贵金属纳米粒子/碳量子点复合材料的制备及应用

贵金属纳米粒子/碳量子点纳米材料结合了贵金属纳米粒子和碳量子点的优点,是一种非常有前途的功能材料。近年来,国内外对其制备方法及应用研究逐渐增多,已广泛应用于表面增强拉曼光谱、传感、催化和抗菌等方面。碳量子点表面含有丰富的基团,既可以作为电子供体也可作为电子受体,在贵金属纳米粒子的制备中已经得到了很好的应用,制备过程高效、环保且形态可控。本文概述了近年来银纳米粒子/碳量子点和金纳米粒子/碳量子点复合纳米材料的制备方法及其应用,并对前景进行了展望。     

上转换纳米粒子在食品分析中的应用研究进展

上转换纳米粒子由于其诸多优点已发展成为一类新兴的荧光生物探针和光学分析纳米材料。上转换纳米粒子因其具有毒性低、成本低、生物相容性好、化学稳定性好等优点,被广泛应用于各个领域。上转换纳米粒子具有独特的发光形式,它将低能辐射转化为高能辐射,和传统的染料和量子点等依靠下转换的发光材料相比,它可以通过近红外光激发,因此在生物医学及食品分析中有其不可比拟的优点。综述上转换纳米粒子的特性和制备方法,着重介绍近年来上转换纳米粒子在食品毒素、食源性致病菌、氨基酸、维生素和微量元素的快速高效检测中的研究进展,并对上转换发光纳米材料的应用前景进行分析和展望。     

加工诱导形成的食源性荧光碳点研究进展

食源性荧光碳点（food-borne fluorescent carbon dots，FFCDs）是一种食物原料在加工诱导过程中形成的新型内源性荧光纳米粒子，涉及到加工过程中营养物质复杂物理化学转化过程及相互作用，其粒径一般小于10 nm，水溶性好，表面具有丰富且活泼的官能团，在激发光的照射下可以发出明亮的荧光。食品加工诱导产生的FFCDs最早于2012年在面包中被发现并提取，最近几年掀起了以绿色天然物质为碳源，经加工诱导制备食源性碳点的研究热潮。本文对来源于不同食品原料FFCDs的形貌结构及尺寸、元素组成及官能团和荧光特性等一系列理化性质进行了阐述。同时，基于FFCDs独有的荧光特性，利用体外模拟消化模型揭示FFCDs在体内的消化过程，再从与生物分子相互作用、抗氧化性等方面评价了其生物效应，最后归纳总结了FFCDs的细胞和动物毒性，旨在为未来食品加工过程中开展FFCDs的风险评估、研究可能的健康问题提供参考。     

纳米淀粉的研究及其在食品工业中的应用

纳米淀粉具有来源丰富、安全无毒、可再生、可生物降解、生物相容性好等优良性质,同时具有纳米粒子的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应和宏观量子隧道效应等纳米特性,在食品工业中应用广泛。文章主要介绍了纳米淀粉的制备方法、性质及改性方法,阐述了纳米淀粉在食品领域的应用,并对其发展方向进行展望。     

食品级纳米粒子的合成及其应用

纳米粒子作为食品领域中重要的一员,近年来被广泛研究。本文综述了国内外近年来食品级纳米粒子的研究进展,介绍了其分类、制备方法及其在食品领域中的应用,旨在为纳米粒子的制备和应用提供技术参考。     

食品中喹诺酮类抗生素的光学和电化学传感器检测方法研究进展

食品中喹诺酮类抗生素的残留危害食品安全,已经引起广泛关注。基于纳米材料制备的传感器具有实时分析、低检测限和分析所需的样品量小等多种优势,是目前喹诺酮类抗生素的现场检测技术研究的热点。本文介绍了荧光、比色、表面增强拉曼散射(SERS)、免疫层析(ICA)等光学传感器和基于不同纳米材料的电化学传感器在喹诺酮类抗生素检测中的应用,比较和分析了不同类型传感器的特点。并对量子点、上转换纳米粒子等纳米材料在光学传感器中的应用,以及碳纳米材料、金属纳米材料和氧化还原介质等在电化学传感器中的应用进行了综述并提出了展望,以期为食品中抗生素的检测和传感器的发展提供新的思路。     

