食品安全一直是全球公共卫生领域关注的重点问题。世界卫生组织（WHO）数据显示，每年约有6.8亿人因食用受污染食品而患病，其中约46万人死亡。作为引发食源性疾病的重要病原体之一，鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）能够导致严重胃肠道感染，甚至引发败血症和多器官功能损伤，对儿童、老年人及免疫力低下人群威胁尤为突出。近日，来自吉林农业大学、中国农业科学院长春兽医研究所等单位的研究团队在国际期刊《Microchimica Acta》发表最新研究成果，成功开发出一种基于3D打印微流控芯片、MOFs纳米酶和智能手机RGB分析技术的可视化检测平台，实现了鼠伤寒沙门氏菌的快速、高灵敏、半自动化定量检测，为食品安全现场快速筛查提供了新的解决方案。

从实验室走向现场：检测设备像“小型食品安全实验室”

传统沙门氏菌检测方法主要依赖培养计数、PCR扩增和ELISA免疫检测等技术，虽然准确可靠，但往往需要复杂样品前处理、专业实验设备以及数小时甚至数天的检测周期，难以满足现场即时检测（POCT）的需求。为解决这一问题，研究团队设计了一套集“富集—清洗—反应—检测”于一体的3D打印微流控装置。该设备采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料制备，内部集成反应池、冲洗通道、吸附区域以及磁分离模块，通过模块化结构实现样品自动流动和信号读取。更具创新性的是，该平台无需大型检测仪器，仅利用智能手机拍摄显色反应后的图像，即可通过RGB颜色分析实现细菌浓度定量计算，大幅降低检测门槛和使用成本。

纳米酶放大信号，让“肉眼可见”成为现实

研究团队构建了一种新型PtRu@ZrFe-MOFs纳米酶信号探针。检测过程中：首先，抗体修饰磁珠精准捕获目标沙门氏菌；随后，携带核酸适配体的PtRu@ZrFe-MOFs纳米酶与细菌结合，形成“磁珠—细菌—纳米酶”夹心复合物；通过微流控装置中的磁场富集和自动清洗，去除杂质干扰；最后，纳米酶催化TMB显色底物产生蓝色氧化产物，颜色深浅与细菌浓度直接相关。

研究人员利用手机摄像头采集蓝色显色图像，并通过RGB值中的B/R比值进行定量分析，实现对目标细菌浓度的精准测定。

检测灵敏度达到行业领先水平

实验结果显示，该检测平台能够在：10¹–10⁶ CFU/mL范围内实现线性定量检测；检测限（LOD）低至3.3 CFU/mL；总检测时间仅75分钟。

研究建立的标准曲线线性回归方程为：Y = 0.5908X + 0.9865（R² = 0.9893）。表明检测结果具有较高的准确性和稳定性。与近年来报道的多种微流控或纳米酶检测技术相比，该平台在检测灵敏度、检测时间和使用成本方面均表现出明显优势。研究人员估算，单次检测成本可控制在5美元以内。

不仅能识别沙门氏菌，还能区分不同血清型

在食品检测领域，高灵敏度只是基础，高特异性同样关键。研究团队分别采用：金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌O157:H7、副溶血弧菌、溶藻弧菌，以及多种非目标沙门氏菌血清型进行交叉验证。结果表明，该检测系统对鼠伤寒沙门氏菌产生显著响应，而对其他细菌和非目标血清型几乎无响应信号，展现出优异的特异性识别能力。这一特性意味着该技术未来不仅能够用于食品污染筛查，还具备一定的病原菌初步分型潜力。

图1 鼠伤寒沙门菌可视化比色生物传感器的工作原理^[1]

牛奶和生菜实测验证：回收率最高达到102%

为了验证实际应用能力，研究人员将不同浓度的鼠伤寒沙门氏菌人工添加至牛奶和生菜样品中进行检测。结果显示：回收率达到 98%–102%、相对标准偏差（RSD）均低于 5%。说明该平台在复杂食品基质中仍保持较高准确度和良好的重复性。这一结果证明，该系统已经具备从实验室研究向食品企业、农产品市场及基层监管场景推广应用的潜力。

智能手机或将成为未来食品安全检测终端

值得关注的是，研究团队并未止步于当前成果。论文指出，目前设备仍需要人工移液操作，不同手机和光照条件下RGB分析也可能带来一定误差。未来研究将重点开发：基于毛细驱动或负压驱动的全自动微流控系统；专用手机APP，实现自动图像识别与浓度换算；一键式现场检测方案。

研究人员认为，通过进一步优化，该平台有望从实验室原型发展成为真正面向市场的POCT（即时检测）产品，为食品安全监管、食品企业质量控制以及基层快速筛查提供低成本、高效率的新工具。

参考文献

[1] Zhou H, Zhang Z, Zhang H, Sun H, Liu J, Fang X, Li N, Hao Z, Lv N, Wan J. Visual colorimetric detection platform of Salmonella typhimurium based on PtRu@ZrFe-MOFs nanozymes integrated with 3D-printed microchannel device. Microchimica Acta. 2026, 193:367. DOI: 10.1007/s00604-026-08090-8.