《食品科学》：东南大学王进教授等：食品中花生过敏原分析检测研究进展：从传统方法到新型生物传感

花生富含维生素、蛋白质和不饱和脂肪酸等多种营养物质，能够被加工成各类食品，深受全球消费者青睐。然而，近年来花生过敏的患病率持续上升，由其引发的严重过敏反应在食物过敏相关事件中占比最高，且多发于生命早期，已成为多数发达国家面临的重大公共卫生问题。在美国，花生过敏是食物相关过敏休克及死亡的重要原因之一。此外，澳大利亚的相关研究表明，在已确诊的食物过敏事件中，花生致敏占比为38.6%；在未确诊的食物过敏事件中，该占比为30.6%。尽管花生过敏的整体死亡率不高，但是庞大的患者群体仍然给医疗系统和社会带来了巨大的经济和心理负担。

花生过敏原可通过摄入、吸入或皮肤接触等途径引起致敏或过敏反应，其免疫学机制属于免疫球蛋白E（IgE）介导的I型超敏反应。在致敏阶段，易感个体初次接触花生过敏原后，免疫系统被异常激活，产生特异性IgE抗体。该抗体能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的受体结合，使机体进入致敏状态。再次接触相同过敏原时，过敏原与细胞表面的IgE-受体复合物发生交联，激活细胞释放组胺等炎症介质，从而引发过敏症状。临床表现涵盖皮肤（如发红、瘙痒、皮疹）、呼吸道（如呼吸急促、打喷嚏、流鼻涕）和消化道（如恶心、呕吐、腹泻）等多个方面。部分高敏感个体即使暴露于极微量花生蛋白条件下也可能诱发严重反应，包括急性哮喘、过敏性休克乃至死亡。

目前，临床应对花生过敏的策略主要依赖于准确诊断和严格规避。诊断流程通常始于体格检查与病史询问，继而采用荧光酶免疫测定、皮肤点刺实验或口服食物激发实验等方法进行确认。然而，当前医学界尚未找到根治花生过敏的有效方法，口服免疫疗法等新兴治疗手段仍存在疗程长、疗效个体差异大及潜在不良反应等问题。因此，对于过敏患者而言，最有效的措施仍是严格避免食用花生及其相关制品。为保障过敏人群安全，许多国家和地区（如欧盟、美国、澳大利亚和新西兰）已要求食品生产企业对花生等过敏原信息进行强制标识。此外，在最新发布的GB 7718—2025《食品安全国家标准 预包装食品标签通则》中，我国也明确规定花生等八大类过敏原须在预包装食品标签上进行强制标识。然而，在食品实际生产过程中，仍可能因交叉污染或标签误用等情况导致过敏原信息未被准确标注。例如，2010年至2019年期间，澳大利亚和新西兰的食品召回事件中，高达40%源于过敏原标签错误。这暴露了单纯依赖标签管理的局限性，未申报的过敏原可能被引入食品中，对过敏人群构成长期且潜在的健康威胁。

因此，在缺乏有效治疗手段且标识管理存在实际漏洞的背景下，开发灵敏、准确且经济可行的花生过敏原检测方法具有重要现实意义。这类技术不仅是保障全供应链食品安全、强化合规监管的重要工具，也是构建过敏人群友好型社会、降低公共健康风险不可或缺的技术基石。本文旨在填补在系统对比传统与新兴检测技术以及深入剖析致敏蛋白结构特征与检测性能关联方面的研究空白，为开发下一代高灵敏度、高特异性的花生过敏原检测技术提供系统的理论参考。东南大学公共卫生学院的王进*、唐亚杰、张丽丽等对花生主要过敏原蛋白（如Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3和Ara h 6）的结构特征与致敏机制进行系统综述，并对比分析传统方法如酶联免疫吸附测定（ELISA）、聚合酶链式反应（PCR）及质谱技术与新兴生物传感技术如表面等离子共振（SPR）、表面增强拉曼散射（SERS）、荧光与电化学传感器在花生过敏原检测中的研究进展与应用特点，以期为开发高灵敏度、高特异性且适用于现场快速筛查的检测技术提供系统参考。

01

花生中的主要过敏原

根据国际免疫学会联合会过敏原命名小组委员会的注册数据，目前已有18种花生过敏原蛋白被正式命名。这些过敏原可根据其蛋白家族分为以下几类：Cupin蛋白（Ara h 1、Ara h 3）、2S清蛋白（Ara h 2、Ara h 6、Ara h 7）、肌动蛋白（Ara h 5）、病程相关蛋白（Ara h 8）、非特异性脂质转移蛋白（Ara h 9、Ara h 16、Ara h 17）、油质蛋白（Ara h 10、Ara h 11、Ara h 14、Ara h 15）、防御素（Ara h 12、Ara h 13）以及亲环素（Ara h 18）。其中，Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3和Ara h 6是研究最为深入、与临床过敏反应关联最密切的4种主要过敏原，其结构特征与抗原表位分布如图1所示。其致敏性强度依次为Ara h 2≈Ara h 6＞Ara h 1＞Ara h 3。

