《食品科學》：“食品安全快速檢測”專欄文章（二）

食品安全作為食品行業可持續發展和全球公共衛生的核心議題，其風險因子的快速識別與精準監控技術已成為食品科學研究領域的前沿方向。近年來，材料科學、傳感技術及人工智能算法等多學科的深度融合，構建“實時-原位-智能化”的快速檢測體系，為突破傳統檢測方法在復雜基質適應性及實時監測能力等方面的技術瓶頸提供了多重創新路徑，推動食品安全快速檢測與動態監管研究的發展。因此，《食品科學》特設食品安全快速檢測專欄，旨在匯集前沿研究進展，聚焦快檢技術載體、機制和方法的創新以及多學科的交叉融合，推動研究創新與產業實踐轉化，為精準檢測和監控、保障食品安全與人類大健康產業體系建設提供理論依據與方法支撐。

特邀專欄主編：劉慧琳教授、王向紅教授、顧穎副教授

專欄文章

摘要：In this work, a portable sensor based on ionic liquids-carboxylated carbon nanotubes/screen-printed carbon electrodes (IL-COOH-CNTs/SPCE) was constructed and coupled with machine learning for sensitive sulfamethoxazole(SMZ) detection. The IL-COOH-CNTs/SPCE exhibited low impedance, a large effective surface area, and excellent stability. The sensor displayed a wide linear range from 1.04 to 233.00 μmol/L, with a limit of detection (LOD) of 0.009 μmol/L and a limit of quantification (LOQ) of 0.030 μmol/L. The sensor coupled with least square support vector machine (LSSVM) achieved superior predictive performance than when coupled with artificial neural network (ANN). Furthermore, the recoveries for spiked food samples using this method showed no significant difference from those obtained using highperformance liquid chromatography (HPLC), confirming the high accuracy and practicality of the developed method. In summary, the IL-COOH-CNTs/SPCE sensor provides a reliable, portable, and efficient alternative for SMZ detection in aquatic and livestock products.

結論：In this study, we developed a portable smart sensor for SMZ detection based on SPCE modified with IL-COOHCNTs nanocomposite coupled with LS-SVM model. The IL-COOH-CNTs composite-modified electrodes exhibited superior performance over single-material modified electrodes, exhibiting the highest oxidation response to SMZ. Morphological and electrochemical characterizations of the IL-COOH-CNTs/SPCE were performed, revealing excellent conductivity, remarkable stability, low impedance, and a large electroactive surface area. The optimized sensor achieved a wide linear detection range (1.04-233.00 μmol/L), with exceptional sensitivity of LOD (0.009 μmol/L) and LOQ (0.030 μmol/L), surpassing the performance of the HPLC method in Chinese National Standards. Comparative evaluation of ML models demonstrated that the LS-SVM model outperformed ANN in prediction accuracy, as evidenced by comprehensive statistical metrics (R2, RMSE, MAE, and RPD). Validation through recovery tests in fish, shrimp, and chicken samples showed excellent agreement between the IL-COOH-CNTs/SPCE sensor and reference HPLC methods (

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引文格式：

LI Anna, ZENG Yifang, WEN Yangping, et al. Portable electrochemical sensors coupled with machine learning for intelligent analysis of sulfamethoxazole[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 29-43. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250803-008.

LI Anna, ZENG Yifang, WEN Yangping, et al. Portable electrochemical sensors coupled with machine learning for intelligent analysis of sulfamethoxazole[J]. Food Science, 2025, 46(24): 29-43. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250803-008.

