《Food Chemistry》：Multienzyme-mimetic nanozym es for food safety detection: Cascade catalytic design, activity regulation, and sensing applications
编辑推荐：
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多酶模拟纳米酶在超灵敏检测微量食品和环境污染物方面的综合研究。
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多级催化途径的系统分类
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多酶模拟纳米酶在超灵敏检测微量食品和环境污染物方面的综合研究。
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多级催化途径的系统分类和机理比较，重点讨论协同信号放大效应。
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控制催化性能的结构-活性关系的深入分析，包括内部因素和外部调节器。
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对农药残留、重金属离子、食源病原体、添加剂和有机污染物检测应用的批判性评估。
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多酶模拟纳米酶的关键挑战及未来展望。
引言
当前，纳米酶作为一种新型功能材料，结合了天然酶的催化特性和纳米材料的独特优势，在食品安全检测、环境污染监测、生物医学和能源催化等多个领域引起了广泛关注（Zhao, Cheng, Li, Wang, & Chen, 2025）。与传统天然酶相比，纳米酶不仅具有更好的稳定性和可设计性，还能通过组分调控、形态优化和表面工程精确调节催化性能。这些特性显著降低了大规模生产和应用的成本和技术障碍（Gao, Wei, Dong, & Yan, 2024）。然而，检测复杂基质通常需要多组分协同识别和级联反应，因此仅具有单一酶样活性的纳米材料在实际应用中不够充分。为应对这一挑战，开发出了具有多酶模拟活性的纳米酶，它们集成了两种或更多种不同的酶活性，如过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、氧化酶（OXD）等。通过整合多酶模拟活性，纳米酶可以模拟天然酶的级联催化途径，从而提高分析灵敏度、扩展检测范围并改善抗干扰效果（Kim, Kim, & Hwang, 2025）。
在食品介质中检测有害物质面临多重挑战：高度灵敏地识别微量分析物、同时分析复杂基质中的多种成分，以及在极端条件（如高盐度、低温或恶劣的食品加工条件）下保持稳定性。传统检测技术往往受到单酶活性纳米酶易失活的影响，并且成本高昂、操作繁琐。相比之下，多酶模拟纳米酶通过内在的自级联催化途径和协同效应提供了一种创新解决方案。例如，Ni/Fe纳米立方体和Cu-CDs表现出双POD-CAT活性，而FeCo-MOFs和Pd/Ru纳米颗粒表现出OXD-POD活性（C. Li et al., 2025）。值得注意的是，Fe-CDs和PdZn/Co单原子复合纳米酶具有三酶模拟活性（SOD-POD-CAT）（Xie et al., 2025）。这些具有多酶模拟活性的纳米酶利用内在的自级联催化途径触发一系列酶促反应，逐步放大污染物的初始信号（Amalraj et al., 2025）。因此，上述途径将分析物识别与信号放大结合起来，实现了对微量农药、兽药和其他食品污染物的高度灵敏检测。此外，不同催化活性位点之间的协同效应提高了检测效率和特异性，同时增强了检测设备对高盐度废水和富含蛋白质的食品提取物等复杂基质的适应性。这使得实验室分析方法能够应用于食品安全领域的现场监测。
目前，具有多酶模拟活性的纳米酶在生物医学、环境监测和食品安全等多个领域展现了巨大潜力。尽管现有综述系统总结了它们的原理、设计策略和应用场景，但在研究重点和时效性方面仍存在不足。Su等人的研究主要集中在多酶模拟纳米酶在生物催化、生物传感和疾病治疗中的应用，并强调了其活性调节机制与生物医学功能之间的内在联系（Su et al., 2022）。Sheng及其同事详细阐述了这些材料的合理设计策略；然而，关于检测环境污染物和食品污染物（如快速检测农药残留和重金属）的应用尚未得到全面覆盖（Sheng et al., 2023）。此外，上述综述中的发现大多局限于特定时期，对近年来出现的新型催化机制和检测方法的创新突破讨论不足。在一定程度上，这些限制阻碍了相关技术从基础研究向工业化及商业化的进展，特别是在食品安全领域。
鉴于上述研究情况，本综述系统地分析了过去五年中具有多酶模拟活性的纳米催化剂在数量/类型、催化影响因素和检测应用方面的最新进展。它重点分析了多种酶模拟活性的协同催化机制，并总结了当前在检测中的应用（图1）。最后，我们讨论了催化性能方面的挑战，并提出了未来研究方向，旨在为将具有多酶模拟活性的纳米材料从实验室应用扩展到实际环境和食品安全领域提供有益的见解。
章节摘录
多酶活性纳米酶的概念与分类
纳米酶是一种具有生物催化功能的纳米材料，能够通过精确设计的纳米结构催化天然酶底物并替代天然酶。与传统天然酶相比，纳米酶具有更好的稳定性、更简单的储存要求、更低的成本和可调的催化活性（Zhou et al., 2022）。此外，纳米酶的多酶活性使其易于设计成成本低廉、稳定且种类多样的催化剂。
多酶模拟活性纳米酶的调节因素
纳米酶的催化活性容易受到多种因素的影响，其中材料的内部因素在调控纳米酶活性方面起决定性作用，不同的尺寸、形态、组成和表面修饰会赋予纳米酶不同的酶样活性。催化系统中的外部因素（如溶液pH值、离子或分子、光照和热量等）也会调节其活性。
多酶活性纳米酶的应用
多酶活性纳米酶近年来在快速、灵敏和现场检测领域受到了广泛关注，因为它们在单一材料中整合了多种酶样催化功能，并能通过级联反应实现信号放大。这些材料不仅克服了天然酶的局限性（如稳定性差和成本高），还能对各种目标分析物产生差异化的催化响应。
总结与未来发展方向
具有多酶模拟活性的纳米酶作为一种新兴的功能材料，通过模拟多种天然酶并利用独特的纳米结构，在检测环境污染物和食品污染物方面具有广阔前景。对催化机制和制备技术的深入理解为满足复杂环境和食品基质中的微量分析需求提供了可能。精确调控尺寸、形态、组成和表面性能可以……
CRediT作者贡献声明
Chengyu Li：撰写 – 综述与编辑，撰写 – 原稿。 Yong Pan：可视化，验证。 Tingting Liu：可视化，验证，监督。 Siyu Shen：可视化，验证。 Xiaofeng Hou：可视化，验证。 Xuedong Wang：可视化，验证，资金筹集。
未引用的参考文献
Ge et al., 2025a
Li et al., 2023
Li et al., 2025
Liu et al., 2021
Wang et al., 2026
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：22576147）和Suzhou科技农业提升项目（项目编号：SNG2025011）的共同支持。
Chengyu Li | Yong Pan | Tingting Liu | Siyu Shen | Xiaofeng Hou | Xuedong Wang
