编辑推荐：
本文聚焦基于石墨烯的电化学生物传感器在食品安全检测方面的应用。详细阐述其检测农药、抗生素、毒素和过敏原等污染物的原理及优势，探讨该技术面临的挑战与未来前景，为保障食品安全提供新的技术思路。
引言
食品安全对人类健康影响重大。世界卫生组织（WHO）数据显示，食源性疾病每年约影响 6 亿人，导致全球 42 万人死亡，5 岁以下儿童尤为脆弱。世界银行估计，不安全食品带来的经济负担巨大，每年因食源性疾病导致全球经济在生产力损失和医疗费用上约花费 1100 亿美元。
食品中的污染物危害严重。农业生产中常用的农药、除草剂等，若长期残留于食物链，会威胁人体健康。传统食品安全检测方法，像色谱和质谱法，虽准确性高，但存在成本高、处理时间长、样品制备复杂以及需专业实验室等局限。免疫分析和传统生物传感器等快速检测方法，又常面临灵敏度、特异性和检测速度等问题，易出现假阳性或假阴性结果，影响食品安全干预的及时性。
随着消费者对食品质量和健康益处关注度上升，研究人员致力于开发既能提高食品质量又不损害营养价值的方法。纳米技术在食品领域应用广泛，纳米材料可用于改善食品质量、安全及营养。纳米技术在食品行业的应用主要分为食品纳米结构成分和食品纳米传感。基于纳米材料的生物传感器灵敏度高，能检测多种食品相关指标，对保障食品质量和安全至关重要。
石墨烯是一种独特的碳基纳米材料，自 2004 年被发现以来备受关注。它是由 Novoselov 等人发现的单原子厚二维（2-D）石墨纳米片。石墨烯及其衍生物具有出色的机械性能（杨氏模量 1TPa，最大拉伸强度 130GPa）、高电子迁移率（250,000cm2/Vs）、优异的热导率（5000W m?1K?1）、大比表面积（>100m2/g）、良好的电子转移能力和可接受的生物相容性。这些特性使其在生物传感器中优势显著，可通过增加分析物相互作用（高比表面积和功能化）提高灵敏度，借助优良的电子特性实现高效信号转导，还能通过介电电泳（DEP）捕获目标分子。对石墨烯进行功能化以实现特定目标结合，或与具有选择性相互作用的混合材料集成，可进一步提高其选择性。在过去十年，与石墨烯生物传感器用于食品安全监测相关的研究论文超过 13,000 篇，表明该领域发展迅速且重要性日益凸显。本研究聚焦于电化学生物传感器的最新进展，对比不同石墨烯衍生物（如氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、功能化石墨烯）在食品安全监测中的应用，探讨小型化、可穿戴传感器和即时检测（POC）诊断等新兴趋势，分析其在检测各类食品污染物中的作用。
食品污染物的类型
食品污染物种类多样，大致可分为生物性、化学性、物理性和过敏性污染物。其中，农药是常见的化学性污染物之一。农药包含多种化合物，可人工合成或源于天然，主要用于减轻、控制或消除病虫害、杂草等对农作物生长发育的不利影响。
农药的检测
科学研究和技术创新的发展，显著提升了农药残留检测的策略性、高效性、可执行性和成本效益。在各种即时检测（POC）设备中，如手持式电化学检测方法，农药残留检测有了很大改进。关于电化学传感和生物传感方法监测农药残留的学术文献不断丰富。
结论和未来展望
全球食品行业规模庞大，价值数万亿美元，高度依赖高安全和质量标准。然而，食品污染物构成严重风险，使食品安全成为全球健康问题。传统的色谱和光谱方法虽有效，但耗时、昂贵且需要专业人员操作，限制了其广泛应用。相比之下，生物传感器，尤其是纳米技术增强的生物传感器，有望成为快速、灵敏且经济高效的食品安全检测解决方案。基于石墨烯的电化学生物传感器凭借其独特性能，在检测食品污染物方面展现出巨大潜力。未来，该领域的研究可能会朝着进一步提高传感器性能、实现小型化和集成化、开发可穿戴和现场检测设备等方向发展，以更好地满足食品安全监测的实际需求，保障公众健康。