3O4@Au復合納米材料光熱和催化效應的適配體試紙條雙模式快速檢測鼠傷寒沙門菌

摘要：本研究基于Fe3O4@Au復合納米材料光熱效應與類過氧化物酶活性，建立了一種雙模式信號放大的適配體試紙條方法，用于鼠傷寒沙門菌的快速檢測。在最優條件下，通過類過氧化物酶催化顯色，該方法的目視檢出限為104 CFU/mL；利用Fe3O4@Au的光熱效應，通過建立檢測線上溫差（ΔT）與細菌濃度之間的定量標準曲線，可在104～108 CFU/mL范圍內實現線性檢測，最低檢測限達3.02×102 CFU/mL。該方法對鼠傷寒沙門菌具有高特異性，與乙型副傷寒沙門菌、單核細胞增生李斯特菌、大腸埃希菌O157：H7、金黃色葡萄球菌均無交叉反應。試紙條具備良好的貯藏穩定性，并能夠成功應用于牛奶、雞胸肉和豬肉等實際樣本中鼠傷寒沙門菌的檢測，回收率在80.54%～104.35%之間。本研究建立的方法集快速、便捷、準確等優勢于一體，成功實現了復雜食品基質中鼠傷寒沙門菌的快速檢測，有望為食品安全現場快速篩查提供有效的新策略。

結論：本研究基于Fe3O4@Au復合納米材料的光熱效應和類過氧化物酶活性，開發了一種鼠傷寒沙門菌適配體試紙條快速檢測方法。合成的Fe3O4@Au復合納米材料光熱升溫速度優于膠體金，且光熱轉換效率和類過氧化物酶活性均高于Fe3O4。該方法采用Au—S將鼠傷寒沙門菌適配體共價修飾于Fe3O4@Au表面，構建了具有磁分離功能的特異性捕獲探針。在檢測過程中，靶標細菌首先被捕獲探針識別，隨后與T線適配體形成雙適配體夾心復合物。該復合物中的Fe3O4@Au可有效催化H2O2氧化TMB底物，產生顯著增強的顯色信號，在最佳實驗條件下，該方法的目視檢出限為104 CFU/mL。建立T線ΔT的定量標準曲線，在菌濃度104～108 CFU/mL范圍內呈現良好線性關系。利用Fe3O4@Au的光熱效應進行信號放大，使其檢測靈敏度顯著提升，最低檢測限達到3.02×102 CFU/mL。此外，該試紙條對鼠傷寒沙門菌表現出高度特異性，且Fe3O4@Au探針的磁分離能力有效克服了復雜樣品基質干擾，其抗干擾性和實用性顯著優于傳統膠體金探針方法。綜上所述，本研究開發基于Fe3O4@Au類過氧化物酶活性與光熱性能的適配體試紙條雙模式檢測方法，集快速、高靈敏、強特異性、良好抗干擾性及實用便捷性于一體，為鼠傷寒沙門菌的現場快速篩查和實際樣品分析提供了有力的技術支持。

引文格式：

高建欣, 王欣, 張鴻雁. 基于Fe3O4@Au復合納米材料光熱和催化效應的適配體試紙條雙模式快速檢測鼠傷寒沙門菌[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 44-52. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250715-125.

GAO Jianxin, WANG Xin, ZHANG Hongyan. A dual-mode aptamer-based lateral flow test strip for rapid detection of Salmonella typhimurium based on the photothermal and catalytic effects of Fe3O4@Au composite nanomaterials[J]. Food Science, 2025, 46(24): 44-52. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250715-125.

摘要：近年來，新污染物在食品鏈中的暴露風險日益突出。傳統檢測技術雖具有高靈敏度和準確性，但在復雜基質中仍存在檢測效率低、前處理繁瑣和成本高等局限。功能化納米材料憑借高比表面積、可調控表面化學性質和優異信號響應特性，為新污染物快速分析提供了新的材料基礎。本文系統總結了各類納米材料在新污染物富集、信號轉導及檢測平臺集成中的應用特點，并結合自下而上合成、后修飾和多材料協同3 類策略，闡釋了功能化設計在性能優化中的作用。結合不同類型新污染物的食品分析實例，討論了這些材料在提升檢測靈敏度、縮短檢測時間及實現平臺化集成方面的應用進展。最后，提出了面向現場快速檢測和風險防控的可實施技術路徑，為未來食品中新污染物的監測和控制提供參考。

