智能手机与双酶系统驱动的比色纸基次黄嘌呤生物传感器：高效监测虾类新鲜度的创新突破

为解决水产品新鲜度快速检测难题，研究人员开发了一种基于NiPt纳米酶（直径2.45±0.52 nm）与黄嘌呤氧化酶（XOD）的双酶系统比色纸基生物传感器，结合智能手机智能分析技术，实现了次黄嘌呤（Hx）的线性检测（18.75-600 μM，检测限9.67 μM）。该传感器具有抗干扰性强、成本低廉等优势，为虾类及其他食品链目标物的实时监测提供了新范式。

　　

水产品新鲜度监测是保障食品安全的核心课题。虾类作为全球消费量巨大的水产品，其腐败过程中腺苷三磷酸（ATP）降解产生的次黄嘌呤（Hx）是早期腐败标志物。传统Hx检测依赖高效液相色谱（HPLC）等实验室技术，存在设备昂贵、操作复杂等瓶颈。尽管已有基于黄嘌呤氧化酶（XOD）和辣根过氧化物酶（HRP）的溶液检测方法，但纸基生物传感器领域仍存空白。中国海洋大学的研究团队在《Food Chemistry》发表研究，首次构建了智能手机辅助的双酶系统纸基传感器，为虾类新鲜度监测提供了便携解决方案。

研究采用一锅法合成具有过氧化物酶模拟活性的镍铂纳米颗粒（NiPt NPs），结合XOD构建双酶系统，通过壳聚糖修饰滤纸固定生物分子。关键技术包括：NiPt NPs的催化动力学表征、壳聚糖表面修饰优化、智能手机RGB分析算法开发，以及实际虾样中Hx含量与新鲜度等级的关联验证。

Reagents and materials
研究选用H₂
PtCl₆
·6H₂
O等试剂合成NiPt NPs，通过SEM和EDS确认其2.45 nm粒径及合金结构，XOD和壳聚糖作为核心生物材料。

Scheme of the proposed colorimetric paper-based Hx biosensor
双酶级联反应设计：XOD特异性识别Hx产生H₂
O₂
，NiPt NPs催化H₂
O₂
生成羟基自由基（·OH）氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）显色，智能手机捕获颜色变化并定量分析。

Conclusions
该传感器实现Hx的宽线性检测（18.75-600 μM），检测限低于虾类腐败阈值（529 μM）。实际应用中抗尿素、抗坏血酸等干扰，壳聚糖修饰使显色均匀性提升30%。研究获中国专利授权（ZL202311155098.3），为食品链多目标物检测提供技术参考。

讨论与意义
该研究突破传统酶稳定性差、成本高的局限：NiPt NPs的催化效率较单金属纳米酶提升2.1倍；智能手机分析使检测成本降至传统方法的1/20。通过建立Hx浓度与虾类新鲜度分级标准（新鲜<529 μM，次新鲜529-867 μM，腐败>867 μM），为消费者提供直观判断依据。国家自然科学基金（32372272）等项目的支持凸显其社会价值，未来可扩展至鱼类等其他水产品监测领域。