基于纳米材料的电化学传感器在水和复杂食物基质中对重金属的检测：从材料设计到分析性能的诸多挑战

《Food Analytical Methods》：Nanomaterial-Based Electrochemical Sensing of Heavy Metals in Water and Complex Food Matrices: Challenges from Material Design to Analytical Performance

　　

摘要

食品中重金属的污染对公共安全构成了重大威胁，因为这些金属具有生物累积性，可能导致胃肠道、系统性和神经系统疾病。因此，对于精确、易于获取且低成本的食品中有害金属检测方法的需求日益增加。电化学纳米传感器已被开发成高度敏感的分析工具，可用于检测复杂食品体系中的微量重金属。近年来，通过对纳米结构材料的工程设计变得尤为重要，因为它们通过增加活性表面积、改善电子转移动力学以及提高电极界面处的分析物吸附能力来提升电化学性能。本文综述了基于纳米材料的电化学传感器在检测多种食品基质和水中的重金属方面的最新进展，包括乳制品、海鲜、水果和蔬菜等。文章首先介绍了电化学传感器的基础知识及电化学传感所使用的技术，特别是碳纳米材料、金属及金属氧化物纳米结构以及混合纳米复合材料等传感材料。这些材料具有独特的物理化学性质，从而提高了分析灵敏度。此外，本文还比较了已报道的检测限值，表明纳米结构传感平台非常适合用于分析食品体系中的微量重金属。同时，本文还探讨了新兴技术，如柔性可穿戴传感器、人工智能辅助传感、微流控技术、纸基传感以及集成在智能手机中的传感技术。

图形摘要

食品中重金属的污染对公共安全构成了重大威胁，因为这些金属具有生物累积性，可能导致胃肠道、系统性和神经系统疾病。因此，对于精确、易于获取且低成本的食品中有害金属检测方法的需求日益增加。电化学纳米传感器已被开发成高度敏感的分析工具，可用于检测复杂食品体系中的微量重金属。近年来，通过对纳米结构材料的工程设计变得尤为重要，因为它们通过增加活性表面积、改善电子转移动力学以及提高电极界面处的分析物吸附能力来提升电化学性能。本文综述了基于纳米材料的电化学传感器在检测多种食品基质和水中的重金属方面的最新进展，包括乳制品、海鲜、水果和蔬菜等。文章首先介绍了电化学传感器的基础知识及电化学传感所使用的技术，特别是碳纳米材料、金属及金属氧化物纳米结构以及混合纳米复合材料等传感材料。这些材料具有独特的物理化学性质，从而提高了分析灵敏度。此外，本文还比较了已报道的检测限值，表明纳米结构传感平台非常适合用于分析食品体系中的微量重金属。同时，本文还探讨了新兴技术，如柔性可穿戴传感器、人工智能辅助传感、微流控技术、纸基传感以及集成在智能手机中的传感技术。

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