技术原理

该传感器的核心是一种由五种金属元素（Cu、Zn、Co、Ni、Fe）组成的高熵合金纳米酶。通过共沉淀法合成，这种纳米酶具有优异的类过氧化物酶（POD）活性，能够催化TMB（3,3',5,5'-四甲基联苯胺）与H₂O₂的显色反应，生成蓝色产物。颜色的深浅与水果中抗氧化剂的含量成反比，从而直观反映水果的新鲜度。结合智能手机RGB分析技术，用户只需拍摄显色图像，即可通过R值实现定量检测。

原理示意图如下：

图1：用于检测水果新鲜度的HE合金纳米酶探针示意图

创新亮点

高效催化性能：高熵合金纳米酶的催化活性显著优于传统单金属催化剂，在pH 4、25℃条件下，其反应速率（V_max）达到34.16×10^-6 mM/s，是Fe催化剂的3倍，甚至在低温（0℃）仍保留40%活性。

高灵敏度与抗干扰性：传感器对抗坏血酸（AA）、阿魏酸（FA）等抗氧化剂的检测限低至0.6-1.0 μM，线性范围覆盖5-500 μM，且蛋白质、氨基酸等干扰物的影响可忽略。

便携与快速检测：通过纸基传感器设计，用户只需滴加果汁并等待1分钟，即可通过智能手机完成检测，操作简单，适合现场应用。

图2 (a)基于HE-alloy过氧化物酶纳米酶的抗氧化剂比色检测示意图；(b) AA（抗坏血酸）、FA（阿魏酸）和EGCG（表没食子儿茶素）的化学结构。在不同浓度下，CuZnCoNiFe催化TMB和H₂O₂的紫外-可见吸收光谱：(c) AA存在时的吸收光谱、(f) FA存在时的吸收光谱、(i) EGCG存在时的吸收光谱。对应的分析结果：(d)、(g)、(j) 分别为图(c)、(f)、(i)中652 nm处吸光度随AA、FA、EGCG浓度的变化关系；(e)、(h)、(k) 分别为图(c)、(f)、(i)的线性校准曲线，浓度范围依次为：AA：10–100 μM、FA：20–100 μM、EGCG：5–80 μM。所有图中的误差条代表3次独立测试的标准偏差。

实际应用效果

在橙子、草莓和猕猴桃的测试中，传感器成功区分了自然成熟与人工催熟的样品，检测回收率达87.69%-120.49%，重复性良好（RSD<5.5%）。这一技术不仅适用于水果新鲜度评估，未来还可拓展至农药残留或重金属检测领域。

图3 (a) 基于HE-alloy纳米酶的纸基传感器比色检测原理示意图。不同水果的检测对比：(b) 自然成熟水果（从上至下：橙子、草莓、猕猴桃）、(c) 人工催熟水果（从上至下：橙子、草莓、猕猴桃）。RGB模型中R值对比分析：(d) 自然成熟与人工催熟橙子的R值对比、(e) 自然成熟与人工催熟草莓的R值对比。(f) 自然成熟与人工催熟猕猴桃的R值对比。注：所有图表中的误差条均代表3次独立测试的标准偏差。

未来展望

研究团队表示，未来将进一步优化高熵合金的元素组合（如引入贵金属提升灵敏度），并开发集成化微型设备，结合人工智能算法提升分析精度。这一创新策略为食品安全监测的智能化、便携化发展提供了新思路，具有广阔的市场前景。

结语

这项研究通过多金属协同效应和纳米酶技术，实现了水果新鲜度的快速、低成本检测，为消费者和食品行业提供了实时质量评估的新工具。随着技术的不断完善，其应用范围将进一步扩大，推动食品安全监测迈向更高水平。

参考文献：Liu Y, Zhang J, Xia W, Chen Y, Huan G, Li C, Xu Z, Liu Z, Zhu S, Xue Z, Liu Y, Yang D. Portable colorimetric probe based on high-entropy alloy nanozyme for rapid detection of fruit freshness. Food Chem. 2025 Aug 15;483:144345. doi: 10.1016/j.foodchem.2025.144345. Epub 2025 Apr 14. PMID: 40250293.