氨基酸功能化碳点纳米酶增强过氧化物酶活性及其在食品谷胱甘肽检测中的应用

本研究针对纳米酶催化活性不足的难题，通过L-天冬氨酸（L-Asp）功能化碳点（Asp-Fe-CDs）的设计，显著提升其过氧化物酶样（POD-like）活性（比未修饰Fe-CDs高4倍），并基于此开发了荧光-比色双模式传感器，实现了食品中谷胱甘肽（GSH）的高灵敏度检测（检测限分别为0.189 μM和0.296 μM），为食品安全监测提供了新策略。

　　

在食品安全与健康监测领域，谷胱甘肽（GSH）作为关键的抗氧化剂，其含量异常与癌症、动脉粥样硬化等疾病密切相关。然而，现有检测技术多依赖单一信号，易受环境干扰，且传统纳米酶存在活性低、结构设计粗糙等问题。针对这一挑战，中国研究人员通过仿生策略，将氨基酸修饰与碳点（CDs）结合，开发出高活性纳米酶，并构建了双模式检测平台。

研究团队采用水热法合成L-天冬氨酸（L-Asp）功能化碳点（Asp-Fe-CDs），通过优化Fe³⁺和L-Asp比例（5 mmol为最佳），显著提升其过氧化物酶样（POD-like）活性。密度泛函理论（DFT）计算证实，侧链羧基是增强催化效率的关键。基于Asp-Fe-CDs催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）氧化产生oxTMB（吸收峰652 nm）及荧光内滤效应（IFE），建立了GSH的荧光-比色双信号检测体系。

主要技术方法

1. 氨基酸修饰碳点合成：以柠檬酸（CA）、L-Asp、FeCl₃和二乙烯三胺（DETA）为前体，通过水热法制备Asp-Fe-CDs；
2. 活性表征：比较不同氨基酸修饰CDs的POD-like活性，筛选最优材料；
3. 传感构建：利用oxTMB的吸光特性与荧光猝灭效应，建立GSH响应模型；
4. 实际应用：检测食品样本中GSH含量，验证方法的可靠性。

研究结果

1. 材料特性：Asp-Fe-CDs呈现蓝色荧光，其比活性较未修饰Fe-CDs提升4倍，归因于L-Asp羧基的仿生催化位点；
2. 检测性能：双模式传感器对GSH的检测限达亚微摩尔级（荧光0.189 μM，比色0.296 μM），且抗干扰能力强；
3. 实际应用：在食品样本中成功检测GSH，回收率符合标准，证实方法的实用性。

结论与意义
该研究不仅为设计高活性纳米酶提供了氨基酸功能化新思路，还通过双模式信号交叉验证，提升了检测准确性。发表于《Food Chemistry》的成果表明，Asp-Fe-CDs在食品安全监测中具有广阔应用前景，未来可拓展至其他生物标志物检测领域。研究首次揭示了氨基酸侧链基团对碳点催化活性的调控机制，为仿生纳米酶开发奠定了理论基础。