《Food Chemistry》：EuFe-MOF exhibiting excellent peroxidase-like activity and red fluorescence for colorimetric/fluorescence dual-modal sensor to detect xanthine in aquatic products
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双金属MOF EuFe-MOF通过POD-like催化氧化TMB生成蓝色ox-TMB并淬灭自身荧光，构建了XOD/EuFe-MOF酶级联双模检测平台，实现海鲜中黄嘌呤高灵敏度（0.6?μM）快速检测，结果与HPLC一致。
Zihan Bian|Pei Liu|Guangze Sun|Huan Liu|Ziting Lin|Aihua Liu
青岛大学生命科学学院化学生物学与生物传感研究所，中国青岛市宁夏路308号，266071
摘要
水产品是人类饮食中重要的营养来源。黄嘌呤（XA）是嘌呤核苷酸代谢的关键产物，与水产品的新鲜度密切相关。本文报道了一种双金属有机框架（MOF）EuFe-MOF，它表现出优异的过氧化物酶（POD）类似活性和红色荧光。EuFe-MOF可以催化H?O?将3,3′,5,5′-四甲基联苯胺氧化为蓝色ox-TMB。通过电子顺磁共振光谱和抑制实验验证了其催化机制，即氧空位和羟基自由基的作用。值得注意的是，ox-TMB可以通过内部过滤效应进一步淬灭EuFe-MOF的荧光。随后，结合黄嘌呤氧化酶（XOD）催化XA氧化生成H?O?，构建了一种基于XOD/EuFe-MOF的POD模拟级联的颜色/荧光双模态XA传感器。该传感器的检测限（3σ/S）分别为2.0 μM（颜色模式）和0.6 μM（荧光模式）。所提出的传感器在水产品中检测XA的效果令人满意，其结果与高效液相色谱法的结果一致。本研究为XA检测和水产品新鲜度评估提供了一种有前景的自校准分析方法。
引言
水产品（尤其是鱼类）是人类饮食中重要的营养来源，因为它们富含高质量蛋白质、不饱和脂肪酸和多种微量元素（N?lle等人，2020年）。然而，水产品在储存和运输过程中极易变质，严重影响其食品安全和经济价值。随着鱼类腐败过程的进行，鱼体内的ATP逐渐降解为ADP和AMP，最终形成黄嘌呤（XA）和尿酸。作为嘌呤核苷酸代谢的关键产物，XA在评估鱼类新鲜度方面起着重要作用（Hamada-Sato等人，2005年；Hong & Luo，2017年；Kim & Jang，2022年；Xu等人，2024年）。值得注意的是，XA是一种可靠的早期腐败指标（Gu等人，2023年；Joon等人，2021年；Xu等人，2024年；S. Yu等人，2024年），因为即使在可见的腐败现象（如气味、质地变化）出现之前，其含量就已经显著上升。因此，准确快速地检测鱼类中的黄嘌呤含量对于确保食品安全具有重要意义。
目前，鱼类中黄嘌呤的检测主要依赖于传统方法，包括酶联免疫吸附测定（ELISA）、高效液相色谱（HPLC）和气相色谱-质谱（GC/MS）（Cooper等人，2006年；Guo等人，2024年；Kock等人，1993年；Matyushin等人，2020年；Mora等人，2010年；Sodum & Fiala，2001年）。尽管HPLC和GC/MS可以实现高精度定量分析，但它们需要昂贵的仪器、复杂的样品预处理和较长的分析时间。虽然ELISA操作简单，但其灵敏度和稳定性不足，还存在交叉反应问题。因此，迫切需要开发更灵敏、高效和便捷的检测技术。最近，荧光、电化学和颜色法被报道用于检测XA，因为它们简单、快速且成本效益高（Cao等人，2024年；J. Chen等人，2020年；Ma等人，2023年；Sahyar等人，2019年；X. Wu等人，2018年）。然而，这些方法大多局限于单模态分析，容易产生假阳性信号。相比之下，双模态分析策略具有内置自校准和互补信号输出的优势，从而提高了检测可靠性（Si等人，2023年；Wang, Gao等人，2024a）。
纳米酶是一类具有酶模拟催化活性的纳米材料。与天然酶相比，纳米酶具有高稳定性、低成本、易于大规模制备以及易于功能化和修饰等优点（Cai等人，2026年；J. Du等人，2024年；Qing Li等人，2024年；Zare等人，2024年；Zhang, Li等人，2024年）。迄今为止，已经有多种基于纳米酶的纳米结构被用于构建分析系统或传感器（T. Dong等人，2023年；Gbonyea等人，2025年；Lin等人，2025年；Lin, Yuan等人，2024年；Xin Zhang等人，2025年；Zhang, Hao等人，2024年）。