用于食品中酚酸识别和智能传感的纳米酶传感器阵列

酚酸一种重要的植物生物活性成分，对果汁、葡萄酒、啤酒等植物基饮料的风味和稳定性有重要影响。鉴于其抗氧化和降脂特性，以及在预防癌症和心脏病方面的潜在保护机制，开发高效的检测方法尤为重要。目前，已开发了各种检测酚酸的方法，包括高效液相色谱法、气相色谱法、电化学方法、毛细管电泳等。尽管这些检测技术具有较高的灵敏度和特异性，但仍存在诸如昂贵的仪器和繁琐的操作等缺点。此外，实际检测系统中通常存在多种酚酸的共存，使用不同的检测方法逐个检测不同的酚酸是耗时且费力的，导致操作不切实际。因此，设计直接、有效且能同时检测多种酚酸的高通量检测方法变得尤为关键。

为了解决上述问题，受哺乳动物嗅觉和味觉系统的启发，交叉反应传感器阵列已成为一种有效且有前景的方法，通过传感单元和目标之间的交叉反应，实现对多个目标物体的同时检测和区分。具有酶活性的纳米材料（纳米酶）由于其可调节的催化活性、低成本和高稳定性，已成为天然酶的理想替代品。目前，已报道的具有类酶催化活性的纳米材料包括金属、金属氧化物、碳纳米材料和金属聚合物。鉴于纳米酶的优异性能，所报道的纳米酶已在生物传感、食品检测、抗炎抗菌等领域得到了应用，并具有潜在的应用前景。

图1 GA-Cu纳米酶的合成的示意图以及用于识别酚酸的GA-Cu纳米酶传感器阵列构建示意图

“Nanozymes sensor array for discrimination and intelligent sensing of phenolic acids in food”该文利用Cu²⁺作为金属离子，以没食子酸（GA）为配体分子成功合成了具有漆酶样活性的没食子酸-Cu（GA-Cu）纳米酶。利用4-氨基安替比林（4-AP）作为显色试剂，GA-Cu纳米酶能够催化各种酚酸的氧化反应，生成带有羧基的着色醌亚胺。由于GA-Cu纳米酶对不同酚酸表现出的催化效率不同，因此设计了一种显色传感器阵列。传感单元采用反应动力学来识别六种酚酸，即香草酸（VA）、樱草酸（SA）、对羟基苯甲酸（PHBA）、间羟基苯甲酸（MHBA）、2,5-二羟基苯甲酸（2,5-DHBA）和3,4-二羟基苯甲酸（3,4-DHBA）。这种方法避免了创建大量的传感单元，且传感器阵列成功实现了对果汁、啤酒和葡萄酒样品中六种酚酸的鉴别。最后，借助智能手机，创新地设计了一种便携式酚酸检测技术。

图2 果汁、啤酒、葡萄酒中酚酸的指纹图谱以及标准评分图。

进一步将其应用到实际样品的检测中。研究人员以果汁、啤酒和葡萄酒作为实际样品进行分析。在稀释10倍的果汁样品中，添加了5 μM VA、SA、PHBA、MHBA、2,5-DHBA 和 3,4-DHBA。如图 2 所示，果汁产生了固有的背景响应，并且这种响应不影响 VA、SA、PHBA、MHBA、2,5-DHBA 和 3,4-DHBA 的响应，突显了果汁的抗干扰能力。果汁中存在的成分。果汁、5 μM VA、SA、PHBA、MHBA、2,5-DHBA 和 3,4-DHBA 分布在七种不同的基质中，并且没有重叠（图 2D）。此外，在啤酒（图 2B，E）和葡萄酒（图 2C，F）样品中也获得了类似的实验结果。更重要的是，可以正确区分真实样品中的 18 个盲样（分别含有 5.00 μM VA、SA、PHBA、MHBA、2,5-DHBA 和 3,4-DHBA）。实际样品的测试结果充分证明了传感器阵列在复杂系统中的潜在应用价值。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139326