编辑推荐：
为监测热加工食品中晚期糖基化终末产物（AGEs），研究人员采用密度泛函理论（DFT）筛选共价有机框架（COFs）作为固相微萃取（SPME）涂层。经计算，BrCOF 与 AGEs 结合能更强，用于食品中 CML、CEL、PYR 富集，检测限达 0.001 ng?mL-1，为分析提供新方法。
在食品加工的烟火气中，一场关于健康隐患的 “暗战” 悄然上演。随着煎炒烹炸的滋滋声，食物在获得诱人色泽与风味的同时，一类名为晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs）的 “隐形杀手” 正悄然生成。这类由蛋白质与糖类经非酶糖基化反应（美拉德反应）产生的物质，在烘焙、油炸等高温处理过程中含量激增。流行病学研究早已敲响警钟：长期摄入过量 AGEs 与糖尿病、肾病、心血管疾病甚至癌症的发病风险紧密相关。然而，复杂食品基质中 AGEs 的精准检测却面临重重挑战 —— 基质干扰强烈、传统前处理方法效率低下，如同在迷雾中寻找微小的信号，亟需更灵敏高效的分析工具。
为突破这一困境，中国研究人员将目光投向新兴材料领域。来自相关机构的科研团队聚焦于共价有机框架（covalent organic frameworks，COFs）—— 这类由共价键连接的多孔晶态聚合物，凭借可设计的分子结构、超大比表面积和优异稳定性，在分离与吸附领域展现出独特潜力。研究团队提出假设：能否借助理论计算提前筛选出对 AGEs 具有特异性亲和力的 COF 材料，从而避免传统 “试错法” 研发的盲目性？这一思路迅速落地，一项围绕 “COF 基固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）涂层筛选与 AGEs 检测” 的研究就此展开，并最终发表在《Food Chemistry》。
研究采用的核心技术方法包括：
- 密度泛函理论（density functional theory，DFT）计算：通过量子化学模拟，预测 10 种 COF 材料与两种代表性 AGEs（CEL 和 PYR）的结合能，筛选潜在高效吸附剂。
- 材料合成与表征：采用溶液法合成优选的 BrCOF 材料，通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、13C 核磁共振（13C NMR）、粉末 X 射线衍射（PXRD）及氮气吸附 - 脱附实验验证其结构与孔隙特性。
- 固相微萃取 - 超高效液相色谱串联质谱（UHPLC-MS/MS）：将 BrCOF 作为 SPME 涂层，用于热加工食品中 AGEs（CML、CEL、PYR）的富集与检测，建立分析方法。
选择潜在吸附剂：理论计算指引材料筛选
研究首先构建由 5 种醛基单体（HTA、MeTA、OHTA、OMeTA、DBTA）与 2 种胺基单体（TAPB、TAPT）组成的 10 种 COF 模型。DFT 计算表明，BrCOF（含溴代醛基单体 DBTA）与 AGEs 的结合能显著高于其他材料。进一步分析揭示其独特优势：溴原子引发的卤键作用、孔径与 AGEs 分子尺寸的匹配性（模拟显示 COF 孔径大于 AGEs），以及胺基与 AGEs 官能团间的氢键协同效应，共同构筑了强吸附能力。
BrCOF 的合成与表征：从理论到实践的跨越
通过溶剂热法成功制备 BrCOF，表征结果显示其具有典型的亚胺键特征峰（FT-IR 验证）、晶态结构（PXRD 图谱匹配模拟结果）及介孔特性（氮气吸附证实比表面积达 895 m2/g）。这些特性为其作为 SPME 涂层奠定基础 —— 大孔容便于 AGEs 扩散，高比表面积提供丰富吸附位点，稳定结构确保重复使用性。
SPME 方法学验证：灵敏度与可靠性的双重突破
将 BrCOF 涂层应用于热加工食品（如烤牛肉、炸薯条）中 AGEs 的萃取，结合 UHPLC-MS/MS 检测，结果令人振奋：方法线性范围宽（0.05-500 ng?mL-1），检测限低至 0.001 ng?mL-1，显著优于商用吸附剂（如 C18、MIPs）及已报道方法。实际样品分析中，加标回收率达 85.2%-102.3%，相对标准偏差小于 5.8%，证明其在复杂基质中的适用性。
研究结论表明，基于 DFT 的 COF 筛选策略成功打破传统材料研发的盲目性，BrCOF 凭借卤键 - 氢键 - 尺寸匹配的三重作用机制，成为 AGEs 萃取的高效工具。该方法不仅为食品中痕量有害物检测提供了高灵敏度方案，更开创了 “理论计算 - 材料设计 - 分析应用” 的跨学科研究范式。在食品安全与公共健康领域，这一成果如同精准导航的灯塔，为快速识别热加工食品中的 AGEs 风险提供了关键技术支撑，有望推动食品质量控制与膳食健康评估的技术革新。未来，拓展 COF 材料的功能化设计，结合便携式检测设备，或可进一步提升其在现场快速检测中的应用潜力，让食品安全监测触手可及。