Ara h 2与 Ara h 6同属2S清蛋白家族，二者氨基酸序列同源性超60%。如图1b、c所示，Ara h 2由酸性亚基和碱性亚基通过二硫键连接构成，包含10个独立的IgE结合线性表位，存在Ara h 2.01和Ara h 2.02两种亚型。Ara h 6分子质量约为15 kDa，其结构与Ara h 2高度相近，两者均含有6个保守半胱氨酸残基形成的3对二硫键，进而形成稳定的β-桶状核心结构。这种紧密的折叠方式使它们能够抵抗胃肠道消化酶的降解，并对热加工处理表现出显著的稳定性。有研究表明，约84%的花生过敏反应由Ara h 2和Ara h 6引发，其强致敏性主要归因于稳定的空间结构所暴露的持久性抗原表位，以及优异的抗消化和抗热加工特性。

Ara h 1作为花生中含量最丰富的贮藏蛋白之一，约占花生总蛋白含量的12%～16%。作为Cupin超家族成员，Ara h 1参与约90%的花生过敏反应。如图1a所示，Ara h 1以同源三聚体形式存在，通过疏水相互作用和氢键维持其稳定的三级结构，进而组装为高度对称的四级结构。这种三聚体构象使得部分抗原表位隐藏于分子内部的疏水核心区域，其中既包含线性表位，也涉及依赖空间构象的构象表位。此外，Ara h 1分子富含脯氨酸和谷氨酸残基，可形成稳定的螺旋-转角-螺旋结构，该结构具有较强的抗降解特性，常规烹饪处理及胃蛋白酶消化难以有效破坏其构象，从而增强了其致敏性。

Ara h 3是另一重要的花生过敏原，占花生总蛋白含量的5%～15%。该蛋白通过二硫键连接形成异源二聚体，并进一步通过疏水作用和离子键组装成热稳定的六聚体结构。如图1d所示，这种多聚体构象使其抗原表位大量暴露于分子表面，加之密集的二硫键网络赋予的稳定特性，使其成为主要的花生过敏原之一。

花生致敏蛋白与其他坚果、种子和蔬菜蛋白存在广泛的交叉反应性，这主要源于不同物种间过敏原蛋白序列的高度同源性。此类交叉反应性显著增加了花生过敏患者饮食管理的复杂性。因此，建立针对Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3和Ara h 6等主要过敏原准确且高效的检测方法，已成为保障食品安全、降低过敏风险以及保护敏感人群健康的迫切需求。

02

花生过敏原的传统检测方法

花生过敏原的精准检测是食品过敏原风险管理的核心环节，其性能通常以灵敏度、特异性等关键指标进行评估。因此，开发高效、准确的检测方法至关重要。传统的花生过敏原检测技术主要基于蛋白质或核酸的识别与分析，可分为免疫学法、核酸分析法和质谱分析法3大类（表1）。

2.1 基于免疫学的检测方法

免疫学检测方法的核心在于抗原与抗体之间高特异性的结合反应。该技术利用抗原表位与抗体可变区的精准识别，通过信号放大系统检测免疫复合物，进而实现目标物的定性与定量分析。在花生过敏原检测领域，ELISA与LFA是两类应用最广泛的技术。

2.1.1 ELISA

ELISA是食物过敏原定量检测中应用最为广泛的技术之一，目前已开发出多种针对花生过敏原的ELISA方法及商用试剂盒。近年来，纳米抗体因其优异的热稳定性、溶解性、亲和力与特异性受到研究者青睐。Hu Yaozhong等通过花生总蛋白免疫筛选，获得了特异性纳米抗体，并基于此构建了ELISA方法。该方法在0.2～10.6 μg/mL范围内线性良好，检出限达53.13 ng/mL，在实际样品中回收率为93.8%～114.7%。此外，基于IgE表位抗体的ELISA技术为体外评估食物致敏性提供了新途径。如图2所示，Yan Yan等利用杂交瘤与表位疫苗技术，制备了针对Ara h 2主要IgE表位的单克隆抗体及针对12个表位的多克隆抗体，分别作为捕获抗体（Cab）与检测抗体（Dab），建立了IgE表位特异性抗体（IgE-EsAbs）检测体系。该方法灵敏度高（检出限为0.98 ng/mL），在10种复杂食品基质中回收率为79.00%～120.78%，且检测结果与患者血清IgE评价结果具有良好相关性。然而，ELISA方法仍存在明显局限性，如对抗原纯度要求高、前处理步骤繁琐、耗时长、成本较高，不利于快速现场检测，且操作复杂性可能引入误差，影响结果准确性。尽管如此，ELISA因其成熟的标准化流程和较高的准确性，仍广泛应用于食品生产企业内部的原料筛查、成品抽检以及监管机构的实验室定量分析，尤其适用于对检测结果有法定认可需求的场景。

