《Microchemical Journal》：A smartphone-adapted colorimetric fluorescent probe for visual monitoring of meat/milk freshness
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双信号荧光探针DBP-X基于 resorufin 染料设计，通过氨解反应释放荧光染料，实现生物胺（BAs）的可视化检测与智能手机APP联用评估食品腐败，灵敏度高且无需复杂仪器。
谢宇欣|薛英英|杨亚彤|李星|张金超|牛志刚|唐永和|李胜辉
河北大学化学与材料科学学院，教育部药用化学与分子诊断重点实验室，国家新药制剂与辅料重点实验室，河北省化学生物学重点实验室，保定071002，中国
摘要
食品安全问题日益受到关注，而食品变质是一个关键问题，因为它常常会导致生物胺（BAs）的产生。在这项研究中，我们设计了一种基于罗苏芬染料的双信号荧光探针DBP-X，用于检测BAs。通过与BAs进行氨解反应，该探针会释放出罗苏芬染料，显示出从淡黄色到粉红色的变化，并伴有强烈的红色荧光。DBP-X具有低背景噪声、高选择性和优异的传感性能。它还成功用于检测气态形式的BAs，在牛奶样本中取得了良好的检测结果（加标回收率：91.48%–109.78%，RSD < 3.42%）。利用这一功能，DBP-X可以与智能手机应用程序结合，通过分析RGB颜色变化来评估食品的变质情况。这种探针为消费者提供了一种无需昂贵仪器即可检测食品变质的便捷工具。
引言
食品安全是公共健康的基本保障，与国家经济、民生以及经济和社会发展密切相关[1]。食品中通常含有各种有害物质，如致病微生物、食源性病原体、重金属、农药残留物和化学污染物，这些都对人类健康和安全构成严重威胁[2],[3]。根据世界卫生组织（WHO）的数据，食用不安全食品可能导致200多种疾病[4]。因此，食品安全问题引起了全球消费者和卫生当局的广泛关注[5]。
肉类和牛奶是日常饮食中不可或缺的成分，富含营养和蛋白质，属于最常消费的食品之一[6]。然而，这些高蛋白食品在储存和运输过程中容易受到内源性或外源性微生物的分解，从而产生生物胺（BAs）[7]。过量摄入BAs可能导致食物中毒，表现为头痛、恶心、腹泻、心悸、血压波动、呼吸系统疾病和其他过敏反应，甚至可能危及生命[8]。研究表明，食品中的氨基酸在微生物作用下会生成尸胺（Cad）、腐胺（Put）、精胺（Spe）和亚精胺（Spd）[9],[10],[11],[12]。其中，尸胺（Cad）和腐胺（Put）是欧洲食品安全局（EFSA）确认的最常见的BAs，每年有超过40万人因与这些BAs相关的食品安全问题而死亡[13],[14],[15]。因此，对食品中的Cad或Put进行严格检测对于确保食品安全至关重要。
为了实现食品质量的实时监测，目前已经开发了多种检测和分析方法，包括高效液相色谱（HPLC）[16]、气相色谱（GC）[17]、气相色谱-质谱联用（GC–MS）[18]、比色阵列、电化学系统[19]、离子迁移谱[20]、石英晶体微天平[21]、酶联免疫吸附测定（ELISA）[22]和电子鼻技术[23]。然而，由于操作复杂、响应时间慢和程序耗时等限制，这些检测技术往往无法满足快速现场食品安全检测的要求[24],[25],[26]。小分子荧光探针因其高灵敏度、高选择性以及能够实现分析物光学信号可视化而成为监测BAs的有前景的分析工具[26],[27]。
然而，迄今为止开发的大多数用于检测BAs的荧光探针仍存在一些明显的局限性，阻碍了其实际应用：（1）大多数探针具有强烈的背景荧光，使得未经训练的消费者难以用肉眼区分微妙的荧光变化；（2）大多数探针仅适用于溶液系统，无法检测气相中的BAs，需要破坏性取样；（3）定量分析依赖于昂贵的荧光光谱仪，并且需要专业操作，限制了普通用户的使用。因此，开发具有高对比度和高灵敏度的便携式比色/荧光探针对于非接触式视觉检测Cad或Put气体非常重要。
为了解决这些问题，我们设计了一种双信号荧光探针，用于检测BAs，可以实现非接触式视觉监测，从而便于现场评估肉类、牛奶和洋葱的新鲜度。选择罗苏芬作为指示剂，是因为它具有粉红色荧光、高荧光效率和良好的生物相容性[28]。BAs可以通过氨解反应去除酯基团，释放出荧光团，产生强烈的红色荧光和粉红色。对于现场监测肉制品的新鲜度，可以使用智能手机拍摄食品包装上测试条的照片，并分析照片的RGB值，从而确定其中BAs的浓度，而无需破坏食品和复杂的测试条，使普通消费者能够轻松判断肉制品的新鲜度。
材料与仪器
除非另有说明，所有商业试剂均直接从商业供应商处购买，无需进一步纯化即可使用。核磁共振（NMR）数据是在BUXI-I NMR 400（中科 Oxford Pop，中国）和AVANCE 600（Bruker Corporation）上采集的，溶剂为DMSO–d6和CDCl3。高分辨率质谱（HRMS）数据是在An Apex Ultra 7.0 T傅里叶变换质谱仪上采集的，该质谱仪采用电喷雾离子化（ESI）模式（Bruker，美国）。紫外-可见光（UV–vis）数据也进行了采集
探针DBP-X的设计策略
罗苏芬是一种高水溶性荧光染料，具有有效的分子内电荷转移（ICT）结构。它具有长波长荧光发射、高荧光量子产率、优异的稳定性、强抗光漂白能力、低细胞毒性和高生物相容性，因此在荧光探针的开发中得到广泛应用[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36]。通过在可修饰的羟基上引入羧基
结论
在这项研究中，我们设计并合成了一种基于罗苏芬荧光平台的新型荧光探针DBP-X，用于检测BAs。引入羧基削弱了荧光团的分子内推拉电子效应，抑制了ICT机制并减弱了荧光信号。当与BAs反应时，探针会发生氨解反应，释放出罗苏芬，从而产生明显的颜色和荧光变化。该探针对BAs具有高选择性
CRediT作者贡献声明
谢宇欣：撰写 – 审稿与编辑、验证、软件开发、方法学设计、实验研究。薛英英：数据可视化、软件应用。杨亚彤：资源获取、数据分析。李星：资源获取、数据分析。张金超：撰写 – 审稿与编辑、资金申请。牛志刚：撰写 – 审稿与编辑、实验指导、资源获取、方法学设计、资金申请、概念构思。唐永和：撰写 – 审稿与编辑、实验指导、资源获取、方法学设计、资金申请
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：22104019、22261016、32471460）、河北省自然科学基金（编号：B2023201036、B2019201333）、河北省自然科学基金创新研究团队资助（编号：B2025201113）以及河北省研究与创新团队（编号：IT2023A01）的财政支持。
