本文介绍了一项关于纳米酶的研究，该研究由东南大学化学与化工学院的Xixi Ye、Xiaowan Zhang、Chenchen Wang、Ronghui Xu、Ying Li、Wei Wei、Yuanjian Zhang和Songqin Liu等人共同完成，并于2024年7月3日发表在《Sensors and Actuators: B. Chemical》期刊上。该研究旨在开发一种具有增强氧化酶活性的纳米酶，用于食品中单宁酸（Tannic Acid, TA）的荧光和智能手机辅助视觉检测。

研究背景

单宁酸是一种广泛存在于植物中的多酚化合物，常用于食品工业中作为抗氧化剂、颜色稳定剂和风味增强剂。然而，高浓度的单宁酸会降低食品的营养价值，抑制消化酶活性，并影响铁和维生素B12的生物利用度。因此，食品中单宁酸的检测对食品安全至关重要。传统的检测方法如高效液相色谱-质谱法（HPLC-MS）和电化学法虽然准确，但设备昂贵且需要专业人员操作。近年来，基于纳米酶的荧光和比色传感器因其高选择性和灵敏度而受到关注。然而，这些传感器在实际应用中仍存在一些局限性。为此，本研究开发了一种基于纳米酶的新型传感器，结合了荧光和智能手机辅助的三色（RGB）视觉检测技术，能够快速、低成本地定量检测食品中的单宁酸。

研究方法

研究采用三步策略合成了一种具有增强氧化酶活性的纳米酶。首先，通过绿色一锅法合成了高度单分散的纳米氧化铈（nanoceria），并使用氨基酸（L-精氨酸）和寡肽（L-肌肽）对其进行修饰。接着，将修饰后的纳米氧化铈与沸石咪唑酯骨架-67（ZIF-67）结合，形成复合材料。最后，通过在中性水中蚀刻该复合材料，获得了具有增强氧化酶活性的纳米酶（EDMNC/ZIF-67）。该纳米酶能够在氧气存在下氧化底物3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）或Amplex Red（AR），产生颜色或荧光信号变化，从而验证其氧化酶活性。单宁酸作为抗氧化剂，能够与TMB/AR竞争氧化反应，基于这一竞争关系，研究开发了荧光和三色传感器用于单宁酸的检测。

实验结果

研究结果表明，合成的EDMNC/ZIF-67纳米酶具有优异的氧化酶和过氧化物酶活性。荧光传感器对单宁酸的检测限为0.011 µM，线性范围为0.5–50 µM，表现出极高的灵敏度。三色传感器的检测限为1.03 µM，线性范围为30–270 µM，性能与比色传感器相当。通过智能手机平台，三色传感器能够实现便捷、快速、低成本的单宁酸定量检测。研究还成功将该传感器应用于9种不同食品中单宁酸的检测，验证了其在实际样品中的可行性。

结论

本研究成功合成了一种具有增强氧化酶活性的纳米酶，并通过三步策略优化了其催化性能。基于该纳米酶，开发了高灵敏度的荧光传感器和智能手机辅助的三色传感器，用于食品中单宁酸的检测。三色传感器虽然检测限较高，但其便捷性和低成本使其在食品检测中具有广阔的应用前景。该研究不仅为增强纳米酶性能提供了有效策略，还为食品检测中的原位分析提供了新的技术手段。

研究亮点

1. 纳米酶的创新合成：通过三步策略合成了具有增强氧化酶活性的纳米酶，结合了纳米氧化铈和ZIF-67的优点。
2. 高灵敏度检测：荧光传感器对单宁酸的检测限低至0.011 µM，表现出极高的灵敏度。
3. 智能手机辅助检测：开发的三色传感器能够通过智能手机平台实现快速、低成本的单宁酸定量检测，适用于现场分析。
4. 实际应用验证：研究成功将该传感器应用于多种食品中单宁酸的检测，验证了其在实际样品中的可行性和可靠性。

研究意义

该研究不仅为纳米酶的合成和性能优化提供了新的思路，还为食品中单宁酸的快速检测提供了高效、低成本的解决方案。通过结合荧光和智能手机辅助的视觉检测技术，该研究推动了食品检测领域的进步，具有重要的科学和应用价值。