探索新型荧光传感平台：用于食品中草甘膦检测的ENX@EuMOF技术

引言

随着全球食品安全和环境保护意识的不断提高，快速、简便且高灵敏度的草甘膦（glyphosate, GLY）检测方法变得尤为迫切。草甘膦作为一种广泛应用的除草剂，其残留物对环境和人类健康构成了潜在威胁。传统的检测方法如原子吸收光谱法（AAS）、高效液相色谱法（HPLC）和气相色谱法（GC），虽然具有高灵敏度，但操作复杂且耗时，难以满足现场快速检测的需求。近年来，基于荧光金属有机框架（FMOFs）的新型纳米材料技术逐渐崭露头角，因其简单、灵敏、可视化等特点受到广泛关注。本文将详细介绍一种新型的 ENX@EuMOF 荧光传感平台，该平台不仅具备双模荧光和视觉检测功能，还能实现对食品中草甘膦的快速、高灵敏度检测。

正文

1. 平台构建与原理

ENX@EuMOF 是通过将恩诺沙星（enoxacin, ENX）嵌入铕基金属有机框架（EuMOF）中制备而成的。该平台利用了 ENX 和 Eu³⁺ 离子之间的配位作用，形成了具有双重荧光信号响应的复合材料。具体来说，ENX@EuMOF 在 613 nm 和 520 nm 处分别表现出红色和绿色荧光，当与草甘膦相互作用时，613 nm 处的荧光强度减弱，而 520 nm 处的荧光强度增强。这种变化归因于能量转移效率的变化以及配体到金属的电荷转移效应（图1）。此外，通过密度泛函理论（DFT）计算进一步验证了草甘膦与 ENX@EuMOF 之间的相互作用机制。

2. 实验优化与性能评估

为了优化 ENX@EuMOF 检测系统的性能，研究人员系统地评估了不同条件下的荧光响应，包括 ENX 浓度、反应时间、溶剂种类、温度和 pH 值等因素。实验结果表明，在 250 μM ENX 浓度下，荧光信号变化最大；反应时间在 10 分钟内即可完成，显示出快速响应的特点；水溶液是最适合的反应介质；最佳反应温度为 20°C；pH 值为 5 时，荧光信号差异最显著。最终确定的最佳检测条件为：ENX@EuMOF 浓度 300 mg/L，反应时间 10 分钟，温度 20°C，pH 5（图2）。

3. 应用实例与实际样品检测

ENX@EuMOF 平台不仅在实验室条件下表现优异，还成功应用于多种食品样本中草甘膦的检测，包括玉米、向日葵籽、大豆、茄子、柑橘和茶叶等。实验结果显示，该平台对草甘膦的检出限低至 0.35 mg/L，线性响应范围为 5-100 mg/L，具有较高的选择性和灵敏度。此外，基于 ENX@EuMOF 的纸基微传感器和可附着于皮肤的聚丙烯酰胺水凝胶传感器也被开发出来，实现了对草甘膦的实时、便捷检测（图3和图4）。

4. 创新点与优势

ENX@EuMOF 平台的主要创新点在于其独特的双模荧光设计，使得检测结果更加直观可靠。相比于其他传统方法，ENX@EuMOF 具有以下几个显著优势：

高灵敏度：检出限低至 0.35 mg/L，远低于现有方法。

快速响应：反应时间仅需 10 分钟，适用于现场快速检测。

可视化输出：通过颜色变化直观显示检测结果，便于非专业人士使用。

广泛适用性：可用于多种食品样本的检测，具有良好的通用性和稳定性。

结论

综上所述，ENX@EuMOF 荧光传感平台为草甘膦检测提供了一种全新的解决方案。该平台不仅具备高灵敏度、快速响应和可视化输出等优点，还在实际应用中表现出优异的性能。未来的研究可以进一步探索其在更多复杂环境中的应用潜力，开发更高效的检测工具，为食品安全和环境保护做出更大贡献。此外，随着技术的不断进步，ENX@EuMOF 平台有望在农业监测、环境治理等领域发挥重要作用，推动相关行业的可持续发展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137658

Scheme 1. a) ENX@EuMOF 合成的示意图，b) 基于 ENX@EuMOF 的荧光 GLY 检测机制以及用于茄子的水凝胶比色 GLY 检测，c) 荧光光谱，d) 相应的色度图，e) EuMOF、不存在/存在 GLY 时的 ENX@EuMOF 的比色反应图像。

Fig. 1. 在不存在/存在 GLY 的情况下对 EuMOF 和 ENX@EuMOF 的表征，a) SEM（扫描电子显微镜），b) TEM（透射电子显微镜），c) HAADF - STEM（高角环形暗场扫描透射电子显微镜）以及 EuMOF 的 EDS 元素映射，d - e) SEM，f - g) TEM，h) XRD（X 射线衍射），以及 i - j) 在不存在/存在 GLY 的情况下 EuMOF 和 ENX@EuMOF 的 XPS（X 射线光电子能谱）。

Fig. 2.  EuMOF、ENX@EuMOF 以及含 GLY 的 ENX@EuMOF 的结合能（a - b）和最低未占分子轨道（LUMO）、最高占据分子轨道（HOMO）（c）。