单核细胞增生李斯特菌（LM）素有“冰箱杀手”之称，可在0—4℃冷藏环境中存活繁殖，极易污染熟食、水产、乳制品等即食食品，感染后致死率高达 20%—30%，严重威胁公共卫生安全。传统细菌培养、PCR 等检测方法存在周期长、操作繁琐、无法无创检测等短板，难以满足冷链食品实时监管需求。近日，上海海洋大学联合多家单位成功研发空心花椰菜状 PdAg/ZnO 气体传感器，结合机器学习实现即食食品中李斯特菌无创、超灵敏、快速检测，为食品安全防控提供全新技术路径。

图 1：表征 PdAg/ZnO 的制备、形貌、晶体结构与元素分布

研究团队以锌基沸石咪唑酯骨架（Zn‑ZIF）为模板，通过表面修饰工程，制备出具有多级空心结构的花椰菜状 ZnO，再均匀负载 PdAg 双金属纳米颗粒，构建出高性能气敏材料。该材料设计兼具两大核心优势：一方面，空心花椰菜形貌拥有丰富表面活性位点与贯通气体传输通道，大幅提升目标气体吸附与传输效率；另一方面，PdAg 双金属产生协同催化效应，有效激活材料表面、促进电子转移与氧空位形成，既降低工作温度，又显著提升检测灵敏度与选择性。

图 2：分析材料孔结构、气体吸附、光学及表面化学态

性能测试结果显示，优化后的PdAg‑1.5/ZnO 传感器表现出突破性气敏性能。该传感器以李斯特菌特征代谢标志物3‑羟基‑2‑丁酮（3H2B） 为检测靶点，在 180℃的低工作温度下，对 50ppm 3H2B 的响应值高达 157.5，响应与恢复时间仅 9.0 秒、5.4 秒，检出限低至 200ppb，远超传统 ZnO 基传感器。同时，传感器工作温度较纯 ZnO 从 240℃降至 180℃，能耗降低 30%—40%；在 40%—80% 湿度范围内仍保持稳定响应，对食品中干扰气体抗干扰能力强，且连续使用 30 天性能无明显衰减，具备优异的实用性与稳定性。

图 3：测试传感器气敏性能，确认最优工作参数与稳定性

为探明传感机理，团队结合原位表征与密度泛函理论（DFT）计算验证：PdAg 双金属协同作用可显著增强 3H2B 吸附能（Eads=−1.08 eV），强化 d‑p 轨道杂化，加速表面氧化还原反应，降低反应活化能，从微观层面揭示了传感器高灵敏、快响应的核心原因。

针对实际食品检测场景，研究团队将 PdAg‑1.5/ZnO 传感材料集成至手持智能传感器，搭载支持向量机（SVM）机器学习算法，实现目标气体自动识别与分类，识别准确率达 98.4%。在三文鱼、甜虾等即食食品的实测中，该设备无需样品前处理，可直接无创检测密封包装内的李斯特菌代谢气体，快速判定食品污染等级（安全 / 轻微 / 严重），完全适配冷链食品生产、运输、销售全链条的快速筛查需求。

此项成果成功突破传统食源性致病菌检测周期长、操作复杂、无法无创检测的技术瓶颈，将纳米材料表面工程与智能气体传感深度融合，构建出便携、高效、低成本的李斯特菌检测方案。该技术不仅能有效防控即食食品李斯特菌污染风险，守护消费者健康，也为其他食源性致病菌的无创快速检测提供了可复制的新思路，对提升我国食品安全监管技术水平、保障冷链食品质量安全具有重要应用价值。

参考文献：Song Y, Wang X, Wu W, et al. Non-destructive and ultra-sensitive detection of Listeria Monocytogenes in ready-to-eat foods based on hollow cauliflower-like PdAg/ZnO by surface modification engineering[J]. Journal of Hazardous Materials, 2026, 505: 141545.