2.1.2 LFA

LFA因其低成本、操作简便、检测快速等优势，成为ELISA的重要替代技术，适用于现场快速筛查。Wen等利用Ara h 1标记的脂质体纳米囊泡作为检测探针，通过竞争免疫反应实现目标物的定量分析：样品中的Ara h 1与标记脂质体竞争结合检测线上固定的抗Ara h 1抗体，依据信号强度变化实现检测。该方法在158～2 000 μg/g范围内呈现良好线性关系。然而，传统LFA对复杂基质中痕量目标的检测灵敏度有限，制约了其实际应用。为提升性能，可采用纳米材料作为信号增强载体。Yin等开发了基于免疫磁性纳米颗粒（IMNP）的LFA方法，用于检测加工食品中的Ara h 1，其在5.625～56.250 mg/kg范围内可实现定量分析，并在42种实际样品检测中表现出高灵敏度（95%）和特异性（100%），与美国官方分析化学师协会认证的ELISA试剂盒结果一致性达97.6%。尽管已有显著进展，当前LFA技术在检测灵敏度方面仍需进一步提升。此外，其试剂稳定性易受环境因素（如温度）影响，可能导致检测结果偏差。因此，未来应致力于优化信号放大策略与提高试剂稳定性，以拓展LFA在不同场景下的应用潜力。

2.2 基于核酸的检测方法

基于核酸的检测技术以碱基互补配对原则为基础，通过设计特异性引物或探针与目标DNA序列结合，并利用PCR、环介导等温扩增（LAMP）等技术对结合产物进行扩增与检测，从而实现目标核酸的定性与定量分析。

2.2.1 PCR技术

PCR技术因高灵敏度和强特异性而被广泛应用于花生过敏原的检测。尽管该方法不直接检测过敏原蛋白，但通过筛选特异性引物可在复杂食品基质中有效减少交叉反应，避免假阳性结果，提高检测准确性。实时荧光定量PCR通过引入荧光信号实时监测扩增过程，将DNA的指数扩增转化为荧光强度变化，结合特异性探针（如TaqMan）和系统优化的反应条件，能够显著提升检测的灵敏度和特异性，实现痕量核酸的精准定量。Sanchiz等以Ara h 6编码序列及3种叶绿体标记物（mat k、rpl16和trnH-psbA）为靶标建立实时PCR方法，其中基于mat k的方法灵敏度最高，检出限达100 mg/kg。

数字PCR（digital PCR，dPCR）作为新一代核酸定量技术，在检测精度和灵敏度方面优于传统PCR，近年来受到广泛关注。该技术通过将反应体系物理分割为数千至数万个微反应单元，从而实现单分子水平的扩增与检测。在扩增结束后，基于泊松分布统计原理对阳性与阴性微单元进行计数，无需标准曲线即可完成目标核酸的绝对定量。这一特性使dPCR在面对痕量目标或复杂基质样本时仍能保持优异的准确性与重现性。Eischeid通过系统优化反应条件，建立了用于花生过敏原检测的dPCR方法，其检出限达到0.7～0.9 copies/μL，相当于每个反应0.05 pg DNA。dPCR系统展现出与实时荧光定量PCR相同甚至更高的灵敏度，并且其精度有所提高。尽管如此，dPCR技术目前仍面临仪器设备昂贵、操作成本较高的问题，这在一定程度上限制了其在实际检测场景中的大规模应用。因此，实时荧光定量PCR更适用于大规模样本的快速筛查和常规监测，而dPCR则在需要极高精度的痕量检测、标准物质定值及方法学验证等实验室研究中具有独特优势。

2.2.2 LAMP技术

LAMP技术因其操作简便、成本低廉且反应快速等优势，近年来在花生过敏原检测领域展现出应用潜力。该技术能够在恒温条件下，通过一组特异性引物和链置换DNA聚合酶实现靶标核酸的高效扩增。Liu Yongxin等建立了一种基于环状荧光探针的LAMP方法，用于检测花生过敏原编码基因Ara h 6，其在10～107 copies/μL浓度范围内呈现良好的线性关系，变异系数小于0.05，表现出优异的特异性和重复性。

随着微流控技术的发展，LAMP与微流控芯片相结合的检测方法因其便捷性而受到关注。Yuan Dan等开发了一种集成LAMP与微流控芯片的比色检测平台，可实现花生、芝麻和大豆3种过敏原的同时检测。当样品中存在目标过敏原时，芯片相应反应孔呈现粉红色，否则保持浅棕色，该方法检出限达0.4 ng/μL，且具有良好的特异性。

然而，LAMP技术仍面临一些挑战。其引物设计复杂度高，若引物与其他过敏原同源序列存在交叉匹配，易导致假阳性结果，影响检测准确性。此外，LAMP引物设计尚缺乏标准化流程，多依赖经验性尝试和反复验证，这在一定程度上限制了该技术的推广应用。未来研究需致力于建立更规范的引物设计准则，以提升其在过敏原检测中的实用性与可靠性。

2.3 基于质谱的检测方法

基于质谱的检测技术凭借高灵敏度、优异的分辨率和高通量能力，在食品过敏原分析中发挥着重要作用。目前，针对花生过敏原的特征性肽段已建立了多种质谱检测方法。Vandekerckhove等基于LC-MS/MS结合优化的提取与酶解流程，建立了辣椒中微量花生过敏原的检测方法。通过高分辨率质谱筛选花生标志肽，该方法检出限达到24 mg/kg。质谱技术的另一显著优势在于能够实现多组分同步检测，Boo等开发的多反应监测方法可同时定量食品中的花生、鸡蛋和牛奶过敏原，线性范围为5～500 mg/kg，并在糖饼干等复杂基质中表现出良好的准确性。然而，传统LC-MS/MS方法通常需要4～24 h完成蛋白质酶解，且复杂食品基质中的脂质、色素等非蛋白成分往往需要通过固相萃取预纯化和浓缩目标肽，显著延长了检测时间。为提高检测效率，Torii等采用悬浮捕集柱与在线自动固相萃取系统联用技术，建立了针对7种过敏原的快速筛查方法。该方法将前处理时间缩短至2 h，显著增强了目标肽的信号强度，且对花生过敏原的检出限低于1 mg/kg。

