智能手机集成荧光检测与光催化解毒：双功能g-C3 N4 @[Ru(bpy)3 ]2+ 纳米复合材料在花生油黄曲霉毒素B1 防控中的应用

为解决花生油中黄曲霉毒素B1 （AFB1 ）检测灵敏度低、传统解毒技术效率不足的问题，山东农业大学的科研团队开发了一种基于g-C3 N4 @Ru纳米复合材料的双功能平台。该研究通过荧光比率法（LOD 0.0055 μM）和光催化降解（效率99.39%）实现AFB1 的高效检测与解毒，并创新性地结合电纺纳米纤维膜与智能手机成像技术，为食品安全监测提供了便携式解决方案。

　　

黄曲霉毒素B₁
（AFB₁
）是自然界最危险的致癌物之一，仅需微量摄入即可引发肝癌。尽管全球对花生油等食品设定了20 μg/kg的严格限值，但传统检测依赖昂贵的高效液相色谱（HPLC），而物理化学解毒方法又易破坏食品营养。更棘手的是，发展中国家缺乏实验室基础设施，急需一种既能现场快速检测又能高效解毒的"一体化"技术。

山东农业大学的研究团队在《Food Chemistry》发表的研究中，巧妙地将石墨相氮化碳（g-C₃
N₄
）的光催化特性与钌联吡啶（[Ru(bpy)₃
]²⁺
）的荧光特性结合，构建了双功能纳米复合材料g-C₃
N₄
@Ru。该材料不仅能通过荧光颜色变化（橙红→蓝）实现5分钟内0.0055 μM的高灵敏度检测，还可在可见光下120分钟降解99.39%的AFB₁
。更突破的是，团队通过聚丙烯腈（PAN）电纺纳米纤维固定技术，结合智能手机RGB分析，开发出LOD达0.0015 μM的便携式传感器，首次实现检测-解毒-智能监控的全链条解决方案。

关键技术包括：1）超声剥离法制备g-C₃
N₄
纳米片；2）静电纺丝构建PAN纳米纤维载体；3）智能手机"ColorDesk"应用的RGB比值分析；4）电子自旋共振（ESR）鉴定活性氧物种（?O₂
^?
/?OH）。

Fabrication and characterization of g-C₃
N₄
@Ru
通过热聚合法合成g-C₃
N₄
后，超声处理增强其荧光发射，再与[Ru(bpy)₃
]²⁺
复合形成双发射探针。X射线光电子能谱（XPS）证实Ru成功负载，荧光光谱显示450 nm（g-C₃
N₄
）和609 nm（Ru）双特征峰。

Detection mechanism
AFB₁
的羰基与g-C₃
N₄
的氨基通过氢键结合，引发光诱导电子转移（PET），导致450 nm蓝光增强而609 nm红光稳定，形成比率型响应。选择性实验显示对AFB₂
、玉米赤霉烯酮（ZEN）等干扰物具有优异抗性。

Photocatalytic degradation
能带结构分析表明g-C₃
N₄
@Ru的价带位置（+1.98 eV）可产生?OH，而Ru的掺杂拓宽了可见光吸收范围。淬灭实验证实?O₂
^?
是主要活性物种，HPLC-MS鉴定到降解产物m/z 312.1（AFB₁
开环结构）。

Smartphone-integrated sensing
将复合材料嵌入PAN电纺纤维（直径200-400 nm），通过手机捕捉荧光图像，R/B比值与AFB₁
浓度线性相关。实际油样检测回收率达96.2-103.8%，优于ELISA试剂盒。

这项研究开创性地将纳米材料合成、光电催化与移动智能终端结合，其意义不仅在于突破现有AFB₁
检测技术的成本壁垒，更通过"检测-降解"双功能设计，为粮油食品安全提供了可推广的现场解决方案。特别是电纺纤维技术解决了纳米粉末回收难题，而智能手机平台的引入，使得这项高技术成果能够直接惠及食品安全监管最薄弱的农村地区。该工作为其他真菌毒素防控提供了可复用的技术范式，推动食品安全监测向智能化、平民化方向发展。