纳米酶在食品保鲜中的应用

具有优异广谱抗菌特性的纳米酶,为解决由微生物引起的食品腐败问题提供了一种全新策略。纳米酶可在生理环境中催化相应的底物而产生活性氧,因其制备简便、成本低、催化效率高,易于规模化生产和稳定性高等优点,故在食品保鲜领域具有广阔的应用前景。本文综述纳米酶的分类,包括金属或金属氧化物基纳米酶、碳基纳米酶、聚合物基纳米酶及其它材料,调控纳米酶抗菌活性的主要因素(大小、形态、涂层及改性、组成成分等),为如何设计高效抗菌纳米酶提供了参考。本文还阐述纳米酶在食品保鲜中的应用,包括纳米酶基抗菌薄膜应用及其在检测食品中细菌污染水平中的应用。由于其广谱抗菌特性和可忽略的生物毒性,抗菌纳米酶能降低食品工业中微生物的危害,而且有助于控制食品生产及加工中的交叉污染问题,对保障食品安全,促进食品工业健康可持续发展具有十分重要的现实意义。总而言之,抗菌纳米酶有望成为一种新型的抗菌剂和/或策略,在食品保鲜中展现出广阔的应用前景。     

静电纺丝多孔碳纳米纤维制备与应用研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维,综述了近年来国内外静电纺丝技术实现工业化的可行性,静电纺丝制备多孔碳纳米纤维的方法、多孔结构类型以及多孔碳纳米纤维的应用等方面的最新进展。主要介绍了聚合物与聚合物共混以及聚合物与无机粒子共混静电纺丝多孔碳纳米纤维的2种方法的制备原理及所制得多孔碳纳米纤维的特点,并根据孔结构形状将多孔碳纳米纤维分为中空结构、介孔结构、多级孔结构和碳壳-蜂巢芯结构等类型。最后介绍了静电纺丝多孔碳纳米纤维在电化学、储氢、催化和吸附等领域的应用情况,并对未来多孔碳纳米纤维的发展前景进行了展望。     

荧光纳米材料应用于蛋白质分析的研究进展

蛋白质与人体新陈代谢、免疫应答和疾病发生等密切相关,因此对蛋白质研究是当今世界共同关注的热点,目前已经渗透到生物、医学、食品等各个领域。纳米技术的发展极大地促进了蛋白质技术的研究,发展光学特性优良、生物相容性好的功能化荧光纳米材料对深入研究蛋白质的标记、分析以及分离具有非常重要的意义。本文主要介绍了半导体量子点、嵌入式核壳荧光纳米颗粒、碳点、碳纳米管、贵金属元素纳米簇和磁性荧光纳米颗粒等荧光纳米材料的基本性质,以及各种荧光纳米材料在蛋白质标记成像、蛋白质相互作用、蛋白质固定与分离以及蛋白质分析检测方面的应用。     

不同维度纳米纤维素基复合材料的制备及其在储能器件中的应用

纳米纤维素是一种可持续的绿色纳米材料,独特的结构使其成为发展下一代高效、环保储能器件的新选择。采用原位聚合、共混、层层自组装等方法可将纳米纤维素与碳材料、导电高分子、无机纳米粒子、过渡金属氧化物等光电材料复合形成具有导电和储能效应的多功能纳米复合材料。本文对不同维度的纳米纤维素基复合材料的制备方法及其在储能器件中应用的最新研究进展进行了综述并介绍了纳米纤维素基复合材料在储能领域未来发展中亟待解决的问题和发展方向及重点。     