結論：綜上所述，功能化納米材料依托其可調控孔徑、高比表面積及多樣化表面官能團，在食品中新污染物檢測中展現出不可替代的作用。通過自下而上的結構設計、PSM功能化及材料協同集成，已逐步形成從靶標識別到信號轉化的高效一體化體系。在應用層面，這類材料不僅實現了痕量污染物在復雜基質中的高效富集，還支持基于熒光、電化學、比色及拉曼等多機制的靈敏檢測與可視化輸出。當前，檢測策略正經歷由單一信號向雙模式、多模式信號拓展轉變的過程，傳感器設計亦趨向多組分協同與功能互補，同時設備形態朝著便攜化與易操作化發展，為快速現場檢測提供了技術基礎。

盡管如此，該領域仍存在若干瓶頸。新污染物的低濃度、多樣性和復雜環境賦存對材料的識別靈敏度、特異性和穩定性提出更高要求；食品基質的復雜性進一步增加了干擾風險，限制了材料在真實樣品檢測中的表現；設備便攜化和自動化程度有待提高，材料的綠色合成及環境友好性問題亦亟需解決。針對這些挑戰，需要在材料構筑、信號機制和系統集成上持續創新。未來研究應面向污染物特征驅動的材料定向設計，開發具備高親和位點、界面選擇性及多通道響應能力的功能體系，以適應不同類別靶標及復雜基質環境。在此基礎上，推動納米材料與人工智能的深度結合，借助機器學習實現材料篩選與信號模式優化，加速高通量檢測與智能化風險分析。與此同時，檢測應用應從單一終端檢測擴展至全過程監控，覆蓋農業源頭、加工環節及消費端，實現風險早期識別與動態管控。在這一框架中，功能化納米材料不僅是檢測工具，更是構建“環境-食品-健康”全鏈條監測與干預體系的關鍵支撐。

引文格式：

魏慶, 劉嫣, 劉慧琳. 功能化納米材料推動食品中新污染物快速分析：從設計到應用[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 53-64. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250618-136.

WEI Qing, LIU Yan, LIU Huilin. Functionalized nanomaterials promote rapid analysis of new contaminants in foods: from design to application[J]. Food Science, 2025, 46(24): 53-64. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250618-136.

摘要：目的：構建一種適配體交聯水凝膠熒光生物傳感器用于食品中玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）的檢測。方法：引物A鏈和修飾淬滅基團BHQ1的引物B鏈在一定條件下發生共聚形成聚合物A（PS-A）和聚合物B（BHQ1-PS-B），修飾有6-羧基熒光素（6-carboxyfluorescein，FAM）熒光基團的核酸適配體（aptamers，Apt）（FAM-Apt）作為信號探針和交聯劑與PS-A和BHQ1-PS-B通過堿基互補配對交聯形成DNA水凝膠。在ZEN存在的情況下，ZEN與BHQ1-PS-B競爭結合FAM-Apt，水凝膠裂解，熒光基團和淬滅基團由距離很近變為相互分離狀態，熒光信號“開啟”。結果：該方法可實現ZEN一步定性和定量分析，線性范圍為1～500 nmol/L，檢出限為8.7 nmol/L。面粉樣品的加標回收率為80.3%～94.2%。結論：所建立的適配體交聯水凝膠熒光生物傳感器具有靈敏高效、檢測時間短等優勢，可應用于食品中ZEN的快速檢測。

