静电纺丝技术虽已广泛应用于过滤与分离，生物医学等领域，但在传感检测方面的应用相对较少。在传统试纸检测中，液滴挥发时溶质向边缘迁移，形成中心薄、边缘厚的“咖啡环效应”，导致显色不均与显著测量误差。而静电纺丝技术由于可以构建高孔隙率、大比表面积及结构可控的纤维膜，通过有效限制溶质迁移，有望克服“咖啡环效应”，实现均匀显色，从而弥补传统试纸的固有缺陷。

近日，吉林大学黄卉教授和李永新教授团队在国际期刊《Food Chemistry》上，发表了最新研究成果“Tailoring a nanozyme-based electronic tongue for coffee flavor evaluation: A rapid and accurate identification”。研究者通过静电纺丝技术负载对风味物质敏感的纳米酶，系统探究了十种风味物质与纳米酶的相互作用，并利用机器学习模型实现了精准识别。与传统试纸因“咖啡环效应”易导致检测误差不同，该工作采用多孔网络结构的静电纺丝膜，实现了纳米酶的稳定、均匀固定，显著提升了检测效果与稳定性。配合开发的手机应用程序，可通过快速拍照完成咖啡风味的现场测评。

十种风味物质的区分检测依托于三种不同金属中心的纳米酶与化学检测技术。扫描电镜下，三种纳米酶呈现出不同的微观结构（图1B）；X射线光电子能谱（图1C）与傅里叶红外光谱分析（图1E）验证了它们的成功合成。进一步通过传统底物实验证实，三种纳米酶均具有较高的过氧化物酶活性。

图1：三种纳米酶的制备流程与表征。

通过电位分析（图2D, 2E）和荧光共振能量转移实验（图2F），本研究解析了纳米酶与风味底物之间的作用机制。纳米酶对不同风味底物的差异响应，源于不同底物的吉布斯自由能变差异（图2C）与纳米酶的金属中心对不同配体基团的吸引能力不同。基于这一特性，可实现对不同风味物质的区分，从而为鉴别咖啡品种及量化咖啡风味评分提供重要基础。

图2：风味物质与纳米酶作用的机理分析。

通过静电纺丝技术，在纤维膜上负载了三种纳米酶及苯酚化学物质（用于化学显色），构建了多通道传感通路。溶胀能力与透过率测试结果表明，该静电纺丝膜具有良好的检测性能。与传统试纸检测中常见的“咖啡环效应”不同，纺丝膜纤维形成的三维多孔网络结构对液滴产生毛细约束作用，能够有效限制溶质迁移，从而克服“咖啡环效应”，实现均匀的显色效果（图3D）。

图3：负载纳米酶的静电纺丝膜的表征与性能探究。

图4：手机APP快速分析咖啡风味与预估评分。

这种基于负载纳米酶的电纺丝膜构建的电子舌，在实际样品区分与风味评分中展现出良好潜力。其评分结果与传统评分高度接近，同时能够依据不同咖啡中风味物质的含量差异，实现对咖啡品种的有效区分。这项工作通过结合纳米酶传感器阵列与电纺丝技术，构建了一个新颖且高效的平台，用于评估复杂风味样品。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149728

人物简介：

黄卉教授，吉林大学食品科学与工程学院，教授/博士生导师，吉林省省域拔尖人才（D类），吉林大学首批唐敖庆青年学者。设计制备了纳米酶、荧光探针等多种传感材料，并融合了传感阵列技术、机器学习算法、智能手机APP数据采集和分析功能等，构建了果蔬农药残留、茶叶类别、食品腐败程度等的灵敏/智能分析新技术。在Food Chemistry，Journal of Agricultural and Food Chemistry，Biosensors and Bioelectronics等中科院一区TOP期刊发表学术论文40余篇，含ESI高被引论文2篇。主持国家自然科学基金-面上项目/青年项目、中国博士后基金-特别资助/面上项目、吉林省科技发展计划-重点技术攻关项目/国际合作项目/创新人才培育计划等。