基于金属纳米团簇的荧光传感器在食品安全检测中的应用研究进展

食品安全事件频繁发生,给人类健康造成了极大的威胁和危害,为保证食品的品质与安全,建立灵敏、准确、快速、简单易操作的检测方法尤为重要。金属纳米团簇作为一种荧光纳米材料,具有光稳定性、生物相容性、低毒性等优点,已被应用于细胞标记、生物成像、分析检测等领域。以食源性致病菌、抗生素残留、重金属离子三种广泛存在且毒性较大的食品污染物为例,本文概述了荧光金属纳米团簇在食品安全检测中的应用,包括不同荧光金属纳米团簇的制备方法、对目标物的传感机制、传感器的性能等内容。重点介绍了金属纳米团簇与目标分析物间的相互作用机制,以期为食品中污染物荧光检测法的构建提供一定的理论基础;同时为进一步拓展金属纳米团簇在食品分析检测领域的应用提供新的思路。     

荧光纳米材料在食源性致病菌检测中的应用研究进展

食源性致病菌与人类健康密切相关,食源性疾病爆发造成的社会经济损失不可估量。荧光纳米材料具有小尺寸效应、独特的荧光性能以及可以与各种类型检测方法相结合对食源性致病菌进行检测的特性,使得其在近几年来发展迅速。可用于食品安全领域的荧光纳米材料主要有量子点(quantum dots)、复合荧光二氧化硅纳米颗粒(the compact fluorescent silica nanoparticles)、金纳米簇(gold nanoclusters)和碳量子点(carbon quantum dots)4种。本文主要综述了这4种不同荧光纳米材料的特点及优势、荧光颗粒制备方法及在食源性致病菌检测领域的应用。     

Carbon dots: Principles and their applications in food quality and safety detection

ABSTRACT

In the past ten years, as a novel and prospective nanomaterials, carbon dots have acquired tremendous attention for their unique optical and physicochemical properties, high compatibility and low cost, as well as great potential in sensing area. This review aims to present the current detecting principles based on carbon dots and other nano biological technologies, involving fluorescence quenching and recovery mechanisms. The synthetic and modificatory approaches in making carbon dots including top-down and bottom-up methods, as well as surface passivation and heteroatom doping ways are introduced. Their applications in food area, concerning detection of nutrients, restricted or banned substances as well as foodborne pathogenic bacteria and the toxins secreted are discussed. Finally, the difficulties to be overcome or problems to be solved are presented, and other novel techniques to combine with carbon dots to obtain more stable and specific nanosensors in various fields are proposed. Although carbon dots based sensors have shown the potential in sensing aspect of food area, as food samples are complex in compositions that may cause interferences, more novel techniques are needed to combine with carbon dots to develop sensitive and specific sensing probes.     

基于量子点的食源性致病菌快速检测方法研究进展

建立快速、灵敏、高效的检测方法有利于预防和控制食源性致病菌污染,对食品安全具有重要意义。量子点是新颖的荧光纳米晶体,具有独特的光学特性,如量子产率高、光稳定性好、斯托克斯位移大、激发光谱宽、发射光谱窄等,这些优点使其成为理想的生物探针。基于量子点的食源性致病菌快速检测方法包括:量子点免疫标记、免疫磁珠分离-量子点多重荧光免疫分析、适配体-磁珠和量子点夹心分析、基于荧光量子点的"三明治"模式抗体阵列、量子点免疫层析试纸条、量子点生物传感、量子点标记流式细胞术等。随着量子点合成工艺的不断改进以及量子点与免疫分析、适配体分析、生物传感等检测方法的结合,将会为人们提供更多快速、灵敏、高效的检测方法,在食源性致病菌检测领域将会有更广阔的应用前景。     

群体感应抑制剂调控食源性微生物生物膜形成的研究进展

食源性微生物的生物膜是附着在固体表面上形成的具有空间组织的群落,因其能够附着在食品工业环境中的生物或非生物表面,且对消毒剂和抗菌剂能产生抗药性,通常难以控制,被认为是造成设备损坏、能源成本增加、食物变质和引起食源性疾病的原因之一,给食品工业带来了巨大的挑战。研究发现群体感应在生物膜的形成中起至关重要的作用,可以通过阻断群体感应系统来控制生物膜的形成。因此,群体感应抑制剂可以作为控制生物膜形成的新策略,在食品工业中对控制生物膜的形成具有巨大潜力。本文综述了生物膜的形成、群体感应系统及其对生物膜的调控作用,介绍了群体感应抑制剂的调控机制及其分类,为通过群体感应抑制剂调控生物被膜的形成提供研究思路。     