結論：本研究制備了一種新型的ZEN Apt水凝膠熒光傳感器，ZEN競爭結合Apt使水凝膠裂解，熒光信號“開啟”，實現ZEN一步快速定性和定量檢測。該傳感器對ZEN的檢測具有高靈敏度和選擇性，且準確性優異，可通過直接測定體系熒光強度差值進行ZEN定量分析。在最佳條件下，ZEN的檢測線性范圍為1～500 nmol/L，檢出限為8.7 nmol/L。此外，該方法還成功應用于面粉樣品的測定，回收率在80.3%～94.2%之間，相對標準偏差為2.78%～6.71%。本方法檢測時間僅為6 min，有應用于ZEN現場快速檢測的潛力。未來，將聚焦DNA水凝膠生物傳感器產業化應用的問題，進一步針對水凝膠的高效合成以及材料篩選等工作進行優化完善，以期將其應用于糧食收儲、市場監管等工作中，更好地服務食品檢測行業。

引文格式：

李可敬, 謝剛, 竇金鑫, 等. 基于適配體交聯水凝膠熒光“開啟”的生物傳感器用于玉米赤霉烯酮一步檢測[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 65-71. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250529-205.

LI Kejing, XIE Gang, DOU Jinxin, et al. Biosensor based on aptamer cross-linked hydrogel with fluorescence “turn-on” properties for one-step detection of zearalenone[J]. Food Science, 2025, 46(24): 65-71. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250529-205.

特邀主編簡介

劉慧琳 教授

劉慧琳，北京工商大學食品與健康學院副院長，教授，博士生導師。新加坡國立大學理學院訪問學者。入選國家優青、北京市高層次人才支持計劃、北京市委組織部優秀人才。主要從事食品安全檢測及控制方向研究，主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃青年科學家項目、北京市高層次創新創業支持計劃等項目，以第一或通信作者發表SCI論文100余篇，其中包括ESI熱點論文3 篇和高被引論文8 篇，論文總引用4000余次，

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王向紅 教授

王向紅，河北農業大學食品科技學院二級教授，博士生導師，河北農業大學第八屆學術委員會副主任委員，中國食品科學技術學會第二屆青年工作委員會委員，河北省食品安全學會副理事長，河北省農業產業技術體系崗位專家。長期致力于食品中危害因子多元識別與檢測技術研究，聚焦抗體、核酸適配體、多功能納米材料的分子識別機理，構建定量分析、信號放大及可視化快速識別等多場景、多形式食品安全快速檢測解決方案。近年來，主持及主研國家自然基金面上項目、區域聯合基金重點項目、國家“十四五”“十三五”重點研發計劃、國家公益性行業科研專項以及河北省科技支撐項目等20余項課題的研究工作，獲得河北省科技進步二等獎1 項、技術發明二等獎1項，河北省山區創業二等獎1 項，授權國際發明專利2項，國家發明專利13 項，以第一作者/通信作者在國內外學術期刊發表論文200余篇，其中SCI收錄75 篇，EI收錄21 篇。

顧穎 副教授

顧穎，昆明理工大學食品科學與工程學院副教授，博士生導師。主要研究方向為食品質量安全檢測及控制技術。入選云南省“興滇英才支持計劃”青年人才，擔任中國農業機械學會農副產品加工機械分會委員、云南省食品安全與營養健康科普宣傳和風險交流專家、云南省科技副總、云南省科技特派員、昆明市第一屆食品安全專家委員會委員、《Food Safety and Health》編委等。近5 年，主持國家自然科學基金（青年科學基金、面上項目）、云南省重點研發計劃項目課題、云南省“興滇英才支持計劃”青年人才項目、云南省應用基礎研究計劃項目（青年項目、面上項目）等科研項目11 項。近5 年，以第一作者或通信作者在《Coordination Chemistry Reviews》《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》《Trends in Analytical Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Food Chemistry》《Analytical Chemistry》《Journal of Hazardous Materials》《Biosensors and Bioelectronics》等學術期刊上發表論文40余篇，授權發明專利3 項。

專欄網址：

《食品科學》2025年24期：

https://www.spkx.net.cn/CN/volumn/volumn_1925.shtml

實習編輯：李雄；編輯：閻一鳴；責編：張睿梅。圖片來源于文章原文及攝圖網。

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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