基于Cu-CN单原子纳米酶的智能手机辅助超灵敏比色法检测油炸食品中丙烯酰胺

针对传统丙烯酰胺检测方法仪器昂贵、操作复杂等问题，河南大学研究团队开发了基于Cu-CN单原子纳米酶（SANs）的比色传感策略。该研究利用Cu-CN SANs的氧化酶模拟活性催化TMB显色，通过GSH抑制-丙烯酰胺恢复的"关-开"机制，实现0.05–15 μM线性检测，检出限低至15.4 nM。结合智能手机平台，该方法为食品安全现场检测提供了新方案。

　　

【研究背景】
丙烯酰胺（C₃
H₅
NO）作为2A类致癌物，广泛存在于油炸烘焙食品中，其神经毒性和致癌性引发全球关注。传统检测依赖质谱、色谱等大型仪器，存在成本高、耗时长等瓶颈。单原子纳米酶（SANs）因其原子级分散的活性中心和类酶特性，为生物传感带来革命性突破。河南大学研究团队创新性地将Cu-CN SANs与智能手机检测结合，建立了超灵敏的丙烯酰胺检测新范式。

【关键技术】
研究采用水热法合成Cu-CN SANs，通过AC-HAADF-STEM确认单原子分散特征。利用紫外-可见光谱和智能手机RGB分析验证氧化酶模拟活性，建立GSH抑制-丙烯酰胺恢复的比色传感机制。实际样本（面包、饼干、薯片）经甲醇提取后检测，结合标准加入法进行回收率验证。

【研究结果】

1. Cu-CN SANs的制备与表征
   透射电镜显示450 nm八面体结构，原子级分辨STEM证实Cu单原子分散。XANES证明Cu以Cu-N₄
   配位存在，EXAFS拟合证实无金属团簇。该材料具有优于天然酶的Km值（0.11 mM）和Vmax（8.5×10^-8
   M/s）。

2. 检测机制验证
   Cu-CN SANs催化TMB生成蓝色oxTMB（652 nm），GSH通过清除•O₂
   ^-
   抑制反应。丙烯酰胺与GSH发生硫醇-烯Michael加成，恢复催化活性，浓度依赖的ΔA₆₅₂
   变化实现定量检测。

3. 分析性能评估
   线性范围0.05–15 μM（LOD=15.4 nM），抗干扰实验显示对丙烯酸等类似物响应<5%。实际样本加标回收率95.3–103.6%，RSD<4.3%。智能手机检测LOD达146 nM，与光谱结果高度一致（R²
   =0.991）。

【结论与意义】
该研究首次将Cu-CN SANs应用于丙烯酰胺检测，其原子级活性中心实现了超高催化效率。智能手机集成使该方法具备现场检测潜力，为食品安全监测提供了原子级精准、成本低廉的新工具。研究不仅拓展了SANs在食品安全领域的应用，更为纳米酶设计提供了新的理论参考。