食品在加工、基于检测運輸、过感器儲存等過程中有可能帶入有害物質，氧化应用如獸藥殘留、物酶重金屬殘留、活性農藥殘留、色传食品致病菌等，安全對食品質量安全造成威脅，基于检测因此有必要探索準確、过感器高效、氧化应用靈敏、物酶經濟的活性檢測方法以保障消費者的食品安全。傳統的色传食品食品安全檢測方法如氣相色譜法、高效液相色譜法等雖然準確性高，安全但是基于检测步驟繁瑣、成本高、耗時長、需在實驗室進行，不能實現高效、現場檢測。近年來，隨著納米技術的發展，許多基於納米材料的智能傳感器在檢測中得到廣泛應用。

金納米顆粒（Gold nanoparticles，AuNPs）是指粒徑範圍在1~100nm的超細金微粒，也被稱為金膠體（Gold colloids）。由於具有獨特的局域表麵等離子體共振（LSPR）特性和較高的摩爾消光係數，AuNPs表現出與尺寸相關的顏色變化。隨著AuNPs粒徑的增加，表麵等離子共振譜帶從可見光區向近紅外區移動，溶液顏色反映出從紅色到藍色的變化。

除了具有良好的光學性質，AuNPs還具有類似天然酶的活性，如過氧化物酶、過氧化氫酶、氧化酶和超氧化物歧化酶等。由於AuNPs具有類似過氧化物酶的性質，因此在H2O2存在的情況下，AuNPs可以催化3,3',5,5'-四甲基聯苯胺（TMB）、2,2'-聯氮雙（3-乙基苯並噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、鄰苯二胺（OPD）、Amplex Red（AR）等底物發生顯色或熒光反應，從而利用底物顏色變化構建傳感器。此前AuNPs比色傳感器大多基於調控距離的聚集比色而構建，近年來基於AuNPs酶活性構建的比色傳感器應用越來越多，本文將重點討論基於AuNPs過氧化物酶活性構建的比色傳感器的傳感原理及其在食品安全檢測中的應用。

1 AuNPs的製備方法

AuNPs的經典合成方法是由Turkevich於1951年提出，然後由Frens於1973年發展的Turkevich-Frens法。將還原劑（如檸檬酸鈉、硼氫化鈉、抗壞血酸等）加入氯金酸溶液中，Au3+被還原成Au0，這種方法可合成粒徑10~50nm的球形AuNPs，過程簡單，不需要高成本的專用設備。Brust和Schiffrin在1994年提出的Brust-Schiffrin法可以合成更小粒徑的AuNPs，在正十二烷基硫醇存在下，用硼氫化鈉在水-甲苯兩相中還原氯金酸，從而製得粒徑在1~8nm範圍內的熱穩定AuNPs顆粒。除了上述化學合成法外，還有晶種法和生物合成法等。

2基於AuNPs過氧化物酶活性比色傳感器的檢測原理

基於AuNPs的比色傳感器主要有兩種類型，一種依賴於AuNPs的表麵等離子體共振特性，一種利用AuNPs能模擬天然酶發揮催化作用的性質。前者通過對AuNPs進行表麵修飾，利用靶標和修飾基團之間的相互作用就可以調控AuNPs的分散狀態，呈現出不同的顏色，來實現對靶標的檢測。不同的是，AuNPs酶活性比色傳感器的顏色變化來自底物的顯色反應，而不是AuNPs本身。與靶標的相互作用使AuNPs的酶活性發生變化，從而使反應底物呈現不同顏色，通過反應底物的顏色變化來檢測靶標。目前報道的AuNPs酶活性比色傳感器主要利用AuNPs的過氧化物酶性質，可分為以下兩類：靶標吸附-AuNPs傳感器、靶標-適配體-AuNPs傳感器。

2.1靶標吸附-AuNPs傳感器的檢測原理

AuNPs具有類似過氧化物酶活性，能打開H2O2的O-O化學鍵形成羥基自由基，催化無色底物（如TMB）氧化生成顯色產物（如藍色的oxTMB），產物的顏色深淺與AuNPs酶活性正相關。靶標吸附在AuNPs表麵，改變AuNPs表麵性質，從而調節AuNPs的酶活性。如卡那黴素、三聚氰胺、亞砷酸鹽、Pb2+、Hg2+增強AuNPs的過氧化物酶活性，而多巴胺、樂果農藥（Dimethoate）則減弱AuNPs的過氧化物酶活性。通過肉眼觀察或儀器手段衡量顯色產物的顏色變化，即可對靶標進行定性或定量檢測。檢測原理如圖1所示。

2.2 靶標-適配體-AuNPs傳感器的檢測原理

適配體（Aptamer）是一段單鏈DNA或RNA，可以與核酸、蛋白質、金屬離子和小分子發生特異性結合，具有親和力高、體積小、易於合成和修飾等優點。ELLINGTON首次報道使用指數富集配體係統進化技術（SELEX），從隨機單鏈核酸序列庫中分離合適的結合序列，然後進行PCR擴增，可以得到與靶標高度特異性親和的適配體。單鏈DNA通過堿基的配位作用吸附到AuNPs表麵，影響AuNPs酶活性，從而構建適配體-AuNPs比色傳感器。靶標通過與適配體的結合，間接調控AuNPs的過氧化物酶活性，實現比色檢測。靶標對AuNPs過氧化物酶活性的調控表現為增強或抑製，關於其機理，有以下兩種解釋。

一種解釋認為，適配體屏蔽了AuNPs表麵的活性位點，使AuNPs酶活性被抑製。加入靶標後，由於適配體與靶標的高親和力、特異性結合，導致適配體結構變化並從AuNPs表麵解吸附，AuNPs活性位點重新暴露，從而恢複酶活性（圖2a）。

另一種解釋認為，DNA通過堿基吸附在AuNPs上，其帶負電荷的磷酸骨架暴露在AuNPs表麵，使DNA-AuNPs複合物的負電荷密度增加，與帶負電荷的底物（如ABTS）相互作用減弱，表現為酶活性降低,與帶正電荷的底物（如TMB）作用力更強，表現出明顯的酶活性增強。當靶標存在時，靶標-適配體的結合使適配體從AuNPs上解吸附，AuNPs表麵負電荷減少，相應地導致AuNPs的酶活性增強（負電荷底物）（圖2b）或減弱（正電荷底物）（圖2c）。

3 基於AuNPs過氧化物酶活性的比色傳感器在食品安全檢測中的應用

獸藥、農藥的殘留，以及重金屬、致病菌和其他非法添加成分是導致食品安全問題的主要來源，危害人類健康。基於AuNPs過氧化物酶活性構建的比色傳感器已被應用於各類食品樣品的安全檢測，表1進行了總結。

 聲明：本文所用圖片、文字來源《食品與發酵工業》，版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題，請與本網聯係刪除。

相關鏈接：食品安全，過氧化物，硼氫化鈉