食品工业科技

碳基纳米材料	纳米酶活性	目标物	检测方法	检测限	样品基质	参考文献
CeO₂@NC/NC	氧化酶	丁硫克百威	比色检测	3.3 nmol/L	水样	[58]
CDs-Fe	过氧化物酶	敌敌畏	光热检测	4.85 ng/mL	蔬菜	[59]
SACe-N-C	过氧化物酶	氧化乐果甲胺磷克百威丁硫克百威	比色检测	55.83 ng/mL 71.51 ng/mL 81.81 ng/mL 74.98 ng/mL	蔬菜	[60]
Cu-C₃N₄	过氧化物酶	对氧磷	比色检测	13 nmol/L	蔬菜	[61]
BQDs-AuNPs	过氧化物酶	阪崎克罗诺肠杆菌	电化学检测	2.6 CFU/mL	奶粉	[62]
Pt/HCNs	过氧化物酶	单核细胞增生李斯特菌	电化学检测	2 CFU/mL	牛奶/生菜	[63]
MLCN	过氧化物酶	沙门氏菌	比色检测	0.2 CFU/mL	牛奶	[64]
Cu-C₃N₄-TiO₂	过氧化物酶	金黄色葡萄球菌	光电化学检测	3.4 CFU/mL	橙汁/牛奶	[65]
Co-CD/PMOF	过氧化物酶	黄曲霉毒素	化学发光/荧光检测	0.217 ng/mL 0.027 ng/mL	河水/牛奶	[66]
S-CDs/AuNPs	过氧化物酶	赭曲霉毒素	比色检测SERS	0.29 µg/mL 0.16 µg/mL	咖啡	[67]
Mo-CDs	过氧化物酶	氨苄青霉素	比色检测	12 ng/mL	水样	[68]
CeFe-NCMzyme	过氧化物酶	诺氟沙星	比色检测	54.1 nmol/L	水样	[69]
Fe@Co-N	氧化酶	四环素	比色检测	0.33 ng/mL	牛奶/牛肉	[70]
MoS₂-COOH-MWCNT	氧化酶	5-硝基愈创木酚钠	电化学检测	0.02 μmol/L	番茄/饲料	[71]
BC-CDs@Cu	过氧化物酶	特丁基对苯二酚	比色检测	70 nmol/L	食用油	[72]
MnO₂/GQD	氧化酶	没食子酸单宁酸	比色检测	0.07 μmol/L 0.28 μmol/L	饮料	[73]
V₂O₅@C	过氧化物酶	焦磷酸盐	比色检测	2.6 nmol/L	水样	[74]
SAFe-N-C	过氧化物酶	挥发性胺	比色/荧光检测	0.9840 ppm 0.0838 ppm	肉类	[75]
FeCoZn-TAC/SNC	过氧化物酶	防腐剂	比色检测	0.4 μmol/L	橙汁	[76]
Fe/NC	氧化酶	辣椒素	比色检测	0.046 ng/mL	辣椒酱	[77]

碳基纳米材料	纳米酶活性	目标物	检测方法	检测限	样品基质	参考文献
CeO₂@NC/NC	氧化酶	丁硫克百威	比色检测	3.3 nmol/L	水样	[58]
CDs-Fe	过氧化物酶	敌敌畏	光热检测	4.85 ng/mL	蔬菜	[59]
SACe-N-C	过氧化物酶	氧化乐果甲胺磷克百威丁硫克百威	比色检测	55.83 ng/mL 71.51 ng/mL 81.81 ng/mL 74.98 ng/mL	蔬菜	[60]
Cu-C₃N₄	过氧化物酶	对氧磷	比色检测	13 nmol/L	蔬菜	[61]
BQDs-AuNPs	过氧化物酶	阪崎克罗诺肠杆菌	电化学检测	2.6 CFU/mL	奶粉	[62]
Pt/HCNs	过氧化物酶	单核细胞增生李斯特菌	电化学检测	2 CFU/mL	牛奶/生菜	[63]
MLCN	过氧化物酶	沙门氏菌	比色检测	0.2 CFU/mL	牛奶	[64]
Cu-C₃N₄-TiO₂	过氧化物酶	金黄色葡萄球菌	光电化学检测	3.4 CFU/mL	橙汁/牛奶	[65]
Co-CD/PMOF	过氧化物酶	黄曲霉毒素	化学发光/荧光检测	0.217 ng/mL 0.027 ng/mL	河水/牛奶	[66]
S-CDs/AuNPs	过氧化物酶	赭曲霉毒素	比色检测SERS	0.29 µg/mL 0.16 µg/mL	咖啡	[67]
Mo-CDs	过氧化物酶	氨苄青霉素	比色检测	12 ng/mL	水样	[68]
CeFe-NCMzyme	过氧化物酶	诺氟沙星	比色检测	54.1 nmol/L	水样	[69]
Fe@Co-N	氧化酶	四环素	比色检测	0.33 ng/mL	牛奶/牛肉	[70]
MoS₂-COOH-MWCNT	氧化酶	5-硝基愈创木酚钠	电化学检测	0.02 μmol/L	番茄/饲料	[71]
BC-CDs@Cu	过氧化物酶	特丁基对苯二酚	比色检测	70 nmol/L	食用油	[72]
MnO₂/GQD	氧化酶	没食子酸单宁酸	比色检测	0.07 μmol/L 0.28 μmol/L	饮料	[73]
V₂O₅@C	过氧化物酶	焦磷酸盐	比色检测	2.6 nmol/L	水样	[74]
SAFe-N-C	过氧化物酶	挥发性胺	比色/荧光检测	0.9840 ppm 0.0838 ppm	肉类	[75]
FeCoZn-TAC/SNC	过氧化物酶	防腐剂	比色检测	0.4 μmol/L	橙汁	[76]
Fe/NC	氧化酶	辣椒素	比色检测	0.046 ng/mL	辣椒酱	[77]

碳基纳米酶活性及其在食品分析检测中的研究进展

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韩博林 ¹ , 关桦楠 ¹^,²^,^* , 刘颖 ¹^,^*

食品工业科技 | 专题综述 2026,47(16): 482-492

收起

食品工业科技 |专题综述 2026 , 47 (16) : 482 -492

碳基纳米酶活性及其在食品分析检测中的研究进展

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韩博林¹, 关桦楠¹^,²^,^*, 刘颖¹^,^*

作者信息

¹哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150028

²江苏科技大学粮食学院，江苏镇江 212100

通讯作者:

关桦楠（1983−），男，博士，教授，研究方向：食品安全检测分析，E-mail：guanhuanan3@163.com。

刘颖（1968−），女，博士，教授，研究方向：食品科学与工程，E-mail：154057693@qq.com。

作者简介:

