基于L-半胱氨酸功能化金纳米粒子的比色传感技术用于芒果和香蕉中电石残留的快速检测

本研究针对水果人工催熟过程中非法使用电石(CaC2)带来的食品安全隐患，开发了一种基于L-半胱氨酸功能化金纳米粒子(AuNPs)的比色传感技术。研究人员通过合成20 nm和40 nm两种尺寸的AuNPs，利用表面等离子体共振(SPR)效应，实现了对CaC2的快速可视化检测，检测限达5×10-3 mL-1。该技术操作简便、成本低廉，为水果质量安全监管提供了新型现场检测工具。

　　

在水果市场上，不法商贩常使用电石(CaC₂)加速水果成熟，这种被明令禁止的催熟方式会残留砷(As)和磷(P)等有毒物质，严重危害消费者健康。传统检测方法如高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)虽然准确，但设备昂贵、操作复杂，难以满足市场监管的现场检测需求。针对这一技术瓶颈，印度国家食品技术创业与管理学院(NIFTEM)和韩国仁荷大学的研究团队创新性地开发了一种基于金纳米粒子(AuNPs)的比色传感技术，相关成果发表在《Heliyon》期刊上。

研究人员采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线衍射(XRD)等技术，系统研究了L-半胱氨酸功能化金纳米粒子的表征及其与CaC₂的相互作用机制。通过采集市售芒果和香蕉样品，建立人工催熟模型，验证了该传感技术的实际应用效果。

研究结果显示：

1. 纳米粒子合成与表征：采用柠檬酸钠还原法成功制备了20 nm(AuNP₂₀)和40 nm(AuNP₄₀)两种金纳米粒子，透射电镜显示其单分散性良好，Zeta电位分别为-32.6 mV和-27 mV，表现出优异的稳定性。

20 nm和AuNP_{40 nm}的光学照片及紫外-可见光谱'>

1. 功能化机制：FTIR分析证实L-半胱氨酸通过Au-S键成功修饰在纳米粒子表面，其暴露的羧基(-COO-)和氨基(-NH₂)为CaC₂识别提供了活性位点。

1. 检测原理：当CaC₂存在时，其含有的砷(As)会与L-半胱氨酸的巯基(-SH)特异性结合，引发纳米粒子聚集，导致溶液颜色由酒红色变为紫色，伴随表面等离子体共振(SPR)吸收峰从520 nm红移至720 nm。

2. 性能指标：该传感器对CaC₂的检测限达50 ppm，且对磷酸二氢钾(PDOP)等常见干扰物表现出良好选择性。实际样品检测中，通过棉签擦拭法可快速识别电石催熟的芒果和香蕉。

这项研究创新性地将纳米材料的光学特性与生物分子识别相结合，开发出操作简便、成本低廉的现场检测技术。相比传统方法，该传感器无需复杂仪器，5分钟内即可完成检测，为食品安全监管部门提供了强有力的技术手段。特别值得注意的是，该技术可直接应用于水果表面残留检测，避免了样品前处理的繁琐步骤。未来通过进一步优化纳米粒子配方和开发便携式检测设备，有望实现该技术的商业化应用，对规范水果市场、保障公众健康具有重要意义。