综述：Au-Ag双金属纳米颗粒在食品安全中的创新应用：基于先进生物传感技术检测食源性病原菌和霉菌毒素

《Journal of Food Composition and Analysis》：Innovative applications of Au–Ag bimetallic nanoparticles in food safety: Detection of bacterial pathogens and mycotoxins through advanced biosensing technologies

本综述系统阐述了Au-Ag双金属纳米颗粒（NPs）在食品安全检测领域的前沿进展。文章重点分析了其可调局域表面等离子体共振（LSPR）、增强的纳米酶活性及表面增强拉曼散射（SERS）性能，详述了在检测沙门氏菌、大肠杆菌等食源性病原体和多种霉菌毒素时，如何通过比色、等离子体传感及多模式平台实现高灵敏、高特异性分析，为开发下一代实时、现场监测技术提供了重要视角。

　　

结构类型、合成策略与理化特性

Au-Ag双金属纳米颗粒主要呈现三种结构构型：合金型、核壳型和Janus型。通过共还原法可制得在整个组成范围内形成均匀固溶体的合金纳米颗粒，其局域表面等离子体共振（LSPR）特性可随Au/Ag比例连续调控。种子介导生长法则常用于制备具有明确核壳结构的纳米颗粒，其中Ag壳层可显著增强等离子体场。而Janus结构则呈现出不对称的化学分区，为构建各向异性功能界面提供了独特平台。合成策略上，除了上述方法，伽伐尼置换反应也被广泛采用，它利用金属间的标准还原电位差异来构建中空或框架结构。这些精妙的合成控制赋予了材料可调的光学特性（如从可见到近红外的LSPR吸收峰位移）和卓越的纳米酶活性（如类过氧化物酶、类氧化物酶活性），其性能通常优于单金属纳米颗粒。

比色与等离子体检测

基于Au-Ag双金属纳米颗粒的比色和等离子体检测方法，因其高催化活性和显著的颜色变化而备受关注。在检测食源性病原菌（如单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌）时，纳米颗粒与目标物结合后发生聚集，导致溶液颜色发生肉眼可见的改变，从而实现快速定性或半定量分析。对于霉菌毒素（如黄曲霉毒素B₁、赭曲霉毒素A）的检测，则常利用其纳米酶特性催化显色底物（如TMB），产生强度与毒素浓度相关的显色反应，具备高灵敏度和低检测限的优势。核壳或合金结构赋予纳米颗粒优异的结构稳定性，使其在复杂的食品基质中也能保持稳定的颜色信号。

基于SERS的传感

表面增强拉曼散射（SERS）技术凭借其单分子水平的检测能力和提供独特“指纹图谱”的优势，在痕量污染物检测中发挥着重要作用。Au-Ag双金属纳米颗粒，特别是Ag核Au壳或Au核Ag壳结构，能产生极强的电磁场增强效应，显著放大吸附在其表面的分析物（如细菌细胞壁成分、霉菌毒素分子）的拉曼信号。通过修饰特异性识别元件（如适配体、抗体），可以实现对目标物（如阪崎克罗诺杆菌、玉米赤霉烯酮）的高特异性捕获与SERS信号检测。这种“信号开启”或“信号关闭”模式有效地克服了食品基质自身荧光的干扰，适用于乳制品、谷物等实际样品的快速筛查。

双/多模式检测平台

为了进一步提高检测的准确性和可靠性，集成多种信号读出模式的双模式或多模式传感平台应运而生。Au-Ag双金属纳米颗粒因其多功能性成为构建此类平台的理想材料。例如，一个检测平台可以同时输出基于LSPR变化的比色信号和基于催化反应的荧光信号，用于交叉验证对重金属离子（如Pb²⁺）的检测结果。此外，将SERS与电化学检测相结合，能够同时获取目标物（如沙门氏菌）的结构信息和浓度信息，实现了对多种食源性病原菌或霉菌毒素的同时、快速检测（多重检测），大大提升了分析效率和信息量。

当前挑战与未来展望

尽管Au-Ag双金属纳米颗粒在食品安全检测中展现出巨大潜力，但其从实验室走向实际应用仍面临诸多挑战。首先，纳米颗粒合成的批间重现性和形貌稳定性不足，导致信号一致性难以保证。其次，复杂的制备工艺和高成本的材料限制了其大规模生产与应用。再次，在复杂食品基质中，非特异性吸附问题会干扰检测的特异性。最后，数据处理和解读的自动化、智能化水平有待提高。未来的研究将致力于开发更绿色、可控的合成方法，优化表面修饰策略以减少非特异性结合，并积极探索人工智能（AI）辅助的数据分析技术，以实现无需标记（Label-free）的智能分析。同时，推动检测设备的小型化、便携化，将是实现实时、现场食品安全监测的关键。

结论

Au-Ag双金属纳米颗粒凭借其可调的等离子体光学性质、增强的纳米酶活性和优异的SERS增强能力，已成为开发高灵敏、高选择性食品安全检测技术的明星材料。通过精心设计其结构（合金、核壳、Janus）并灵活运用多种检测模式（比色、SERS、多模式），其在食源性病原菌和霉菌毒素监测方面取得了显著进展。未来，通过解决合成重现性、规模化生产、特异性识别以及智能数据分析等核心挑战，有望加速这类先进纳米材料在下一代实时、现场食品安全监测系统中的应用转化，为保障全球食品安全和公众健康提供有力工具。