韩博林（1993−），男，博士，讲师，研究方向：食品安全检测分析，E-mail：hanbolin23@163.com

Research Progress on Carbon Based Nanoenzyme Activity and Its Application in Food Analysis and Detection

Bolin HAN¹, Huanan GUAN¹^,²^,^*, Ying LIU¹^,^*

Affiliations

¹College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China

²School of Gain Science and Technology, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212100, China

出版时间: 2026-08-15 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010196

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摘要

收起

纳米酶是一种具有酶催化性能的纳米材料，与天然酶相比具有储存时间长、成本低、稳定性高等优点。近年来，多种纳米材料已被证明具有类似酶的内在特性，其中碳基纳米酶具有丰富的活性位点、优异的稳定性、良好的生物相容性等优势，表现出巨大的应用潜力。本文结合近年来碳基纳米酶最新研究进展，基于维度特征系统总结了碳基纳米酶的零维、一维、二维及三维结构分类，介绍了表面官能团修饰、杂原子掺杂等结构调控策略对酶活性的影响，初步讨论了碳基纳米酶的催化机理，总结了其在农药残留、食源性致病菌、生物毒素、抗生素及药物残留等食品分析检测领域的应用，并对碳基纳米酶应用面临的关键问题和研究前景提出了思考和建议，旨在为开发具有模拟酶催化活性的新型纳米材料及拓展其应用领域提供参考。

关键词

纳米酶 / 碳基纳米材料 / 模拟酶活性 / 催化 / 食品分析

Abstract

收起

Nanoenzymes are nanomaterials with intrinsic enzyme-like catalytic activities, which have the advantages of long storage time, low cost and high stability compared with natural enzymes. In recent years, various nanomaterials have been demonstrated to possess enzyme-mimicking properties, among which carbon-based nanoenzymes have attracted increasing attention due to their abundant active sites, excellent stability, and good biocompatibility, demonstrating significant application potential. This paper combines the latest research progress of carbon-based nanoenzymes in recent years, systematically summarizes the zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional structural classifications of carbon-based nanoenzymes based on the dimensional characteristics, introduces the effects of structural modification strategies such as surface functional group modification and heteroatom doping on the enzyme activity, preliminarily discusses the catalytic mechanism of carbon-based nanoenzymes, and summarizes their applications in food safety analysis such as pesticide residues, foodborne pathogens, biotoxins, antibiotics, and pharmaceutical residues. Furthermore, critical challenges and future research directions for carbon-based nanozyme applications are proposed, aiming to provide a reference for the design of novel nanozymes with enzyme-mimetic catalytic activity and for expanding their applications.

Key words

nanoenzymes / carbon-based nanomaterials / mimetic enzymatic activity / catalysis / food analysis

引用本文

韩博林, 关桦楠, 刘颖. 碳基纳米酶活性及其在食品分析检测中的研究进展. 食品工业科技, 2026 , 47 (16) : 482 -492 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010196

Bolin HAN, Huanan GUAN, Ying LIU. Research Progress on Carbon Based Nanoenzyme Activity and Its Application in Food Analysis and Detection[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (16) : 482 -492 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010196

正文

收起

天然酶是一类具有高选择性和高催化效率的生物催化剂，然而由于其蛋白质本质，天然酶在极端环境中易失活，同时存在分离回收困难、保存条件苛刻及生产成本高等问题，限制了其在实际场景中的应用^[1]。2007年，阎锡蕴院士科研团队首次提出基于Fe₃O₄磁性颗粒的无机纳米材料具有类过氧化物酶（POD）催化活性，并研究了其酶学特性^[2]。随后，陆续有研究报道了包括金属纳米粒子、金属有机框架（MOF）、碳基纳米粒子在内的无机纳米材料模拟酶活性^[3]。然而，基于金属的纳米酶，特别是贵金属（例如Pt、Ag）纳米酶，因其高昂的成本、易在水相聚集等因素阻碍了其大规模应用。

碳纳米材料被认为是细胞外基质成分的类似物^[4]，这一特性极大拓宽了其应用领域。1996年，研究人员首次发现富勒烯（C₆₀）具有超氧化物歧化酶（SOD）活性^[5]。随着纳米技术的迅速兴起，具有明确电子和几何结构的碳纳米材料，如碳纳米管（CNTs）、石墨烯等都被证明具有模拟酶活性，其发展历程时间线如图1所示。与天然酶相比，碳基纳米酶既具有无机材料的理化性质，还具有模拟天然酶的催化特性（图2），使其在催化效率、环境适应性、结构稳定性及功能可调性等方面展现出显著优势，不仅能在极端环境下保持较高的催化活性，还具备良好的稳定性与耐久性，避免了天然酶易变性的问题。此外，碳源丰富、制备工艺多样，使其具备低成本和规模化制备的潜力，同时通过掺杂改性与表面调控，碳基纳米酶可实现多酶活性整合与靶向功能化，为其在复杂体系中的应用提供了更多可能。

本文介绍了不同维度碳基纳米酶结构及其调节催化行为的特征，初步探讨了其模拟酶催化机理，论述了其在食品分析检测领域中的应用进展（图3），并提出了碳基纳米酶发展面临的挑战以及研究方向。以期为新型纳米材料模拟酶的合理设计与开发提供有价值的参考。

1　碳基纳米酶的结构分类

收起

随着纳米技术的发展，众多纳米级碳的同素异形体相继被发现。Kroto等^[6]发现的具有独特“足球”结构的富勒烯（C₆₀），开创了碳化学研究的新分支。1991年，Iijima^[7]首次发现碳纳米管CNTs，开辟了材料科学的一个新领域。2010年石墨烯的发现为碳材料领域带来了继富勒烯之后的另一个诺贝尔奖^[8]。碳元素通过不同的杂化方式（sp、sp²和sp³），形成线性、平面及三维结构的多样化纳米结构。根据碳基纳米酶在空间维度上受纳米尺度约束的程度，可将其分为零维、一维、二维及三维。

