选择性。
3、利用理论模拟和实验分析，结合物理化学表征手段和人工智能学习，深入探索纳米酶催化机理，对研究纳米酶结构组成和其功能构效关系，依据应用场景合理设计纳米酶功能、调控纳米酶活性，开发新型多功能纳米酶材料，实现复杂食品基质中的痕量污染物分析。
4、研究污染物与纳米酶相互作用机理，开发新的传感策略以拓宽纳米酶检测适用的目标物种类。

通信作者介绍

李崇瑛教授

成都理工大学材料与化学化工学院

先后任中国色谱学会理事、四川省色谱学会理事长、四川省分析测试学会副理事长、四川省质量技术监督局科学技术委员会专家咨询委员、四川省高科技产业化协会常务理事、成都市党外知识分子联谊会常务理事，成都理工大学材料与化学化工学院副院长。发表学术论文近百篇。获成都理工大学教学成果一等奖2项、二等三等奖多项。作为项目负责人已主持国际、国家、省部级科研项目10余项，其中政府间国际合作项目1项，国家自然科学基金面上基金项目2项、国家创新基金项目1项，中国科学院重点实验室基金项目1项，四川省高等学校科技创新团队建设计划项目1项，四川省重点科技攻关项目2项，四川省重点科学技术研究项目2项，四川省应用基础研究项目5项。

王珊珊副研究员

中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所

王珊珊，北京大学博士，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所副研究员。研究方向为新型纳米材料的设计及其在农产品质量安全精准检测技术方面的应用。近年来，主持国家自然科学青年基金、国家重点研发计划子课题、农业行业标准制定和修订项目多项省部级课题，发表SCI论文30余篇（其中第一/通讯作者13篇），获授权专利19项（第一发明人4项），获省部级奖励3项。

第一作者介绍

李芙蓉硕士研究生

成都理工大学材料与化学化工学院

以第一作者的身份发表文章2篇。主要研究分向为分析化学。

本文《纳米酶在食品检测中的应用研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷1期285-297页，作者：李芙蓉，向发椿，曹丽萍，邵勇，佘永新，郑鹭飞，金茂俊，金芬，王静，李崇瑛，王珊珊。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201105-058。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改：成都理工大学材料与化学化工学院李芙蓉；编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。