一种集成了智能手机和荧光探针的平台，通过生物胺实时评估肉的新鲜度

《Dyes and Pigments》：A smartphone and fluorescent probe integrated platform for real-time assessment of meat freshness via biogenic amines

生物胺荧光探针研究及其智能手机检测系统应用。采用核苷酸取代反应设计多功能探针，实现低至0.26μM检测限的双通道（颜色/荧光）分析，集成智能手机成像平台完成肉类现场新鲜度快速检测。

　　

李红芳|杨慧娴|周欣|朱海兰|郭正超|罗德鹏

河南理工大学先进交叉科学技术学院河南连接技术重点实验室，郑州，450001，河南，中国

摘要

生物胺（BAs）是食品变质的关键标志物，因此其快速准确的检测对于保障食品安全至关重要。本研究报道了一种新型多功能荧光探针，可用于灵敏且选择性地检测生物胺。该探针的检测机制依赖于亲核取代反应，这种反应会引起明显的比色和荧光信号变化，从而实现双通道分析。该探针表现出优异的选择性和灵敏度，对精胺的检测限低至0.26 μM。此外，通过将这种探针与基于智能手机的成像和颜色分析平台集成，我们开发了一个便携、用户友好的系统，能够实时监测生物胺浓度。该集成平台通过现场快速评估肉的新鲜度，成功展示了其在食品安全保障和质量控制监测中的重要潜力。

引言

常见的生物胺（BAs），如组胺、尸胺、精胺、酪胺和亚精胺，主要在食品加工、发酵或变质过程中通过氨基酸的酶促脱羧作用形成[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。它们在食品中的积累不仅对健康构成风险，也是判断食品新鲜度的关键指标，这突显了准确检测生物胺的重要性[[7], [8], [9], [10], [11]]。

传统的检测方法（如HPLC、GC和毛细管电泳）存在局限性，包括分析时间长、仪器昂贵以及需要专业人员操作，这严重限制了它们在快速检测中的应用[[12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]]。同样，基于免疫测定的方法（如ELISA）和酶生物传感器也存在缺点，如酶的不稳定性、抗体成本高以及实际样品中的基质干扰[22,23]。

近年来，基于荧光的检测方法因具有高灵敏度、快速响应和实时监测潜力而成为检测生物胺的有前景的方法[[24,25]]。特别是比率荧光探针受到了广泛关注，因为它们通过测量两种不同波长下的荧光强度比来实现内置自校准，从而最大限度地减少了环境因素和探针浓度变化的影响[[26], [27], [28], [29], [30], [31]]。同时，基于荧光淬灭机制的“关闭型”荧光系统也得到了广泛开发，其在简单性和成本效益方面具有优势[[32,33]]。

值得注意的例子包括利用分子内电荷转移（ICT）机制进行比率检测的探针[[34], [35], [36], [37]]，以及基于荧光共振能量转移（FRET）和聚集诱导发射（AIE）现象的探针[[38], [39], [40]]。然而，大多数现有的比率探针在实现最佳灵敏度和选择性方面仍面临挑战，而传统的“关闭型”系统由于单信号输出的特性，通常在定量准确性上存在局限[41,42]。

为了克服这些挑战，我们报道了一种新型小分子荧光探针PYB的合理设计和合成，该探针专为生物胺（BAs）检测而设计。该探针与胺类发生亲核取代反应，产生荧光和比色响应，并产生苄基硫醇作为副产物[43]（图1）。PYB探针的独特优势，包括其双通道响应、高灵敏度和适用于现场监测的特点，在表S1（支持信息）中进行了系统总结。作为其实用性的关键证明，将其与基于智能手机的平台集成后，实现了精确、便携和实时的生物胺浓度变化监测。最后，该方法成功应用于新鲜鱼类和鸡肉样品中生物胺的检测，验证了其在食品新鲜度评估中的实际应用。

材料与设备

紫外-可见光谱是在PERSEE TU-1901分光光度计上使用1.0厘米石英池记录的。荧光光谱是在Shimadzu RF-6000荧光分光光度计上测量的。¹H NMR和¹³C NMR光谱是在JEOL 400 MHz NMR分光光度计上记录的。化学位移以ppm（CDCl₃）为单位报告；TMS作为内标，偶联常数（J）以Hz为单位给出。高分辨率质谱（HRMS）是使用Waters Q-TOF MS/MS系统在3000质量谱仪上获得的。

生物胺（BAs）的检测能力

首先使用水溶液中的精胺评估了PYB对典型生物胺（BAs）的响应。如图1a所示，逐渐添加精胺会逐渐降低PYB在587 nm处的吸收峰。同时，在440 nm处出现一个新的吸收带，其强度与精胺浓度成正比增加。同时，PYB的荧光发射峰从初始的610 nm逐渐移动到新的最大值540 nm（图1）

结论

总之，我们报道了一种新型多功能荧光探针的设计和合成，该探针能够灵敏且选择性地检测生物胺。其检测机制基于探针与目标胺类之间的亲核取代反应，导致吸收和荧光光谱特征的变化。这种多通道响应使得通过视觉比色变化和定量荧光来检测生物胺成为可能。

CRediT作者贡献声明

李红芳：撰写——原始草稿、项目管理、方法学、资金获取、数据分析、概念化。杨慧娴：可视化、软件开发、数据分析。周欣：方法学、数据分析、概念化。朱海兰：监督、资源协调、数据分析。郭正超：验证、监督、数据分析、概念化。罗德鹏：撰写——审稿与编辑、资金获取。

利益冲突声明

没有需要声明的利益冲突。

致谢

T.-P.L. 感谢南阳理工大学杰出大学教授基金和科学技术研究局（A?STAR）在其MTC个人研究基金（M21K2c0114）和RIE2025 MTC项目基金（M22K9b0049）下的财政支持。作者还感谢河南省自然科学基金（252300420764）和河南理工大学的启动基金（2023BS069）。