1.1　零维碳基纳米酶

1.1.1　富勒烯

零维（0D）碳基纳米酶是指在空间三维方向尺度均在纳米级的材料。最早发现具有模拟酶活性的碳基纳米材料是富勒烯^[5]，研究发现多羟基化富勒烯衍生物可清除羟基自由基（·OH），可作为神经保护剂阻止皮层神经元细胞的凋亡^[9−10]。在2004年，有研究进一步证实富勒烯衍生物可以清除超氧阴离子自由基（O₂⁻·），至此基于其模拟酶活性的研究也越来越多^[11]。Quick等^[12]发现羧基富勒烯衍生物（C₃）具有SOD活性，能够缓解小鼠脑内氧化应激并改善认知功能。近年来，基于C₆₀的结构优势，用官能团对C₆₀进行改性制备新型碳基纳米酶也成为研究的新方向。Li等^[13]制备了一种水溶性羧基修饰富勒烯衍生物C₆₀[C（COOH）₂]₂，因C₆₀碳笼独特的电子结构和亲水基团，该衍生物展现出比辣根过氧化物酶（HRP）更高的POD活性。Gülseren等^[14]用天然氨基酸和含有咪唑和羟基的衍生物功能化多羟基富勒醇，复合微粒显示出显著的水解酶催化活性，以上研究表明富勒烯衍生物作为酶模拟物具有巨大的应用潜力。

1.1.2　碳点

碳点（CDs）是一类由sp²杂化碳和含官能团聚合物组成的碳基纳米材料^[15]。自2011年Shi等^[16]发现其POD活性以来，CDs作为一种新兴的纳米酶逐渐受到广泛关注。CDs包括石墨烯量子点（GQDs）、碳纳米点（CNDs）和聚合物点（PDs）（图4A）^[17]。制备方法分为“自上而下”和“自下而上”两类（图4B），CDs因碳化过程中碳核的石墨化程度和表面官能团差异导致其结构不同，进而影响CDs的模拟酶活性^[18]。Das等^[19]使用不同含羧酸化合物作为CDs合成前体，相比琥珀酸、L-谷氨酰胺和柠檬酸，具有较多-COOH基团的L-谷氨酸制备的CDs具有更高的POD活性。CDs模拟酶性质主要通过三类不同方式展现（图4B），分别为具有固有酶活性的原始CDs；异原子掺杂的CDs；与其他材料复合的CDs基纳米酶^[20]。Zhu等^[21]以β-环糊精为原料制备了具有类POD催化活性的CDs，此CDs可在H₂O₂存在下催化氧化底物3,3,5,5-四甲基联苯胺（TMB）产生显色反应。由于碳与杂原子间电负性的差异，调控碳基材料的电子结构可有效降低反应的吸附能垒，进而提高催化活性。Xie等^[22]通过Fe掺杂提高了CDs对H₂O₂的亲和力，K_m值是HRP的18倍。一些研究进一步通过CDs与其他材料结合增强催化性能。Zhou等^[23]制备了CDs/CuS/MnO₂复合纳米材料，CDs和CuS通过类芬顿反应产生活性氧（ROS）表现出优异的POD活性，实现了儿茶酚的高效检测。此外，通过修饰亲水性基团和掺杂金属离子，CDs可以表现出多种酶活性。Gao等^[24]合成了具有SOD活性的CDs，其表面羧基、羟基和羰基等含氧官能团，可靶向脑损伤区域并清除过量ROS。Dong等^[25]合成了具有不同金属离子的碳点-金属纳米酶，CDs_EDTA-Fe、CDs_EDTA-Cu和CDs_EDTA-Co分别表现出POD和SOD催化活性和·OH清除能力。此外，CDs基纳米材料大多具有多重活性，Zhao等^[26]合成的4-ASA/Gd-CDs表现出优异的SOD活性，可在紫外光照射下展现出光响应性OXD活性。以上研究可以看出CDs在医疗、生物和食品检测等领域具有很大的应用潜力。

1.2　一维碳基纳米酶

1.2.1　碳纳米管

一维（1D）碳基纳米酶是指在三维空间只有两个维度处于纳米尺度的碳基纳米材料。CNTs是单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状结构^[27]。2010年，Song等^[28]首次提出单壁碳纳米管（SWCNTs）具有内在POD活性，并证明了CNTs的POD活性来自其本身，而不是金属残留物。由于CNTs的大比表面积以及独特的管状结构特性，使其在新型纳米酶的制备中受到青睐。Song等^[29]制备了掺杂Fe和N的碳纳米管（Fe-NC NTs），其独特的管状结构为电子的传递提供了有效的通道，具有比FeNPs更高的POD催化效率。CNTs除了可以作为载体外，还因其独特的结构在化学反应中发挥良好的催化作用，Dadi等^[30]合成了由HRP和Cu²⁺组成的纳米花（HRP-NF@CNTs），其管状结构为HRP提供更多的负载位点，HRP-NF的活性随着CNTs含量的增加而逐渐增强。目前，一维CNTs已被发现具有多种酶活性，Lu等^[31]制备了具有OXD活性的Co、N共掺杂碳基纳米酶（Co@NCNTs/NC），其混合维结构融合二维片状多孔碳和一维CNTs比表面积高、导电性好的特点，具有优异的电化学氧化还原活性，成功用于多巴胺（DA）的检测。上述研究表明，CNTs凭借其独特的结构优势和优异的模拟酶活性，已成为碳基纳米酶领域研究和应用的重要方向之一。

1.3　二维碳基纳米酶

1.3.1　石墨烯及其衍生物

二维（2D）碳基纳米酶是指在三维空间仅一个维度处于纳米尺度的碳基材料，通常是具有纳米级厚度的薄片材料。石墨烯是一种由碳原子通过sp²杂化轨道形成的六边形蜂巢状晶格平面薄膜，具有多种衍生物，如氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）等^[27]。Song等^[32]首次发现羧基修饰的氧化石墨烯（GO-COOH）具有内在的POD活性，羧基（O=C−O−）和羰基（−C=O）基团分别是底物结合位点和催化位点，POD活性是GO-COOH本身固有性质，与其中痕量的金属离子催化剂无关。随后，该团队首先合成了具有优异POD活性的GO-Au NCs杂化物（GA），利用叶酸偶联GO-Au NC，设计了一种用于癌症细胞检测的比色传感器^[33]。GO作为碳基载体，能高效分散并稳定其他纳米颗粒及小分子，增强复合材料的稳定性。Li等^[34]合成了一种基于CuO纳米棒修饰的血红素功能化石墨烯纳米复合材料（CuO/H-Gr），与单独CuO相比，利用H-Gr作为支撑材料，CuO/H-Gr表现出更强的POD活性。石墨烯基纳米酶研究最多的是其POD活性，但单一的模拟酶活性很大程度上阻碍了其实际应用。最近，Geng等^[35]通过将蛋白质修饰的银纳米团簇（BSA-AgNCs）与GO结合制备了一种可见光驱动的具有OXD活性的碳基纳米酶AgNCs/GO，这种可控的催化反应使石墨烯基纳米酶具有广阔的应用前景。目前，已发现众多石墨烯基纳米材料具有不同的模拟酶活性，形成了丰富的碳基纳米酶体系。