尽管质谱技术具有高灵敏度和高特异性，但其实际应用仍面临诸多挑战，包括检测周期较长、前处理过程复杂、仪器成本高昂以及对专业操作人员的依赖等。当采用稳定同位素标记肽段作为内标时，其定量准确性易受pH值、温度等实验条件的影响，上述因素共同制约了该技术在实际检测场景中的广泛应用。

03

花生过敏原的新兴生物传感检测方法

生物传感器是近年来发展迅速的一类新型检测技术，具有操作简便、响应高效、高特异性和优异灵敏度等优势。该技术通过换能器将生物识别元件（如抗体、适配体、DNA、细胞等）与不同目标物之间的特异性相互作用转化为可测量的信号，进而实现对目标物的定量或半定量分析。此外，生物传感平台具备实现可视化与自动化检测的潜力，因而在复杂食品基质中有害成分的检测方面展现出广阔应用前景。基于上述优点，生物传感技术已在花生过敏原的快速检测中得到广泛应用。表2总结了应用于花生过敏原检测的新兴传感检测方法。

新兴生物传感技术凭借其独特优势，正逐步拓展其在花生过敏原检测中的应用边界。SPR和SERS技术更侧重于实验室环境下的高灵敏、实时动态分析；荧光生物传感器在便携式设备与复杂基质快速检测中展现出潜力；而电化学生物传感器则因其设备简单、易于集成和现场部署，在现场快速检测和在线监测领域备受关注。不同传感策略的选择需综合考虑检测需求、基质复杂度和使用环境。

3.1 SPR生物传感检测方法

SPR是一种用于检测金属表面折射率变化的光学分析技术。当具特定波长的光以特定角度入射至金属表面时，反射光强度会达到最小值。在目标分子存在的情况下，其与金属表面结合所引起的质量变化会导致反射光强度发生相应改变。该方法能够实时监测目标分子与固定于传感器表面的抗体之间的动态结合过程，具备灵敏度高、检测速度快等优势，可在较短时间内完成检测，且无需对样品进行复杂的标记处理。相较于抗体，适配体因其尺寸更小、稳定性更高、可通过化学方法合成，且在标记后仍能保持良好亲和力等优点，在SPR生物传感器的开发中展现出替代抗体的潜力。Tran等使用8轮毛细管电泳-指数富集配体系统进化技术（SELEX）筛选获得多种适配体，并选取解离常数为353 nmol/L的适配体用于构建SPR生物传感器。该方法可有效区分食品基质中不同浓度的Ara h 1，检出限低至75 nmol/L。然而，在复杂食品基质检测中，蛋白质、脂质等成分易非特异性吸附于传感界面，导致背景信号升高和检测准确性下降。虽然样品前处理可部分缓解此问题，但其操作繁琐、耗时长，限制了检测效率。因此，开发抗污染传感界面成为提升SPR实用性的重要策略。Xia Yinqiang等开发了一种带有分层两性离子肽的防污表面SPR，具有出色的防污性能和超低的蛋白吸附水平（＜5 ng/cm2），在0.5～20.0 μg/mL范围内能实现对花生过敏原的特异性检测，在实际样品检测中的回收率为98.2%～112%，展现出良好的实际应用潜力。

尽管SPR技术具有实时、无标记和高灵敏度等优势，其进一步发展仍面临传感器成本高、长期稳定性不足以及难以实现高通量检测等挑战。未来研究应致力于开发低成本、高稳定性的传感芯片，并推动其向多通道、自动化检测系统发展，以拓展其在复杂食品基质中的实际应用。

3.2 SERS生物传感检测方法

SERS是一种基于分子振动光谱的指纹识别技术，能够提供待测物质的特征性光谱信息。其信号增强机制主要来源于SPR引发的电磁增强。当拉曼报告分子与等离激元纳米结构之间的距离发生变化时，SERS信号强度会产生显著变化（距离增大时信号减弱，距离减小时信号增强）。特别是在金属纳米颗粒之间的间隙或尖端等区域，局域电磁场会相互耦合形成“热点”，使拉曼信号显著增强。得益于操作简便、灵敏度高、便于携带以及可实现无损检测等优势，SERS技术已在食品安全检测领域展现出广阔的应用前景。然而在花生过敏原检测领域，目前报道的SERS相关研究较为有限。Gezer等首次开发了一种基于可生物降解的金/玉米醇溶蛋白膜的SERS检测平台，结合主成分分析，实现了对Ara h 1的精准定量检测。该方法能有效区分不同浓度的Ara h 1，检出限达0.14 mg/mL。该研究为SERS在过敏原检测中的应用提供了初步验证，表明该技术具备识别特定蛋白结构的潜力。

