基于1D MnO2纳米线氧化酶模拟物的比色/光热双模式传感平台用于酱油中半胱氨酸的高精度检测

针对复杂食品基质中半胱氨酸（Cys）检测的准确性问题，研究人员开发了一种基于MnO2 NWs氧化酶模拟活性的比色/光热双模式传感平台。通过TMB氧化生成oxTMB产生双重信号，Cys可抑制酶活导致信号衰减，实现0.05-0.09 μM的低检测限，为食品质量控制提供了高可靠性方法。

　　

半胱氨酸（Cys）作为含硫氨基酸，在人体生理过程中扮演关键角色，其水平异常与皮肤病、肝损伤甚至帕金森病密切相关。日常饮食中的酱油是Cys重要来源，但其复杂基质使得传统检测方法如电化学法、高效液相色谱（HPLC）和荧光法面临成本高、操作繁琐或抗干扰能力差等挑战。尽管比色法因操作简便备受关注，但单一信号易受环境因素干扰。如何实现快速、低成本且高准确性的Cys检测，成为食品分析领域的迫切需求。

为此，重庆教育委员会和科技局资助的研究团队在《Food Chemistry》发表论文，提出了一种基于一维MnO₂纳米线（MnO₂ NWs）氧化酶模拟活性的比色/光热双模式传感平台。该研究通过水热法合成α-MnO₂ NWs，利用其催化TMB氧化生成兼具显色和光热效应的oxTMB，Cys通过抑制酶活导致双重信号衰减，实现了酱油中Cys的高精度检测，检测限低至0.05 μM（比色）和0.09 μM（光热）。

关键技术方法
研究采用水热法合成MnO₂ NWs，通过X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征其结构；紫外-可见光谱和近红外（NIR）激光照射分别量化比色信号和光热转换效率；实际样本检测选用市售酱油，通过加标回收实验验证可行性。

研究结果

1. 材料合成与表征：XRD证实产物为α-MnO₂（JCPDS No. 44–0141），TEM显示其直径约50 nm的一维线状结构，比表面积大且表面富含Mn⁴⁺活性位点。
2. 氧化酶模拟活性：MnO₂ NWs在无H₂O₂条件下高效催化TMB氧化为蓝色oxTMB，其紫外吸收峰位于652 nm，且在808 nm激光下升温显著（ΔT达25°C）。
3. Cys检测性能：Cys通过还原Mn⁴⁺抑制酶活，导致oxTMB生成减少，比色信号（吸光度）和光热温度呈浓度依赖性下降，线性范围0.1–100 μM。
4. 实际样本分析：酱油样本加标回收率为96.2%–103.8%，且抗氨基酸和糖类干扰能力强，证实方法可靠性。

结论与意义
该研究首次将MnO₂ NWs的氧化酶模拟活性与oxTMB的双重信号特性结合，构建了无需复杂仪器、抗干扰能力强的双模式传感平台。相比传统方法，其优势在于：① 避免使用不稳定H₂O₂或昂贵荧光标记；② 光热信号对光学噪声不敏感，适合复杂基质；③ 为食品中其他生物标志物的多模式检测提供了新思路。作者团队（Chunyan Wang等）强调，未来可通过集成便携式测温设备进一步推动现场检测应用。