1.3.2　石墨相氮化碳和石墨炔

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种由碳和氮组成的无金属半导体。Han等^[36]将Fe掺杂到Zn-MOF中并引入g-C₃N₄制备了一种具有POD活性的二维碳基纳米片（Fe-N₈₀₀CS），并应用于碱性磷酸酶（ALP）和抗坏血酸氧化酶（AAO）的检测。Zhou等^[37]制备了Cu负载的二维碳基纳米酶（Cu/NC-NS），Cu/NC-NS对TMB和H₂O₂的V_max值远高于HRP和大多数纳米酶，基于三酶串联反应首次实现了乳糖和β-半乳糖苷酶（β-Gal）在单一比色传感平台上的测定（图5A）。石墨炔（GDY）是一种新兴的二维碳材料，由李玉良院士团队首次发现，是由炔键（sp-C）和苯环（sp²-C）连接形成的二维平面网络。GDY具有丰富的自由流动π电子和分布均匀的三角形孔隙，使其成为理想的无金属纳米酶。Ma等^[38]制备了类似于GO的片状形貌的氧化石墨二炔（GDYO），其活性来源于H₂O₂分解产生的超氧阴离子（O₂⁻·）。Bi等^[39]合成了具有POD活性的硼掺杂的GDY纳米片（B-GDY），其抗菌活性与金属基杀菌剂相当，并优于其他2D碳基纳米酶包括GO、GDY、GDYO和硼掺杂还原氧化石墨烯（B-rGO）。类似的，Qi等^[40]在硼掺杂的基础上引入酮羰基（-C=O）修饰B-GDY，POD活性较不含硼原子的GDY高近4.2倍，较低-C=O负载的GDYO高6.6倍。通过杂原子掺杂和表面功能化调控，g-C₃N₄与GDY在构建高活性碳基纳米酶方面展现出巨大的潜力和广阔的应用前景。

1.4　三维碳基纳米酶

三维（3D）碳基纳米酶一般是由1D或者2D碳基纳米材料构建起来的体相纳米材料。Xue等^[41]制备了碳基纳米八面体MoO₂@NPC，Mo的电子价态受MoO₂@NPC中C-O键的调控，利用其POD活性构建了一种简单高效的ALP比色法，检出限为0.02 U/L（图5B）。3D碳基纳米材料能在有限的空间内提供更多的催化位点，赋予其多重酶活性。Wang等^[42]制备了3D-V₂O₅/NC纳米复合材料，其催化活性源于V₂O₅纳米颗粒的超细结构与多孔掺氮碳框架之间的协同效应，过氧化氢酶（CAT）和OXD双重活性可以催化体系生成¹O₂、h⁺和O₂⁻·3种自由基参与反应，建立了一种检测总抗氧化能力（TAC）的可视化比色传感平台（图5C）。Tai等^[43]制备了具有POD和OXD活性的铈掺杂氧化石墨烯纳米带（Ce-GONRs），GONRs通过羰基、羧基和羟基基团与Ce³⁺络合形成三维多孔结构，降低了空间位阻，促进了催化位点的暴露。根据硫脲类和氨基甲酸酯类杀虫剂对Ce-GONRs酶活性的抑制作用，建立了农药的比色检测方法（图5D）。3D碳基纳米酶具有丰富的孔结构、高比表面积，可以有效解决低维纳米材料易堆积的问题，最大限度地保留各组分的活性位点，因此其应用场景更为广泛。

2　碳基纳米酶催化反应机理

收起

纳米材料展现出氧化还原酶、水解酶和裂解酶等多种模拟酶活性，其中氧化还原纳米酶占主导地位。氧化还原纳米酶通过产生羟基自由基（·OH）、超氧自由基（O₂⁻·）和单线态氧（¹O₂）等ROS参与催化反应。碳基氧化还原纳米酶活性主要分为超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、氧化酶（OXD）、过氧化氢酶（CAT）四类。天然酶催化过程为底物结合、催化反应、产物解吸三步，而碳基纳米酶涉及底物吸附、表面反应、产物解离及活性位点再生。因此，碳基纳米酶催化性能可通过形状、尺寸及表面官能团的控制进行调整。

2.1　过氧化物酶活性及机理

目前，大部分研究认为表面修饰和化学掺杂可以调节碳基纳米酶POD催化活性。Dong等^[44]研究指出碳基纳米酶POD活性主要来源于碳材料中的铁离子，催化机制见以下化学方程式，H₂O₂将Fe³⁺还原成Fe²并形成氢过氧自由基（HO₂·），随后Fe²又被H₂O₂氧化生成Fe³⁺和·OH，该过程中电子的循环转移在Fe³⁺/Fe²之间实现。此外，Co、Ni、Cu等可变价过渡金属也可作为催化活性中心，形成以金属离子为活性位点的类芬顿体系。一些研究指出碳基纳米酶的POD活性与其内在性质有关，羟基（-C-OH）、羰基（-C=O）、羧基（O=C-O-）和酯基（-COOC-）等表面官能团起关键作用，而不是金属杂质。Zhao等^[45]研究了14种羧基功能化的无金属碳基纳米酶的POD活性，将其催化机理分为两个阶段，首先羧基被氧化成过氧羧基（-COOOH）。随后，-COOOH基团发生同源裂解生成·OH（图6A），催化反应中-COOH基团是反应位点，具有芳香结构域且羧基丰富的碳基纳米材料是理想的HRP模拟物。然而，关于哪个官能团主导POD活性仍存在争议，Sun等^[46]首次阐明了GQDs表面氧官能团在催化反应中的功能，-C=O官能团是H₂O₂转化为·OH的催化活性位点，O=C-O-官能团是底物结合位点，而-C-OH抑制催化反应。碳基纳米酶的POD活性可以通过控制形态、杂原子掺杂和表面功能化来微调。

$ \mathrm{Fe}^{ \mathrm{3+}} \mathrm{+H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \to \mathrm{FeOOH}^{ \mathrm{2+}} \mathrm{+H}^{ \mathrm+} $

$ \mathrm{FeOOH}^{ \mathrm{2+}} \to \mathrm{Fe}^{ \mathrm{2+}} \mathrm{+HO}_{ \mathrm{2}}{ \cdot} $

$ \mathrm{Fe}^{ \mathrm{2+}} \mathrm{+H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \to \mathrm{Fe}^{ \mathrm{3+}} \mathrm{+OH}^{ -} \mathrm{+\cdot OH} $