SERS技术在花生过敏原实际检测中研究相对较少，面临诸多挑战：复杂食品基质中的其他成分会对SERS信号产生显著干扰，导致检测信号的稳定性和重现性不足，制约了现有SERS生物传感器在实际样品中的精准检测能力；食品中大量存在的非靶标分子不仅会影响拉曼信号的强度，还可能引起信号偏移，从而严重影响检测结果的准确性和可靠性；目前缺乏针对花生过敏原的高特异性识别元件（如适配体、抗体）与SERS探针的有效结合体系，限制了检测选择性；此外，尚未建立高效、标准化的样品前处理与检测流程，制约了该技术在不同实际场景中的可比性与推广应用。因此，尽管SERS具备高灵敏与快速识别的优势，其实际应用仍处于早期阶段，未来需着力开发抗干扰基底、稳定信号体系、高特异识别元件及标准化流程，以推动该技术向实用化发展。

3.3 荧光生物传感检测方法

荧光生物传感是一种将生物分子的特异性识别与荧光信号转换相结合的分析技术。该技术通过将荧光物质与抗体、适配体等识别元件结合，可将目标分子的结合事件转化为荧光强度变化、光谱位移或“开启/关闭”等可测光学信号，具有灵敏度高、响应快速、操作简便和特异性强等优点，因而在花生过敏原检测中受到广泛关注。

尽管抗体是常用的识别元件，但其成本较高。相比之下，适配体以其合成经济、易于修饰、热稳定性好及可编程性强等优势，逐渐成为荧光传感中的理想识别分子。Weng Xuan等开发了一种集成量子点（QD）-适配体与氧化石墨烯（GO）的微流控荧光传感器，用于快速、灵敏地检测Ara h 1（图3A）。该荧光传感器利用Qdots-适配体-GO复合物作为探针，通过Qdots-适配体与GO之间的荧光共振能量转移（FRET）实现荧光“熄灭”。当加入Ara h 1后，由于Qdots-适配体与Ara h 1的结合常数大于其与GO的结合常数，导致Qdots-适配体从GO表面解离，荧光随之“开启”。该方法在200～2 000 ng/mL质量浓度范围内对Ara h 1的检测呈现良好的线性关系（R2＝0.967），检出限为56 ng/mL。此外，在实际样品的加标检测中，该方法的回收率为87.5%～92.5%，与ELISA试剂盒法（85.8%～90.4%）相当。为进一步提升在复杂基质中的检测性能，Qi Shuo等构建了一种基于多价适配体编码DNA花（Mul-DNFs）的比率型荧光传感器（图3B）。Mul-DNFs通过滚环扩增技术自组装形成，携带大量Ara h 1识别单元，显著提高了结合亲和力。该传感器利用Cy3与Cy5标记的互补DNA与Mul-DNFs杂交，形成双色FRET体系。当存在Ara h 1时Cy5-互补DNA（cDNA）解离，引起FRET信号变化，从而实现0.05～2 000 ng/mL宽线性范围内的精准定量检测，检出限低至0.02 ng/mL。在实际样品的检测中，该荧光传感器与基于高效液相色谱-质谱法的特征肽段检测结果在花生过敏原Ara h 1的定量分析中表现出良好的一致性，回收率在95.7%～106.3%之间，相对标准偏差（RSD）仅为1.4%～5.1%。为克服传统荧光标记物如罗丹明、5(6)-羧基荧光素等存在的合成复杂、发射带宽及量子产率低等问题，Qi Shuo等进一步开发了基于高稳定性钙钛矿纳米晶（PNC）的适配体传感器（图3C）。PNC在水相中具有稳定的光学性能和高量子产率。该传感器以针对Ara h 1的适配体耦联于PNC表面作为识别与信号探针，同时采用适配体cDNA功能化的磁性纳米颗粒（MNPs）四氧化三铁作为分离探针，形成适配体-PNCs@cDNA-MNPs复合体。当样品中存在Ara h 1时，适配体优先与其结合，导致复合物解离，释放出适配体-PNCs/Ara h 1和cDNAMNPs。经磁分离后，溶液中仅保留游离的适配体-PNCs/Ara h 1，其荧光强度与Ara h 1质量浓度呈良好相关性。该荧光传感器能在0.1～100 ng/mL线性范围实现Ara h 1的定量检测，检出限为0.04 ng/mL，且具备良好的特异性和稳定性，批内与批间RSD分别低于4.2%与6.7%。此外，在茶饮料和牛奶样品的实际检测中，回收率为95.9%～105.4%。

