本文由Jun Tang、Zhenyu Gao、Longfei Xu、Qianqian Zhao、Tianfeng Hu、Yongfeng Luo、Jinkang Dou、Yuanjuan Bai、Liaoyuan Xia和Kun Du等人共同完成，发表于2025年的《Food Chemistry》期刊上。该研究由中南林业科技大学材料科学与工程学院湖南省材料表面与界面科学与技术重点实验室和西安现代化学研究所能源材料科学与技术系合作完成。研究的主要目标是开发一种基于智能手机辅助的比色生物传感器，用于快速视觉检测食品样品中的天然抗氧化剂，特别是表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和半胱氨酸（Cys）。

研究背景

抗氧化剂在人体中起着至关重要的作用，能够中和自由基，维持氧化还原平衡，保护细胞免受氧化损伤。EGCG是绿茶中的主要活性成分，具有强大的抗氧化性能，能够预防心血管疾病和癌症等疾病。Cys是一种天然存在的氨基酸，在蛋白质合成、解毒和代谢过程中起着关键作用。然而，EGCG和Cys的过量或不足都会导致多种疾病，因此有效监测食品中这两种物质的含量具有重要意义。

目前，检测天然抗氧化剂的方法主要包括高效液相色谱法、质谱法、电化学伏安法和荧光法等。然而，这些方法通常需要昂贵的仪器设备和复杂的样品预处理操作，难以在现场进行快速准确的分析。相比之下，比色法具有成本低、操作简单和实用性强的优势，因此在食品分析领域受到越来越多的关注。

研究流程

本研究首先通过共沉淀法在室温下快速制备了铁/铝双金属MOF材料MIL-53(Fe, Al)，并研究了其过氧化物酶样（POD-like）活性。研究使用3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）作为显色底物，验证了MIL-53(Fe, Al)的催化活性。结果表明，TMB和H2O2作为底物的米氏常数分别为0.167 mM和0.108 mM。随后，研究开发了一种基于智能手机的比色传感平台，用于检测EGCG和Cys，并成功应用于实际样品的分析和定量检测。

主要结果

研究结果表明，MIL-53(Fe, Al)具有优异的过氧化物酶样催化活性，能够在H2O2存在下将无色的TMB氧化为蓝色产物。通过优化实验条件，研究确定了最佳的催化条件：Fe/Al金属比为1/2，反应pH为4.0，反应温度为35°C。稳态动力学分析表明，MIL-53(Fe, Al)对H2O2和TMB的亲和力显著高于天然辣根过氧化物酶（HRP）。

基于MIL-53(Fe, Al)的比色传感平台能够实现对EGCG和Cys的定量检测，线性检测范围分别为15~80 μM和7~95 μM，检测限分别为0.719 μM和0.363 μM。此外，研究还验证了智能手机作为便携式设备的可行性，通过RGB模型建立了分析物浓度与颜色强度之间的线性关系，实现了对EGCG和Cys的实时快速检测。

结论

本研究成功开发了一种基于双金属MOF材料的比色生物传感器，能够快速、准确地检测食品中的EGCG和Cys。该传感器具有成本低、操作简单、检测范围广和检测限低的优势，为食品中抗氧化剂的实时分析提供了一种新的方法。此外，智能手机辅助的检测平台进一步推动了该技术在食品安全领域的应用。

研究亮点

1. 创新性材料：通过共沉淀法在室温下快速制备了铁/铝双金属MOF材料MIL-53(Fe, Al)，并验证了其优异的过氧化物酶样催化活性。
2. 高灵敏度检测：开发的比色传感平台能够实现对EGCG和Cys的高灵敏度检测，检测限低至0.719 μM和0.363 μM。
3. 智能手机辅助检测：利用智能手机作为便携式设备，实现了对EGCG和Cys的实时快速检测，为现场检测提供了便利。
4. 广泛的应用前景：该研究为食品中抗氧化剂的快速检测提供了一种新的方法，具有广泛的应用前景。

研究意义

本研究不仅为食品中抗氧化剂的快速检测提供了一种新的技术手段，还推动了双金属纳米酶在食品安全领域的应用。通过智能手机辅助的检测平台，该技术有望在未来实现更广泛的实际应用，特别是在现场快速检测和即时分析方面具有重要的应用价值。