2.2　超氧化物歧化酶活性及机理

最早发现具有SOD活性的是富勒烯及其衍生物。C₆₀以静电方式将O₂⁻·吸引到其表面缺电子区域，随后O₂⁻·在羧基提供的质子和周围的水分子的引导下与第二个O₂⁻·结合，进一步分解实现歧化^[47]，SOD活性与富勒烯表面羧基的数量和分布密切相关。此外，相关研究在分子水平上解释了反应过程中CDs电子结构的动态变化^[24]（图6B）。CDs类SOD催化过程由氧化和还原两个基本反应组成，O₂⁻·从水溶液中捕获质子形成HO₂·和OH⁻，首先CDs的-C=O通过氧化HO₂·自由基生成O₂转化为-C-OH，CDs的-C-OH通过还原HO₂·自由基转化为-C=O并生成H₂O₂，最终催化循环完成将HO₂·⁻转化为O₂和H₂O。与不含羟基的CDs相比，含羟基的CDs与HO₂·之间的结合能要低得多，因此含羟基的CDs具有更强的捕获HO₂·的能力。羟基是CDs类SOD催化活性位点的关键结构，SOD活性主要依赖于其表面的官能团。

$ \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \cdot^{-} \mathrm{+2H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}\to {\mathrm{H}}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \mathrm{+O}_{ \mathrm{2}} \mathrm{+2OH}^{ -} $

$ \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \cdot^{ -} + \mathrm{H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}\to {\mathrm{HO}}_{ \mathrm{2}}\cdot + \mathrm{OH}^{ -} $

$ \mathrm{HO}_{ \mathrm{2}} \cdot +\mathrm{O=(CDs)=O}\to{\mathrm{O}}_{ \mathrm{2}} \mathrm{+HO-(CDs)-O}{ \cdot } $

$ \mathrm{HO}_{ \mathrm{2}} \cdot +\mathrm{HO-(CDs)-O}{ \cdot } \to \mathrm{H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} +\mathrm{O=(CDs)=O} $

$ \mathrm{2HO}_{ \mathrm{2}} \cdot \to\mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \mathrm{+H}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} $

表面可调的CDs具有多种模拟酶活性，但决定酶活性种类的因素仍不明确。Liu等^[48]提出决定模拟酶活性类型的因素可能是含氧官能团与π电子体系之间的共轭作用。该团队通过钝化CDs表面的氨基、羧基、羟基，探究表面结构对SOD活性的影响，超氧化物通过与羧基、羟基和胺基的氢键固定在CDs表面，其缺电子结构获得超氧阴离子的一个电子，并生成O₂和还原态CDs，由于CDs的大π体系（C=C/C=N），与获得的电子形成p-π共轭，从而稳定了中间产物（还原态CDs点），随后另一种超氧化物从还原态CDs点获得电子，生成H₂O₂的同时CDs的结构又恢复到原来的结构，该理论与上述提出的催化过程经历氧化和还原两个反应的观点类似。碳基纳米材料的类SOD机理是其表面官能团与超氧自由基的结合，促进了电子转移，最终加速了超氧自由基的分解。

2.3　氧化酶活性及机理

OXD是氧代谢的重要酶，以O₂作为电子受体，氢原子作为供体对底物进行氧化，生成H₂O和H₂O₂。近年来，陆续发现了几种碳基纳米材料表现出类OXD活性。Liu等^[49]制备了纳米空心碳（N/S-HCS），孔隙结构提高了氧吸附能力。表面的吡啶-N捕获质子和O₂，O₂吸附在N/S-HCS表面后迅速还原为O₂⁻·，在酸性条件下进一步转化为HO₂·和¹O₂，形成的HO₂·在酸性缓冲液中生成高活性的·OH，并将TMB氧化为ox-TMB生成H₂O，O₂⁻·和·OH是催化过程中的主要反应基团（图6C）。此外一些研究者认为·OH是催化反应中唯一的中间产物，Li等^[50]利用叔丁醇（TBA）、SOD、色氨酸、CAT和EDTA分别作为·OH、O₂⁻·、¹O₂、H₂O₂和h⁺的清除剂，证实了催化过程中·OH是主要中间体。大部分碳基材料掺杂了变价金属和N，但氮掺杂形式与OXD活性之间的相关性尚不清楚。Li等^[51]提出了N掺杂的构型及金属元素与OXD催化活性的关系，该课题组制备了Fe/N掺杂碳纳米材料（Fe₃C@Fe-N-CMs），吡咯氮作为TMB的底物结合位点和氧的主要吸附位点，增加了Fe位点的电子密度，提高了电子迁移速率。此外，石墨氮不仅作为活性位点，还可以作为电子传递介质，加速电子从碳材料向O₂和底物的转移，但与上述研究的作用基团不同，催化过程激活O₂形成¹O₂自由基，没有O₂⁻·、·OH和H⁺生成。目前OXD活性催化机制通用性较差，总结来说，其催化过程首先是与O₂分子结合生成中间体，中间体用于催化底物氧化，不同的反应中间体具有不同的反应途径，但最终生成的产物为H₂O₂、H₂O和O₂⁻·。在众多的模拟酶活性中，类OXD能够在不添加任何氧化剂的情况下催化底物的氧化，因此相比与其他酶活性具有更大的应用前景。

$ \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} +\mathrm{e}^{ \mathrm-} \to \mathrm{O}_{ \mathrm{2}} \cdot^{-} $

$ \mathrm{2O}_{ \mathrm{2}} \cdot ^{ -} \mathrm{+H}^{ \mathrm+} \to^{ \mathrm{1}} \mathrm{O}_{\mathrm{2}} \mathrm{+HO}_{ \mathrm{2}} \cdot $

$ \mathrm{HO}_{\mathrm{2}} \cdot + \mathrm{H}^{ \mathrm+}\to 2\cdot \mathrm{OH} $