尽管荧光生物传感器具有高灵敏度，其在复杂食品基质中的应用仍面临背景干扰大、探针稳定性与生物相容性不足等挑战，这些因素也限制了其现场检测能力的进一步发展。

3.4 电化学生物传感检测方法

随着材料科学与生物电子学的迅速发展，电化学生物传感器在痕量生物分子检测中的应用日益广泛。该类传感器通过集成生物识别元件与先进功能材料（如多孔有机框架、金属纳米颗粒、碳基纳米材料等），不仅有效增大了工作电极的比表面积，还显著提升了界面电子传输效率。目前，已开发出多种用于食品过敏原检测的电化学生物传感器，其具有响应快、灵敏度高、选择性好、样品需求量少及操作简便等突出优点。这些优点使得电化学生物传感器特别适合于食品生产线的在线监测、市场监管部门的现场快检以及临床或家庭环境下的即时检测，是实现“从农田到餐桌”全链条过敏原监控的有力工具。在电化学检测系统中，特异性生物识别元件与电极材料共同构成其核心组成部分。通过将抗体、适配体等生物元件固定于电极表面，可将特异性识别事件转化为可测量的电信号（如电流、电位或阻抗变化），进而实现对目标物的精确定量。根据所采用生物元件的不同，目前用于花生过敏原检测的电化学生物传感器主要可分为两类：基于抗体的传感器和基于适配体的传感器。

3.4.1 基于抗体的电化学生物传感器

电化学生物传感器已被广泛用于各种生物大分子有害物的检测，具有装置结构简单、灵敏度高和特异性强等优点。迄今为止，应用于食物过敏原检测的大多数生物传感器主要由免疫传感器组成。随着免疫学理论的深入发展和相关技术的进步，抗原、抗体等生物大分子的结构与功能不断得到优化，为免疫传感技术的成熟与应用奠定了坚实基础。电化学免疫传感器的检测原理是基于抗原与抗体之间的特异性识别作用，进而将生物结合事件转化为可测量的电信号（如电流、电位或阻抗变化）。在特定浓度范围内，所获得的电信号响应值与目标分析物浓度呈线性关系，从而实现对目标物的定量分析。在此回顾了基于抗体的生物传感器在花生过敏原检测中的研究进展，主要包括生物传感器的构建方法、纳米材料的应用和检测结果。

实现抗体分子在电极表面的有效固定，并保持其生物活性与定向可控性，是构建高性能电化学生物传感器的关键，很大程度上取决于固定化材料与方法的选择。有研究表明，羧基功能化的磁珠（MBs）可便捷地实现抗体的固定，在提高传感器灵敏度与简化分析流程方面展现出优势。如图4A所示，Ruiz-Valdepeñas等利用羧基功能化MBs开发了一种用于Ara h 1精准检测的电化学免疫传感器。该方法通过羧基功能化MBs与特异性抗体协同作用，在电极表面形成针对Ara h 1的三明治夹心免疫复合物，并使用对苯二酚（HQ）/HRP/H2O2系统在双丝网印刷碳电极（SPdCEs）上进行安培检测。所构建的电化学免疫生物传感器对Ara h 1的线性响应范围宽达20.8～1 000 ng/mL，检出限低至6.3 ng/mL，并具备长期稳定性（25 d）以及良好的选择性与重现性。基于相同原理，该课题组进一步开发了用于花生过敏原Ara h 2的高灵敏度安培型磁免疫传感器（图4B），在87～10 000 pg/mL范围内呈现良好线性，检出限为26 pg/mL。所建立的方法能够检测小麦粉加标样品中痕量的花生过敏原，其结果与商品化ELISA试剂盒具有良好的一致性。

贵金属与碳基纳米材料的引入可进一步提升电化学免疫传感器的性能。在众多的贵金属纳米颗粒中，Au NPs因比表面积大，易于表面功能化、导电性和电催化性能优异等优点，已被广泛应用于食品过敏原的电化学信号放大检测。Alves等开发了第1个基于Au NPs修饰丝网印刷碳电极（SPCE）的免疫传感器（图5A），使用2株抗Ara h 1单克隆抗体作为Cab与Dab，实现了花生过敏原高效检测。通过电化学沉积在SPCE上生成Au NPs，有效增大了电极表面积与导电性，使检出限降至3.8 ng/mL。此外，Alves等还基于Au NPs对SPCE进行了改性，实现了花生过敏原Ara h 6的高精度检测（图5B），传感器日间RSD小于9.8%，检出限与定量限分别为0.27 ng/mL与0.88 ng/mL。

近年来，碳基纳米结构（碳纳米管和石墨烯等）因易于功能化、尺寸形状多样等特性受到极大的关注，已被逐渐应用于食品过敏原的电化学检测。Sobhan等将具有良好生物相容性与导电性的碳纳米管引入Ara h 1电化学免疫传感器中（图6），实现了30 min内快速、灵敏检测，检出限达1 ng/mL，且具备良好特异性与重复性。石墨烯作为一种二维碳材料，凭借其优异的生物相容性、化学稳定性与成本效益，也被广泛应用于多种电化学免疫传感器，其检出限可低至皮克级别，为花生过敏原的超灵敏检测提供了新视野。

