食品在加工、運輸、儲存等過程中有可能帶入有害物質，如獸藥殘留、重金屬殘留、農藥殘留、致病菌等，對食品質量安全造成威脅，因此有必要探索準確、高效、靈敏、經濟的檢測方法以保障消費者的食品安全。傳統(tǒng)的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，但是步驟繁瑣、成本高、耗時長、需在實驗室進行，不能實現(xiàn)高效、現(xiàn)場檢測。近年來，隨著納米技術的發(fā)展，許多基于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）是指粒徑范圍在1~100nm的超細金微粒，也被稱為金膠體（Gold colloids）。由于具有獨特的局域表面等離子體共振（LSPR）特性和較高的摩爾消光系數(shù)，AuNPs表現(xiàn)出與尺寸相關的顏色變化。隨著AuNPs粒徑的增加，表面等離子共振譜帶從可見光區(qū)向近紅外區(qū)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。由于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(lián)苯胺（TMB）、2,2'-聯(lián)氮雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、鄰苯二胺（OPD）、Amplex Red（AR）等底物發(fā)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比色傳感器大多基于調控距離的聚集比色而構建，近年來基于AuNPs酶活性構建的比色傳感器應用越來越多，本文將重點討論基于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的制備方法

AuNPs的經典合成方法是由Turkevich于1951年提出，然后由Frens于1973年發(fā)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，從而制得粒徑在1~8nm范圍內的熱穩(wěn)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基于AuNPs過氧化物酶活性比色傳感器的檢測原理

基于AuNPs的比色傳感器主要有兩種類型，一種依賴于AuNPs的表面等離子體共振特性，一種利用AuNPs能模擬天然酶發(fā)揮催化作用的性質。前者通過對AuNPs進行表面修飾，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(tài)，呈現(xiàn)出不同的顏色，來實現(xiàn)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(fā)生變化，從而使反應底物呈現(xiàn)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表面，改變AuNPs表面性質，從而調節(jié)AuNPs的酶活性。如卡那霉素、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(fā)生特異性結合，具有親和力高、體積小、易于合成和修飾等優(yōu)點。ELLINGTON首次報道使用指數(shù)富集配體系統(tǒng)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，然后進行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表面，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(xiàn)比色檢測。靶標對AuNPs過氧化物酶活性的調控表現(xiàn)為增強或抑制，關于其機理，有以下兩種解釋。

一種解釋認為，適配體屏蔽了AuNPs表面的活性位點，使AuNPs酶活性被抑制。加入靶標后，由于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并從AuNPs表面解吸附，AuNPs活性位點重新暴露，從而恢復酶活性（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表面，使DNA-AuNPs復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(xiàn)為酶活性降低,與帶正電荷的底物（如TMB）作用力更強，表現(xiàn)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表面負電荷減少，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 基于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。基于AuNPs過氧化物酶活性構建的比色傳感器已被應用于各類食品樣品的安全檢測，表1進行了總結。

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