$\rm TMB+\cdot OH+H^{+} \to ox-TMB+H_{ \mathrm{2}} \mathrm{O} $

2.4　过氧化氢酶活性及机理

CAT是减少ROS引起的氧化应激的重要酶。截至目前，CAT催化机制还没有统一的共识。从化学键断裂的角度，其催化机理可分为异质裂解和同质裂解，异质裂解途径会优先破坏H₂O₂的H-O键，而均质裂解O=O键更容易断裂^[52−53]。Zhang等^[54]制备了单原子纳米酶Fe-N-C SANzymes，Fe原子的电荷密度为+1.46，大于FeN₄C的+0.58，Fe-N₄原子边缘缺陷位点促进了Fe原子的电荷转移到碳基体上，使中心Fe原子处于高自旋态，加强了与H₂O₂相互作用，削弱了O=O键，反应途径中的中间体int1、int2、int3、int4和int5催化H₂O₂分解为O₂和H₂O（图6D）。此外，有研究明确了碳基纳米酶的CAT活性来自于复合材料金属组分。Zhang等^[55]将CNDs与PtNPs结合，其中PtNPs具有CAT活性，CNDs的加入使复合材料结构变化增强了结合和活化H₂O₂的能力。虽然具有金属组分的碳基纳米材料能够展现出CAT活性，但催化活性和反应机理会随着应用环境而变化。Yang等^[56]设计了以Fe₃O₄ NPs为催化剂的氧氮功能化O/N-CQDs，其POD/CAT活性可通过光照强度精确控制，光照后O/N-CQDs表面醌型氮极化，带正电的氮与阴离子自由基O₂⁻·反应生成O₂和仲氨基，仲胺进一步被·OH氧化，并返回到醌型氮结构生成H₂O。机理研究结果表明，其CAT活性与聚苯胺前体中的醌型氮的极化高度相关，与金属Fe掺杂无关。此外，大部分碳基纳米酶需通过外部条件调控表达CAT活性，Jannesar等^[57]制备的富氧石墨烯/ZnO₂-Ag纳米框架可通过调节pH从碱性/中性到酸性，在CAT酶和POD酶活性之间切换。总体来说，关于CAT单独的机制研究较少，多以应用为导向。因此，进一步探索其催化机制，对于合理调控其活性具有重要意义。

3　碳基纳米酶在食品分析与检测中的应用

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碳基纳米酶在食品分析与检测中展现出广阔的应用前景，利用碳基纳米酶与污染物的相互作用开发出大量光学、电化学及比色传感器，用于食品中农药、生物毒素、食源性致病菌和食品添加剂等污染物的检测（表1）。

3.1　农药残留检测

目前大部分农药检测方法依赖于乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制作用，通常缺乏选择性，Zhu等^[58]将丁硫克百威的水解反应与CeO₂@NC的抑制作用相结合设计了一种新型比色传感器。丁硫克百威水解过程中N-S键断裂产生的还原性硫化物消耗CeO₂@NC催化产生的ROS从而抑制底物氧化。硫化物不仅屏蔽Ce活性位点，而且消耗活性氧，因此CeO₂@NC基传感器灵敏度高，检测限低至3.3 nmol/L。在农药残留检测的实际应用中，样品普遍存在基质干扰，导致假阳性结果。Yang等^[59]建立了一种无背景干扰的光热检测法，敌敌畏通过静电吸引和π-π堆叠相互作用与CDs-Fe特异性络合，增强了CDs-Fe催化活性，ox-TMB通过吸收近红外光产生光热效应，将检测信息转化为热信号，消除了实际样品的颜色干扰，解决了比色/荧光传感系统的局限性。已报道的大部分检测方法是在液相中构建的，限制了其现场快检的应用。Song等^[60]基于SACe-N-C与AChE的级联催化反应构建了一种生物活性试纸，能够在30 min内快速检测果蔬中的农药残留。为了避免复杂的实验室程序，在此基础上集成了3D打印平台，实现了氧化乐果、甲胺磷、克百威和丁硫克百威等农药的现场便携式检测（图7A）。类似的，Chang等^[61]合成了具有POD活性的Cu-C₃N₄，将反应溶液冷冻干燥，制备了一种便携式生物活性胶囊。基于应用程序对TMB溶液灰度值变化的分析，设计了一种检测对氧磷的智能手机检测平台，检测限为13 nmol/L，低于我国食品安全国家标准（GB 2763-2021）果蔬中最大残留限量（0.01~0.5 mg/kg）（图7B）。

3.2　食源性致病菌及生物毒素检测

食源性病原体和食物基质中残留的生物毒素是引发食品安全问题的常见元凶。婴儿配方奶粉中的阪崎克罗诺肠杆菌会引起脑膜炎和新生儿败血症等疾病。Cao等^[62]基于BQDs-AuNPs的POD活性和外切酶III辅助的目标信号循环放大法，提出了一种检测阪崎克罗诺肠杆菌外膜蛋白基因（ompA）的电化学生物传感器，该传感器对ompA具有优异的灵敏度，检测限至2.6 CFU/mL，在经过3、7和14 d的储存后，仍保持其初始信号响应的94.2%、90.3%和81.3%，具有良好的稳定性。单核细胞增生李斯特菌（LM）在食物中的生存能力极强，是最危险的病原体之一。Jiang等^[63]以邻苯二胺（OPD）为底物，利用Pt/HCNs的POD活性，通过适配体（Apt）对LM的特异性识别而恢复的机制，设计了一种Apt调控的电化学传感器，检测限为2 CFU/mL。对传感器在牛奶和生菜匀浆中的实际应用进行了验证，回收率分别为95.56%~97.78%和97.33%~100.44%。Jiang等^[64]提出了一种基于二维多孔多层碳纳米片（MLCN）的比色传感器用于沙门氏菌的检测。MLCN不仅可以作为装载酶和适体的载体，还作为信号转导的级联催化探针，当沙门氏菌存在时，MLCN与适配体修饰的磁性纳米颗粒特异性结合形成GOx-MLCN-Apt和MNPs-Apt三明治结构，夹层结构中的GOx氧化葡萄糖生成H₂O₂触发检测系统，检测限为0.2 CFU/mL。Luo等^[65]建立了一种光电化学（PEC）检测金黄色葡萄球菌的方法，适配体修饰的Cu-C₃N₄@Apt作为信号放大器与金黄色葡萄球菌特异性地锚定在电极表面，Cu-C₃N₄催化4-氯-1-萘酚（4-CN）氧化，在电极表面产生不溶性沉淀，导致光电流下降，所构建的PEC传感器检测限低至3.4 CFU/mL。

黄曲霉毒素B1（AFB1）被国际癌症研究机构列为I类致癌物，主要是由曲霉寄生产生的次生代谢产物。利用碳纳米材料在比色和荧光输出方面的优势，Yi等^[66]提出了一种基于Co-CD/PMOF的AFB1化学发光/荧光（CL/FL）检测方法。其中化学发光模式使用AFB1-卵清蛋白（OVA）功能化的探针进行生物识别、分离和信号传导，AFB1检测限为0.217 ng/mL。此外，基于三明治免疫原理建立了AFB1的荧光模式检测方法，检测限为0.027 ng/mL，双模检测读数相互校准，极大地提高了检测的可靠性。类似地，Li等^[67]设计了一种比色-SERS双模赭曲霉毒素A（OTA）检测方法，S-CDs作为稳定剂和还原剂，通过Au-S键合成了S-CDs/AuNPs，利用OTA对S-CDs/AuNPs的抑制作用，减弱了紫外吸收信号和SERS信号。两种检测模式下OTA的检测限分别为0.29 µg/mL（比色法）和0.16 µg/mL（SERS），成功用于咖啡样品中OTA的分析。