纳米技术的进步推动了免疫传感领域的发展。QD作为纳米级半导体晶体，是电化学免疫传感器中具有潜力的信号放大标记物。其固有的电化学活性与阳极溶出伏安法的高灵敏度相结合可显著提升分析性能。如图7所示，Freitas等开发了一种夹心型电化学免疫传感器，用于精准测定食品中的Ara h 1。该传感器以SPCE为基底，通过单克隆抗Ara h 1 Cab修饰，采用两步免疫测定法。先将生物素化Dab与目标物混合，再引入链霉亲和素包被的核/壳型CdSe@ZnS QD，利用生物素-链霉亲和素的特异性结合，在电极表面形成“Cab-Ara h 1-Dab-QD”的夹心结构。信号检测采用差分脉冲阳极、溶出伏安法实现高灵敏度检测。具体而言，先加入盐酸溶解QD，释放其中的镉离子；在含铋(III)的乙酸盐缓冲液中于电极表面原位生成铋膜，作为理想的电化学工作界面；随后通过电化学沉积将溶液中的镉离子还原并富集于电极表面；最后进行阳极溶出电位扫描，在约—0.9 V的峰电位处测定镉含量，从而反映Ara h 1的浓度。该方法在25～1 000 ng/mL范围内呈现良好线性关系，检出限达3.5 ng/mL，并具有优异的选择性和稳定性。国内团队也积极探索新型电极材料。例如，Wu等设计了一种集成电化学阻抗谱免疫传感器的微流控芯片，采用上下对置电极结构增强了检测灵敏度，对Ara h 1的检出限低至3.9 pg/mL，展现了微纳加工与传感技术结合的优势。

3.4.2 基于适配体的电化学生物传感器

适配体是通过SELEX技术筛选得到的单链DNA或RNA寡核苷酸，对靶分子具有高亲和力。与抗体相比，适配体具有成本低、稳定性好、分析速度快、灵敏度高及特异性强等优势。此外，适配体更易于通过化学方法修饰与标记，便于在纳米粒子表面功能化，适用于多种分析场景。国内研究在适配体筛选、传感器界面构建和信号放大策略上均有创新。

Wang Rui等利用导电氢键有机框架材料（PFC-73-Ni）构建了无标记电化学适配体传感器，该材料的多孔结构极大地增加了适配体固定量和电子传输效率，对Ara h 1的检测表现出宽线性范围和低检出限（16.77 ng/mL）。Jiang Hai等则利用BPNS的高比表面积和优异电学特性，开发了微流控折叠式电化学适配体传感器，实现了对Ara h 1的灵敏、特异性检测。Zhang Shumin等构建了一种双信号放大的光电化学适配体传感器，可同时检测β-乳球蛋白和Ara h 1，体现出其在多过敏原同步检测方面的应用潜力。

适配体在电极表面的有效固定是构建高性能电化学生物传感器的关键，直接影响传感器的稳定性、灵敏度与重现性。为提高固定的牢固性与可重复性，常采用亲和相互作用（如链霉亲和素-生物素、凝集素-碳水化合物、金属阳离子-螯合剂等）实现定向固定。纳米材料在增强界面电子转移、控制探针组装密度及促进生物元件富集等方面发挥重要作用。Sun Xiulan等开发了一种基于酶的DNA电化学生物传感器用于检测Ara h 1（图8）。为了提高传感器的灵敏度，采用壳聚糖-多壁碳纳米管（CSMWCNT）复合材料与海绵状金膜作为探针固定平台，有效增加了DNA探针负载量并放大检测信号。在目标DNA存在的情况下，探针从“开”状态切换到“关”状态，导致生物素从电极表面解离。同时，辣根过氧化物酶-链霉亲和素复合物（HRP-SA）与生物素之间的连接中断，随后游离的HRP-SA通过其与生物素的特异性相互作用重新结合至电极表面，并在H2O2存在下催化HQ氧化生成苯醌。当苯醌从电极表面脱落时，其电化学还原所产生的电流信号可通过计时电流法进行检测，从而实现对DNA杂交事件的监测。该传感器在3.91×10—17～1.25×10—15 mol/L范围内动态响应良好，检出限达1.3×10—17 mol/L，可区分互补序列与单碱基错配，并成功用于花生样品中Ara h 1的分析。

共价固定（如碳二亚胺、戊二醛等）是一种更为稳健、可重复的适配体定向固定方法。Sun Xiulan等将多层石墨烯-Au纳米复合材料电沉积到玻璃碳电极表面，随后通过Au—S固定硫醇化发夹DNA-生物素探针，构建了用于Ara h 1检测的DNA生物传感器。该复合材料具备高电子转移效率与良好分散性，使传感器在10—16～10—13 mol/L范围内线性响应，检出限低至0.041 fmol/L，并具备优异选择性，可用于花生奶饮料中Ara h 1的检测。此外，Melinte等开发了一种基于羧基功能化的氧化石墨烯（GO-COOH）和金属纳米颗粒的适配体固定化平台（图9）。通过优化电化学与化学合成方法，确定了HAuCl4和H2PtCl6的最佳浓度与比例，并利用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺活化GOCOOH羧基，通过酰胺键固定适配体。采用差分脉冲伏安法检测适配体-靶标结合引起的二茂铁标记氧化峰电流下降，该传感器在5～150 nmol/L范围内线性良好，检出限为1.66 nmol/L，为花生过敏预防提供了有力工具。

