基于Ag/Mn3O4纳米酶的三通道比色传感器阵列实现烟草多品种地理溯源的高效分类

为解决烟草品种及产地分类中传统方法主观性强、仪器分析复杂的问题，研究人员开发了一种基于Ag/Mn3O4纳米酶的三通道比色传感器阵列。通过模拟氧化酶（OXD）活性催化TMB显色反应，结合PCA、LDA和HCA算法，实现了27份烟草样本及10种氮杂环化合物的100%准确分类，为烟草质量控制和市场定位提供了便携高效的解决方案。

　　

烟草作为全球重要的经济作物，其品质与产地特征密切相关。中国作为烟草生产大国，四川、云南等地的烟草以独特香气闻名，而海南烟草则以低刺激性和高甜度著称。然而，当前烟草产地分类主要依赖感官评价和GC-MS等仪器分析，前者易受主观因素影响，后者则存在耗时长、成本高的问题。近红外光谱技术虽有一定应用，但需要庞大数据库支持且缺乏直观结果。在这一背景下，开发快速、准确且可视化的烟草分类方法成为产业迫切需求。

重庆大学的研究团队在《Microchemical Journal》发表研究，提出了一种创新解决方案。他们利用Ag/Mn₃O₄纳米酶的氧化酶模拟活性，构建三通道比色传感器阵列。通过调节pH值改变酶活性，捕获烟草活性成分对超氧自由基(•O₂^?)的清除作用，进而抑制TMB显色反应（λ_max=652 nm）。结合化学计量学方法，实现了对复杂烟草样本的高精度分类。

关键技术方法
研究采用溶剂热法合成Ag/Mn₃O₄纳米酶，通过TEM、XPS等技术表征材料特性；建立基于TMB显色反应的比色检测体系；采集四川烟草公司提供的27份样本（9个产地×3个品种）数据；运用PCA、LDA和HCA进行模式识别。

材料与仪器
实验使用四川烟草公司的27份样本（表S1），通过KMnO₄和PEG-200溶剂热反应制备Ag/Mn₃O₄纳米酶，TEM显示其呈75-130 nm的八面体结构，XPS证实Mn元素存在Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺混合价态。

合成与表征
Ag/Mn₃O₄纳米酶在pH 4.0时表现出最佳OXD-like活性，能高效催化溶解氧转化为•O₂^?。XRD分析显示Ag负载未改变Mn₃O₄晶体结构，但显著提升了电子转移能力。

结论
该研究首次将纳米酶比色阵列应用于烟草分类，实现产地和品种的100%准确判别。特别在2,3′-联吡啶检测中展现出优异线性范围。Yiyao Luo等开发的这一策略，为烟草地理溯源提供了成本低廉、操作简便的新方法，对烟草质量控制体系创新具有重要意义。

讨论
相比传统技术，该传感器阵列兼具纳米酶的高催化活性和比色法的可视化优势。通过多pH值反应系统的设计，有效放大了不同烟草样本的响应差异。未来可进一步拓展至其他经济作物的品质检测领域，为农产品质量安全监测提供新思路。