3.3　抗生素及药物残留检测

抗生素与激素在农业中广泛应用，因此检测食品基质中抗生素及其代谢物残留对于确保食品安全越发重要。氨苄青霉素（AMP）已被广泛应用于畜牧和水产养殖业。Lu等^[68]设计了一种具有POD活性的掺杂钼碳点纳米酶（Mo-CDs），利用AMP与¹O₂的竞争性抑制作用，结合智能手机构建了检测AMP的比色传感平台，检测限低至12 ng/mL（图7C）。Liu等^[69]基于半胱氨酸（Cys）和诺氟沙星（NOR）对金属间电子转移的阻碍与恢复作用，构建了CeFe-NCMzyme+TMB+H₂O₂比色传感系统，通过彩色照片数字B/G值与NOR浓度的关系，实现了水样中NOR的现场可视化检测，检测限低至54.10 nmol/L，远低于国家标准（GB 31656.3-2021）对水产品NOR的限量（21.0 μmol/L至420.9 μmol/L）。比色法干扰信号高的缺点限制了其应用前景。Xu等^[70]构建了Fe@Co-N与G-四链体/血红素DNAzyme双酶催化的比色传感器用于四环素类抗生素的检测。该方法结合了核酸外切酶I（Exo.I）辅助的循环信号放大原理和血红素的吸附特性，降低了背景干扰，具有较高的灵敏度，牛奶中四环素的检测限仅为0.33 ng/mL。Lu等^[71]设计了由羰基化多壁碳纳米管（COOH-MWCNT）和二硫化钼（MoS₂）纳米片组成的纳米酶传感器，用于番茄中5-硝基愈创木酚钠（5-NG）的检测，所制备的传感器具有良好的电化学响应，检测限为0.02 μmol/L。

3.4　食品中其他污染物

除农药、抗生素、生物毒素和食源性病原体外，还存在其他食源性危害。这些物质通过生产加工过程、包装材料等途径进入食品，对健康构成潜在威胁。Fan等^[72]利用特丁基对苯二酚（TBHQ）对水凝胶纳米酶（BC-CDs@Cu）催化H₂O₂介导的多巴胺（DA）过氧化反应的抑制作用，实现了食用油中TBHQ的检测，凝胶便携式生物传感器检测限为70 nmol/L，相对标准偏差（RSD）小于7%。对于食品中多种抗氧化剂检测，Facure等^[73]基于MnO₂/GQD复合材料的OXD活性，结合抗氧化剂对ox-TMB的还原能力，建立了没食子酸（GA）、单宁酸（TA）的比色检测传感器，检测限分别为0.07、0.28 μmol/L，成功应用于实际食品样品中GA、TA的检测。焦磷酸盐（PPi）可作为食品中的改良剂、酸度调节剂和防腐剂。Li等^[74]制备了具有POD活性的V₂O₅@C，为了提高实用性，构建了便携式一次性纸基分析芯片（PAchip），ppi触发对V₂O₅@C活性的抑制作用引起失色效应，实现了对PPi的快速、直观分析，检测限为2.6 nmol/L，回收率为90.2%~96.8%。食品在加工、运输、储存等阶段极易受到微生物的污染，这些微生物可以分解蛋白质产生挥发性胺（VAs），导致食物变质。Song等^[75]基于SAFe-N-C和CDs构建了一种用于肉类新鲜度检测的比色-荧光双信号生物传感器。该方法基于SAFe-N-C的POD活性和ox-TMB、CDs之间的内部内滤效应（IFE），实现了肉类变质过程中VAs的无损检测。双信号传感器检测限分别为0.9840 ppm和0.0838 ppm，可重复使用4次以上（图7D）。防腐剂是延长食品货架期常用的添加剂。Li等^[76]构建了双通道传感器阵列，该阵列通过FeCoZn-TAC/SNC催化OPD与H₂O₂的反应和TMB与H₂O₂的两个反应通道组成。食品防腐剂通过π-π堆叠相互作用和氢键吸附在FeCoZn-TAC/SNC表面，根据两者之间不同相互作用产生的显色信号差异实现了山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸丙酯、乳酸链球菌素、纳他霉素、聚赖氨酸、溶菌酶的检测，对7种食品防腐剂的判别率达到100%，检测限低至0.4 µmol/L。辣椒素（CAP）是地沟油的标志物之一，因此开发简便、快速的CAP检测方法对食用油安全检测具有重要意义。Yu等^[77]利用具有OXD活性的Fe/NC构建检测CAP的免疫传感器。CAP抗体和CAP进行竞争性结合形成抗原-抗体偶联物。Fe/NC-IgG复合物特异性识别CAP抗体，信号触发TMB显色系统，Fe/NC-IgG复合物的固定化能力与CAP浓度呈负相关，构建的免疫传感器检测限为0.046 ng/mL，在实际样品辣椒酱CAP检测分析中显示出良好的可行性。

4　结论与展望

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基于碳基纳米酶的最新研究进展，总结了碳基纳米酶的分类、催化机理及其在食品分析检测中的应用。虽然相关研究取得了显著进展，但仍存在一些问题。首先，碳基纳米酶类型非常有限，研究主要集中在氧化还原模拟酶上，多功能结构设计不足，未来可通过表面修饰、元素掺杂或与其他纳米酶协同组装等方式，赋予材料更丰富的电子结构和反应路径，以丰富碳基纳米酶种类，实现多酶协同催化功能，为复杂样品中多物质同步检测提供可能。其次，催化机制研究仍相对浅显，缺乏微观层面的解析。因此，结合密度泛函理论（DFT）等理论模拟和实验分析手段、机器学习等人工智能新技术，进一步揭示电子迁移路径、中间态形成机制及反应能垒变化，从而明确构效关系，提升催化效能是未来研究方向之一。此外，大多数碳基纳米酶缺乏特异性，难以满足食品中复杂基质和痕量污染物的检测需求。未来研究应注重功能化策略的发展，通过分子印迹聚合物（MIPs）、适配体识别元件等方式，提升检测平台的选择性和稳定性。鉴于食品安全检测技术对于高效、便捷检测手段的需求，便携化和智能化检测平台的构建将是未来热点方向之一。碳基纳米酶可与纸基微流控芯片、手机分析系统及可穿戴设备相结合，开发实时监测、数据无线传输的智能检测系统。最后，碳基纳米酶可与信号转换元件（如光热、磁性、光致发光材料）耦合，构建多模态响应系统，拓展功能边界，推动其在智能包装、食品溯源、可视化质量评估等新兴领域的应用。