04

结语

花生过敏作为一项全球性公共卫生挑战，其精准防控的关键在于构建覆盖食品全产业链的过敏原检测体系。从检测策略的发展趋势来看，花生过敏原检测正逐步从早期的总蛋白筛查，转向针对Ara h 1、Ara h 2等高致敏性关键蛋白的精准检测。这一转变有助于更科学地评估食品致敏风险，为食品安全监管与标签标识提供更具指导意义的数据支持。本文系统梳理了花生主要过敏原（Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3、Ara h 6）的结构特征与致敏机制，指出这些蛋白因具有稳定的空间构象（如Ara h 2的β-桶状结构和Ara h 1的三聚体构象）以及优异的抗消化性和抗热加工能力，成为检测技术需重点靶向的关键目标，同时揭示了过敏原间交叉反应性对检测特异性提出的特殊要求。通过对传统检测技术与新兴生物传感技术的全面对比分析可知，ELISA和PCR凭借成熟的技术体系，仍是当前花生过敏原定性与定量检测的主要方法，然而ELISA存在前处理繁琐、抗基质干扰能力弱等问题，PCR则难以直接反映蛋白质的致敏活性；质谱技术虽可实现高特异性多组分同步检测，但受限于设备成本高和操作专业性强，难以满足现场快速筛查需求。新兴生物传感技术为突破上述瓶颈提供了创新路径：SPR、SERS及荧光传感技术在灵敏度方面表现突出，检出限可达纳克甚至皮克级别，但在复杂食品基质中易受非特异性吸附和信号稳定性不足的制约，限制了其实际应用。相比之下，电化学生物传感器在检测原理、器件集成、信号放大、识别元件及应用场景等方面均展现出多方面的创新优势：将生物识别事件直接转化为稳定电信号，避免了光学干扰；借助丝网印刷与微流控技术，易于实现微型化与便携化，适用于现场即时检测；通过功能纳米材料与信号放大策略，可实现痕量过敏原的超高灵敏度分析；识别元件不仅限于抗体，还可采用适配体、分子印迹聚合物等，提升了经济性与多目标检测能力；兼具高灵敏度与快速响应特点，能够满足从实验室定量到生产线监控、市场监管乃至家庭自测的全场景需求。因此，电化学生物传感器通过功能纳米材料与生物识别元件的协同集成，不仅显著提升了检测性能，还具备操作简便、响应快速和设备便携等优势，特别是在基于适配体的传感器设计中，借助定向固定技术和信号放大策略，有效克服了传统免疫传感器成本高、稳定性差的局限，已成为推动花生过敏原现场快速检测发展的核心方向。尽管如此，该技术在实际应用中仍面临多重挑战：纳米材料在电极表面分散不均、结构一致性差导致重现性不足；非特异性吸附干扰影响定量准确性；生物识别元件的固定方法有待优化以提升取向可控性与活性稳定性；复杂食品基质对检测结果的显著影响要求前处理流程标准化；此外，亟需开发低成本、高稳定性的替代识别材料（如分子印迹聚合物）以降低对传统生物受体的依赖。尽管存在上述制约，电化学生物传感器在花生过敏原检测中已展现出快速、灵敏、易集成等独特优势，随着材料工程、界面技术和传感方法的持续进步，该技术有望在食品安全监测领域开辟新的技术路径，并逐步实现从实验室向现场检测的转化。

通信作者：

王进 教授

东南大学公共卫生学院

东南大学青年首席教授、博士生导师，现任东南大学公共卫生学院副院长、环境医学工程教育部重点实验室副主任，食品安全与精准营养国际联合中心主任。入选国家海外优青人才、科技部青年首席科学家、江苏省杰出青年人才、全球前2%顶尖科学家、Wiley中国高贡献作者、江苏科技智库青年人才、仲英青年学者等。主要从事食品安全风险评估、食物过敏与肠道微生态、低温等离子体冷杀菌技术开发等交叉研究。主持国家自然科学优秀青年基金（海外）、国家重点研发计划青年科学家项目、江苏省自然科学杰出青年基金、国家自然科学基金-区域创新发展联合基金课题、面上项目和青年科学基金（C类）、中央高校优秀青年团队项目等国家省部级项目14 项。以第一或通信作者在iMeta、Nature Food、Angewandte Chemie International Edition、Trends in Food Science & Technology、Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Chemical Engineering Journal、Food Hydrocolloids、Allergy等期刊发表SCI论文108 篇，发明专利10余项，担任副主编出版“十四五”重点专著一部。牵头荣获2023年度江苏省科技智库优秀成果二等奖、2023年度江苏省装备制造领域十大科技进展、2024年度江苏省营养学会科技二等奖、2025年食品届青年科学家奖。现任iMeta、Exploration、Engineering、Cell Proliferation、Chinese Journal of Cancer Research、Journal of Future Foods、Food & Medicine Homology、《食品科学》、《中国医科大学学报》等10余个国内外期刊编委。

引文格式：

王进,唐亚杰,张丽丽,等.食品中花生过敏原分析检测研究进展: 从传统方法到新型生物传感[J]. 食品科学, 2026, 47(4): 1-16. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251121-178.

WANG Jin, TANG Yajie, ZHANG Lili, et al. Research progress in the analysis and detection of peanut allergens in foods: from traditional methods to novel biosensors[J]. Food Science, 2026, 47(4): 1-16.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251121-178.

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。

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