随着人们对新鲜、美味、安全、营养食品需求的日益增长，食品质量安全监测技术的快速发展变得尤为迫切。为了满足这一需求，开发出快速、高灵敏度和精确的监测技术显得至关重要。静电纺丝纳米纤维凭借其大比表面积、高孔隙率和可调结构等独特性质，在食品安全监测中展现出巨大的应用潜力。

近日，华南农业大学徐振林教授团队在期刊《Trends in Food Science & Technology》上，发表了题为“Applications of electrospun nanofibers in food safety and quality analysis: A review”的综述，第一作者为华南农业大学2023级硕士研究生芮雪莹。

该综述首先介绍了静电纺丝纳米纤维在食品安全和质量分析中的应用背景，分析了当前食品分析领域在检测农药、兽药、真菌毒素、非法添加剂和生物活性营养成分等痕量或超痕量物质时面临的挑战。纳米技术的发展显著推动了食品质量和安全分析方法的进步，静电纺丝纳米纤维凭借其独特的性质，如大比表面积、易于功能化和可调结构，展现出了在食品分析中的巨大应用潜力。

随后综述了静电纺丝的基本原理、常见的静电纺丝纳米纤维结构以及总结分析了静电纺丝纳米纤维的修饰和功能化策略。

最后，提出了ENFs在食品安全和质量分析中快速发展的应用前景和研究方向，为研究高性能食品分析技术提供了指导。 

图 1 传统静电纺丝装置的示意图及常见的静电纺丝纳米纤维结构

近年来，静电纺丝纳米纤维作为样品前处理吸附材料展现出卓越的优越性。静电纺丝纳米纤维凭借其高比表面积、多孔结构和亲水性，能够有效过滤和吸附痕量成分，特别适合从复杂样品中分离纯化目标分析物。此外，ENFs作为固相萃取介质具有丰富的功能性吸附位点和低质量传递阻力，从而提高了低浓度分析物的提取效率。其孔隙结构可调性强，表面易于功能化，具备高机械强度和耐久性，可重复使用。这些特点使静电纺丝纳米纤维在食品污染物的分析中展示出巨大的应用潜力。

图2 静电纺丝纳米纤维作为样品前处理的吸附材料

综述对静电纺丝纳米纤维作为传感材料在目标分析物检测中的应用进行了举例讨论。静电纺丝纳米纤维膜具有高比表面积、可调表面功能和三维结构，适合作为传感平台的基底材料。通过化学修饰来稳定固定生物分子，可有效增强传感器的灵敏度和性能，广泛应用于食品分析中的多功能传感技术。

图3静电纺丝纳米纤维作为传感材料

作者又分别从环境毒素检测、食源性致病菌鉴定、食品成分分析和新鲜度监测五个方面分别举例分析了功能化静电纺丝纳米纤维在食品质量安全分析中的应用前景。总结来说，电纺纳米纤维在食品安全和质量分析中的应用在吸附、萃取、传感等领域显示出显著的前景，尤其是在克服传统食品分析方法的局限性方面。传统的仪器方法和光谱分析通常涉及复杂的样品制备、繁琐的操作和较高的成本。相比之下，电纺纳米纤维在开发高效的样品预处理解决方案和构建传感平台方面展现出多样性，能够快速、灵敏且特异性地监测食源性病原体、环境毒素、食品成分及食品新鲜度。近年来，基于电纺纳米纤维的传感器和样品预处理技术取得了重要进展。值得注意的创新包括用于检测环境毒素（如农药残留、重金属、增塑剂、多环芳烃和抗生素）的便携式化学/生物传感器、灵敏的细菌响应膜以及创新的比色薄膜。这些创新提高了检测能力，并增强了食品安全方法的实用性和用户友好性，确保了公众健康与食品安全。

最后，综述指出了该技术未来发展的挑战与亟待解决的问题。例如，未来研究应更注重新材料组合和结构设计，以进一步提高基于纳米纤维传感器的效率、精度和耐用性。此外，还需发展可扩展的生产和标准化方法，以确保纳米纤维的一致性和可重复性。解决这些挑战有助于推动更广泛的应用和商业化。

高效的样品预处理对于快速而精确的分析至关重要。目前基于纳米纤维的样品预处理方法涉及复杂的仪器来进行应用和验证，包括HPLC、GC、LC-MS和GC-MS。然而，对于快速直接检测方法如免疫分析、电化学传感器和SERS的样品预处理研究有限。未来的研究应优先开发自动化的前端样品预处理技术，并与便携式检测工具（如免疫分析、生物传感器、电化学和光谱方法）集成，旨在提高现场测试的效率，实现快速的现场和在线检测。应仔细评估纳米纤维大规模生产和处置对环境的影响，特别是那些含有合成聚合物和纳米颗粒的纳米纤维。

开发可生物降解和环保的纳米纤维对于实现可持续应用至关重要。随着纳米纤维逐步进入商业化应用，解决法规和安全问题变得尤为关键。制定明确的指导方针并开展全面的安全评估，是获得监管批准与消费者信任的基础。纳米纤维技术的进步有赖于材料科学家、生物技术专家、食品安全专家及监管机构之间的跨学科合作。这样的合作有助于确保技术创新与实际需求及法规标准保持一致。

研究团队希望通过这项综述推动静电纺丝纳米纤维在食品安全检测中的应用，提供更加高效、灵敏和可靠的食品质量监测解决方案。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104686

人物简介：

徐振林，男，教授，博士生导师，华南农业大学食品学院院长，广东省食品质量安全重点实验室副主任，国家优秀青年科学基金获得者，农业科研杰出人才。主要从事食品及环境中小分子化学有害物检测技术研究与应用，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划，广东省科技计划等课题10多项。在Anal.Chem.、JAFC、ACS Sensors等期刊发表论文200余篇，封面文章3篇，H因子34，入选全球前2%顶尖科学家榜单；获得广东省科技进步一等奖（第1）、教育部技术发明一等奖（第2）、中国食品工业协会科学技术一等奖（第1）；现为SCI期刊J. Environ. Sci. Health, Part B编委，J. Agric. Food Chem., Food Control, Food Agric. Immunol., 分析测试学报等杂志审稿人。

罗林，男，华南农业大学食品学院副教授，硕士生导师。主要从事食品质量与安全快速检测技术研究与应用，重点关注小分子免疫分析中半抗原及信号标记材料设计合成、抗体与小分子半抗原识别机制研究，免疫分析新型信号放大策略开发，并由此开发小分子污染物的高质量抗原、抗体核心原材料，以构建快速、简便、准确、高灵敏的免疫分析方法并开发相应快速检测产品。在J. Hazard. Mater, Food Chem，J. Agric. Food Chem. Food Control，Sens. Actuators, B, Anal. Chim. Acta,，食品科学等期刊上发表论文70余篇，其中SCI收录60余篇；获发明专利授权10余项。主持国家自然科学基金2项，国家重点研发计划子课题3项，广东省自然科学基金2项。获2022年度中国食品工业协会科学技术一等奖（第三）。担任SCI期刊Foods，Frontiers in Sustainable Food Systems 客座编辑，J. Agric. Food Chem., Chem Eng J, Food Control, Microchem J., Microchim Acta, 食品科学等杂志审稿人。