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

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2026年第47卷第16期

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doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025010196

接收时间：2025-01-21
首发时间：2026-10-24
出版时间：2026-08-15

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收稿日期：2025-01-21

基金

作者信息

¹哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150028

²江苏科技大学粮食学院，江苏镇江 212100

通讯作者:

关桦楠（1983−），男，博士，教授，研究方向：食品安全检测分析，E-mail：guanhuanan3@163.com。

刘颖（1968−），女，博士，教授，研究方向：食品科学与工程，E-mail：154057693@qq.com。

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/spgykj/CN/10.13386/j.issn1002-0306.2025010196

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

碳基纳米材料	纳米酶活性	目标物	检测方法	检测限	样品基质	参考文献
CeO₂@NC/NC	氧化酶	丁硫克百威	比色检测	3.3 nmol/L	水样	[58]
CDs-Fe	过氧化物酶	敌敌畏	光热检测	4.85 ng/mL	蔬菜	[59]
SACe-N-C	过氧化物酶	氧化乐果甲胺磷克百威丁硫克百威	比色检测	55.83 ng/mL 71.51 ng/mL 81.81 ng/mL 74.98 ng/mL	蔬菜	[60]
Cu-C₃N₄	过氧化物酶	对氧磷	比色检测	13 nmol/L	蔬菜	[61]
BQDs-AuNPs	过氧化物酶	阪崎克罗诺肠杆菌	电化学检测	2.6 CFU/mL	奶粉	[62]
Pt/HCNs	过氧化物酶	单核细胞增生李斯特菌	电化学检测	2 CFU/mL	牛奶/生菜	[63]
MLCN	过氧化物酶	沙门氏菌	比色检测	0.2 CFU/mL	牛奶	[64]
Cu-C₃N₄-TiO₂	过氧化物酶	金黄色葡萄球菌	光电化学检测	3.4 CFU/mL	橙汁/牛奶	[65]
Co-CD/PMOF	过氧化物酶	黄曲霉毒素	化学发光/荧光检测	0.217 ng/mL 0.027 ng/mL	河水/牛奶	[66]
S-CDs/AuNPs	过氧化物酶	赭曲霉毒素	比色检测SERS	0.29 µg/mL 0.16 µg/mL	咖啡	[67]
Mo-CDs	过氧化物酶	氨苄青霉素	比色检测	12 ng/mL	水样	[68]
CeFe-NCMzyme	过氧化物酶	诺氟沙星	比色检测	54.1 nmol/L	水样	[69]
Fe@Co-N	氧化酶	四环素	比色检测	0.33 ng/mL	牛奶/牛肉	[70]
MoS₂-COOH-MWCNT	氧化酶	5-硝基愈创木酚钠	电化学检测	0.02 μmol/L	番茄/饲料	[71]
BC-CDs@Cu	过氧化物酶	特丁基对苯二酚	比色检测	70 nmol/L	食用油	[72]
MnO₂/GQD	氧化酶	没食子酸单宁酸	比色检测	0.07 μmol/L 0.28 μmol/L	饮料	[73]
V₂O₅@C	过氧化物酶	焦磷酸盐	比色检测	2.6 nmol/L	水样	[74]
SAFe-N-C	过氧化物酶	挥发性胺	比色/荧光检测	0.9840 ppm 0.0838 ppm	肉类	[75]
FeCoZn-TAC/SNC	过氧化物酶	防腐剂	比色检测	0.4 μmol/L	橙汁	[76]
Fe/NC	氧化酶	辣椒素	比色检测	0.046 ng/mL	辣椒酱	[77]

碳基纳米材料

纳米酶活性

目标物

检测方法

检测限

样品基质

参考文献

CeO₂@NC/NC

氧化酶

丁硫克百威

比色检测

3.3 nmol/L

水样

[58]

CDs-Fe

过氧化物酶

敌敌畏

光热检测

4.85 ng/mL

蔬菜

[59]

SACe-N-C

过氧化物酶

氧化乐果甲胺磷
克百威
丁硫克百威

比色检测

55.83 ng/mL
71.51 ng/mL
81.81 ng/mL
74.98 ng/mL

蔬菜

[60]

Cu-C₃N₄

过氧化物酶

对氧磷

比色检测

13 nmol/L

蔬菜

[61]

BQDs-AuNPs

过氧化物酶

阪崎克罗诺肠杆菌

电化学检测

2.6 CFU/mL

奶粉

[62]

Pt/HCNs

过氧化物酶

单核细胞增生李斯特菌

电化学检测

2 CFU/mL

牛奶/生菜

[63]

MLCN

过氧化物酶

沙门氏菌

比色检测

0.2 CFU/mL

牛奶

[64]

Cu-C₃N₄-TiO₂

过氧化物酶

金黄色葡萄球菌

光电化学检测

3.4 CFU/mL

橙汁/牛奶

[65]

Co-CD/PMOF

过氧化物酶

黄曲霉毒素

化学发光/荧光检测

0.217 ng/mL
0.027 ng/mL

河水/牛奶

[66]

S-CDs/AuNPs

过氧化物酶

赭曲霉毒素

比色检测SERS

0.29 µg/mL
0.16 µg/mL

咖啡

[67]

Mo-CDs

过氧化物酶

氨苄青霉素

比色检测

12 ng/mL

水样

[68]

CeFe-NCMzyme

过氧化物酶

诺氟沙星

比色检测

54.1 nmol/L

水样

[69]

Fe@Co-N

氧化酶

四环素

比色检测

0.33 ng/mL

牛奶/牛肉

[70]

MoS₂-COOH-MWCNT

氧化酶

5-硝基愈创木酚钠

电化学检测

0.02 μmol/L

番茄/饲料

[71]

BC-CDs@Cu

过氧化物酶

特丁基对苯二酚

比色检测

70 nmol/L

食用油

[72]

MnO₂/GQD

氧化酶

没食子酸
单宁酸

比色检测

0.07 μmol/L
0.28 μmol/L

饮料

[73]

V₂O₅@C

过氧化物酶

焦磷酸盐

比色检测

2.6 nmol/L

水样

[74]

SAFe-N-C

过氧化物酶

挥发性胺

比色/荧光检测

0.9840 ppm
0.0838 ppm

肉类

[75]

FeCoZn-TAC/SNC

过氧化物酶

防腐剂

比色检测

0.4 μmol/L

橙汁

[76]

Fe/NC

氧化酶

辣椒素

比色检测

0.046 ng/mL

辣椒酱

[77]