综述：实时生物传感抗氧化剂和蛋白质以监测食品质量：实验条件限制与验证方法缺陷

《Food Control》：Real-time biosensing of antioxidants and proteins for food quality control: matrix constraints and validation gaps

　　

摘要

在食品加工、储存和分销过程中，越来越需要快速的分析决策，然而生物传感器的实际价值往往更多地受到基质兼容性和验证深度的限制，而非名义灵敏度。本文批判性地分析了食品中抗氧化剂和蛋白质的实时和近实时生物传感技术，这两种分析目标类别经常被讨论，但缺乏对传感逻辑和终点解释差异的足够关注。通过四个以实施为导向的标准（基质验证深度、预处理负担、抗干扰能力以及可重复性或操作稳定性的证据）对电化学、光学、一次性、微流控和新兴平台进行了评估。在液体和相对容易处理的系统中（包括饮料和受控发酵模型），现有证据最为充分，而富含脂肪、颗粒状和高度加工的食品中的性能仍具有不确定性。电化学平台通常比光学格式更能容忍不透明和异质样品，但污染、漂移、校准转移和参考方法不一致等问题仍未解决。因此，本文支持根据具体情境选择相应的传感器，而不是对传感器家族进行广泛排名。为了实现食品控制，需要开展实际基质验证、明确实时测量的操作定义、稳定性测试、统一报告，并更好地协调传感器输出与质量或安全终点之间的关联。

章节片段

分析问题的框架：复杂食品系统中的实时传感

食品控制日益依赖能够更快地判断质量、安全、真实性及工艺性能的分析工具。传统的实验室方法对于确认性分析仍然必不可少，但它们通常速度太慢或依赖于基础设施，难以在生产、储存和分销过程中频繁使用。因此，生物传感器作为分散式和近实时食品控制的潜在工具受到了关注。然而，它们的实用性取决于...

目前主导食品应用的传感器家族

食品应用在各种传感器家族之间的分布并不均匀。文献中经常提到电化学系统，因为它们比光学格式更能容忍异质基质，并且更易于微型化；而在需要易于访问性、视觉输出或包装集成的情况下，光学平台仍然具有价值。纸基、一次性及微流控架构主要是为了将这些转换方式应用于传统实验室之外...

抗氧化剂和蛋白质的识别与信号生成机制

可解释性取决于识别化学和信号生成在食品相关条件下的匹配程度。在许多研究中，传感器并不直接报告分析物浓度；它报告的是由累积氧化还原活性、结合事件、催化级联或基质-表面相互作用形成的信号路径。对于结构明确的蛋白质靶标来说，这一差距较小；但对于抗氧化剂测量而言，这一差距仍然存在，并且随着...

基质验证作为衡量实用性的核心标准

只有当基质不再简化后，信号保持稳定、选择性和可解释性时，所声称的灵敏度提升、纳米材料工程或识别化学方面的改进才有实际意义。在引用的文献中，许多优势在缓冲液或添加了特定物质的系统中最为明显，但在实际食品中，由于预处理负担、污染和终点不匹配等问题，这些优势就不那么显著了...

证据最有力的应用领域

证据的影响力因食品领域而异，因为基质结构直接影响分析物的可检测性、干扰模式和工作流程负担。在液体系统中，证据最为充分；在乳液和富含脂肪的食品中，证据则较为有限；而在需要提取的固体食品中，真正实现实时监测的支持最少。这种差异比按平台逐一列出情况更具信息量，因为它表明了在实际食品环境中的性能是否仍可解释...

从原型到应用：行业、设备与法规的契合

应用的可行性更多取决于工作流程的实际情况，而不仅仅是孤立的分析指标。在受控实验室环境中表现良好的技术在评估其持续使用、维护负担、验证深度和实际食品环境中的法规适应性时，往往失去可信度（Nejadmansouri等人，2021年；Wu等人，2025b年）（表3）。

战略性综合：未解决的瓶颈和现实的研究方向

该领域在分析创新方面很有成效，但在系统整体上仍存在不平衡。文献中广泛报道了灵敏度提升、信号放大和新架构的发展，但实际上应用受到识别设计、基质耐受性和验证质量之间薄弱协调性的限制（Rizzotto等人，2023年；Singh等人，2025年；Wu等人，2025b年）。因此，需要将已有明确证据的领域与文献尚未形成共识的领域区分开来...

数据可用性声明

这是一篇综述文章。在研究过程中没有生成或分析新的数据。所有讨论的数据均来自先前发表的研究，并已在手稿中适当引用。希望获取综述中提到的具体数据集的读者，请参阅参考列表中的原始出版物。

资金来源

作为一项独立的学术研究，这项工作的目的是为更广泛的研究社区提供文献的更新综合。本研究未获得任何外部资金、机构资助或商业利益的支持，以确保对研究内容的公正评价。

利益冲突声明

作者声明与本研究无关的任何利益冲突。

致谢

作者感谢胡志明市技术大学和越南工程学院提供的学术支持。

Tan Hoang Le

胡志明市技术大学和工程学院，越南胡志明市