多重荧光PCR快速检测食源性致病菌的研究进展

食源性疾病多由食源性致病菌引发,威胁个人健康及全球食品安全,因此寻找有效、可靠的食源性致病菌高通量检测方法对于确保食品安全具有重要意义。鉴于传统检测技术耗时长、效率低等问题,PCR等分子生物学技术应用于食用致病菌检测领域越来越广泛,本文在普及食用性致病菌知识的基础上,着重对多重荧光PCR技术原理及在食用性致病菌检测的应用进展进行综述,以期为控制由食用性致病菌引发的食品安全隐患提供理论参考。     

Nanomaterial‐based biosensors for sensing key foodborne pathogens: Advances from recent decades

Foodborne pathogen contamination has become a severe threat to human health. Traditional methods for foodborne pathogen detection have several disadvantages, including long detection time, low sensitivity, and low selectivity. The emergence of multiple excellent nanomaterials enables the construction of novel biosensors for foodborne pathogen detection. Based on the outstanding properties of nanomaterials, the novel biosensors possess the advantages of sensitivity, specificity, rapidity, accuracy, and simplicity. The present review comprehensively summarizes the advanced biosensors, including electrochemical, colorimetric, fluorescent, and surface enhanced Raman scattering biosensors for sensing key foodborne pathogens in recent decades. Furthermore, several issues are identified for further exploration, and possible directions for the development of biosensors are discussed.     

金纳米粒子在食源性病原体检测中的应用研究进展

近年来,由食源性病原体污染食物导致中毒或死亡事件在全球频发,食源性病原体引起的疾病已成为危害人类健康的头号杀手，亟需开发快速、准确且灵敏的食源性病原体检测方法用于日常的食源疫情监测和预防食源性疾病暴发。金纳米粒子凭借其小尺寸、表面积大、高反应活性及易于与其他传统检测方法相结合等优势成为临床诊断、食品安全等领域的研究热点。本文在总结了金纳米粒子的理化性质、制备的基础上，重点综述了基于金纳米粒子的免疫标记技术在食源性病原体检测方面的应用，主要涉及免疫层析技术、比色法、生物传感器的制备和探针技术等的最新研究进展，并对未来研究方向进行了展望，以期为临床样本或食物中的食源性病原体检测快速化、准确化提供理论依据。     

Formation and biological effects of protein corona for food-related nanoparticles

The rapid development of nanoscience and nanoengineering provides new perspectives on the composition of food materials, and has great potential for food biology research and applications. The use of nanoparticle additives and the discovery of endogenous nanoparticles in food make it important to elucidate in vivo safety of nanomaterials. Nanoparticles will spontaneously adsorb proteins during transporting in blood and a protein corona can be formed on the nanoparticle surface inside the human body. Protein corona affects the physicochemical properties of nanoparticles and the structure and function of proteins, which in turn affects a series of biological reactions. This article reviewed basic information about protein corona of food-related nanoparticles, elucidated the influence of protein corona on nanoparticles properties and protein structure and function, and discussed the effect of protein corona on nanoparticles in vivo. The effects of protein corona on nanoparticles transport, cellular uptake, cytotoxicity, and immune response were reviewed, and the reasons for these effects were also discussed. Finally, future research perspectives for food protein corona were proposed. Protein corona gives food nanoparticles a new identity, which makes proteins bound to nanoparticles undergo structural transformations that affect their recognition by receptors in vivo. It can have positive or negative impacts on cellular uptake and toxicity of nanoparticles and even trigger immune responses. Understanding the effects of protein corona have potential in evaluating the fate of the food-related nanoparticles, providing physicochemical and biological information about the interaction between proteins and foodborne nanoparticles. The review article will help to evaluate the safety of protein coronas formed on nanoparticles in food, and may provide fundamental information for understanding and controlling nanotoxicity.