其中，金属有机框架（MOFs）（Z. Xie等人，2025年）为构建高性能纳米酶提供了理想的平台，因为它们具有高比表面积和可调的孔径（Cai等人，2025年；Sun等人，2024年；Zhang, Chen等人，2018年）。已经报道了许多具有酶模拟活性的单金属MOFs，例如具有过氧化物酶（POD）类似活性的Fe-MOF（Wang等人，2025年）、具有漆酶类似活性的Cu-MOF（Yang等人，2024年）、具有葡萄糖氧化酶类似活性的Co-MOF（B. Du等人，2023年）以及具有氧化酶类似活性的Mn-MOF（Mohammed Ameen & Omer，2024年）。一些单金属MOFs具有荧光特性，这通常是由于Ln金属节点（如Eu，Huang等人，2020年）或荧光有机配体（Z. Wu等人，2023年）的引入，或者通过引入功能性客体分子（Hussain Shah等人，2024年）。通过利用MOFs的固有荧光特性，可以避免引入额外的荧光探针，从而简化实验过程、降低成本、提高稳定性和增强检测准确性。此外，通过调整金属离子和有机配体的类型和比例，可以调节MOFs以实现所需的性能。单金属MOFs的功能性有限，难以实现多维度性能。由多种金属组成的MOFs可以定制出多功能性（Y. Dong等人，2024年）。由于这种协同效应，双金属MOFs在许多领域中的性能优于单金属MOFs（J. Chen等人，2020年）。例如，一种双金属Ln-MOF（CeEu-MOF）可以通过Ce(IV)氧化L-多巴并产生荧光信号，据此开发了一种ctDNA传感器（Feng等人，2024年）。然而，同时具有POD模拟活性和内在荧光的双金属MOFs很少被报道。
在本研究中，我们报道了一种通过一步溶剂热法制备的双金属EuFe-MOF，它表现出优异的POD类似活性和红色荧光。在H?O?存在下，EuFe-MOF可以将3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）氧化为蓝色产物ox-TMB，其在652 nm处有典型峰。其催化机制是氧空位（h+）和羟基自由基（•OH），通过电子顺磁共振（EPR）光谱和抑制实验得到了验证。此外，ox-TMB可以通过内部过滤效应（IFE）淬灭EuFe-MOF的荧光（图1）。通过将黄嘌呤氧化酶（XOD）引入反应体系，构建了一个XOD/EuFe-MOF酶级联催化系统。然后，开发了一种用于快速灵敏检测XA的双模态颜色/荧光检测平台，并将其应用于水产品中的XA检测，结果与HPLC的结果一致。这一策略不仅有望克服传统方法在检测XA方面的局限性，还为监测水产品的新鲜度提供了一种可靠、新颖且经济有效的工具。
化学物质和试剂
N、N-二甲基甲酰胺（DMF）、异丙醇（IPA）、甲基橙（MO）、p-苯醌（BQ）、六水合氯化铁（FeCl3?6H2O）、叠氮化钠（NaN3）、H2O2（30% wt）和Na2EDTA均购自中国上海的Sinopharm Chemical公司。5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物（DMPO）购自美国圣路易斯的Sigma-Aldrich公司。无水乙醇购自中国天津的Tianjin Fuyu Fine Chemical公司。六水合氯化铕（EuCl3?6H2O）购自Energy Chemical公司。
EuFe-MOF的合成与表征
EuFe-MOF是通过使用金属元素Eu和Fe作为金属节点、对苯二甲酸作为有机配体的简单溶剂热法合成的（图1A）。干燥后得到了一种棕黄色粉末。作为对比，Fe-MOF和Eu-MOF也是以类似方法制备的。从SEM图像观察，Fe-MOF呈现规则的八面体形态（图1A），粉末呈红棕色，而Eu-MOF则呈现不规则的颗粒形态（图1B），粉末呈白色（图S1）。
结论
总之，通过简单的溶剂热法制备了一种具有优异POD类似活性和红色荧光的EuFe-MOF。EuFe-MOF可以催化H?O?氧化底物TMB生成蓝色ox-TMB。生成的ox-TMB可以通过IFE淬灭EuFe-MOF的荧光。进一步地，基于XOD/EuFe-MOF酶级联，构建了一个双模态颜色/荧光传感平台，用于灵敏和选择性地检测XA。
CRediT作者贡献声明
Zihan Bian：撰写——原始草稿、方法学、实验研究。Pei Liu：撰写——原始草稿、实验研究。Guangze Sun：撰写——原始草稿、实验研究。Huan Liu：撰写——原始草稿、实验研究。Ziting Lin：实验研究。Aihua Liu：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。
未引用参考文献
Lin等人，2024年
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢中国国家重点研发计划（2021YFA0910400）和国家自然科学基金（22574090、22174081、32202158）的财政支持。
