随着食品安全、环境健康和公共安全问题愈发受到社会关注，如何实现农药残留的高效、快速、精准检测，已成为当前分析检测领域的重要研究方向。近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所蒋长龙研究员团队在有机磷农残快速可视化检测方面取得新进展。相关研究成果以“Rapid Visual Detection of Phoxim via Competitive Binding in a Flavonoid-Based Fluorescent Dye@Whey Protein Sensor”为题发表在 Analytical Chemistry (DOI: 10.1021/acs.analchem.6c01482) 上。 

    有机磷农药在农业生产中应用广泛，但其残留引发的健康风险和环境风险长期以来备受关注。现有检测方法（如气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用等）虽具备灵敏度高、准确性好的优势，但普遍依赖大型仪器设备，存在操作复杂、检测成本较高等不足，难以满足现场快速筛查和可视化识别的实际需求。针对上述问题，研究团队构建了一种基于黄酮类供体-受体（D-A）荧光染料与乳清蛋白复合形成的超分子荧光传感体系（BFL@WP），实现了对辛硫磷的快速、灵敏及可视化检测。

    研究人员设计并合成了一种黄酮类 D-A 荧光染料 BFL，利用其对微环境极性和黏度敏感的特性，通过非共价作用与乳清蛋白（WP）构筑成超分子荧光探针。自由态 BFL 在水溶液中荧光较弱，而与乳清蛋白复合后，得益于局部微环境极性降低、分子内运动受限，探针荧光显著增强并呈现明亮绿色。进一步向体系中加入辛硫磷后，辛硫磷与乳清蛋白发生竞争结合，扰动了 BFL 周围的局部微环境，导致体系荧光被快速猝灭，溶液颜色由绿色逐渐褪去趋于无色，进而实现对目标农药的可视化识别。实验结果表明，该探针在 0–130 nM 浓度范围内对辛硫磷具有良好的线性响应，溶液检测的检出限低至 1.143 nM。同时，该体系响应速度较快，荧光信号变化可在数秒内完成，且对常见农药干扰物和无机离子表现出优异的选择性和抗干扰能力。研究进一步证实，探针对辛硫磷的识别并非单纯依赖结合强度，而是与辛硫磷对 BFL@WP 局部微环境的有效扰动密切相关。该研究为有机染料微环境调控型传感器的设计提供了新的思路。

    在此基础上，科研人员进一步将该体系拓展到纸基传感平台和智能手机辅助检测平台。在纸基检测模式下，不同浓度的辛硫磷可引发试纸绿色通道信号的规律性变化，纸基平台的检出限低至3.277 nM。借助智能手机成像和 RGB 颜色识别，可实现对辛硫磷的快速定量分析，显著提升了该方法在现场快速检测、便携式筛查和低成本应用场景中的应用潜力。此外，研究团队还利用自来水、湖水和果汁等实际样品为研究对象，开展了加标回收实验。结果表明，无论在溶液探针还是纸基传感模式下，该体系均表现出良好的检测准确性和重复性，证明了其在复杂真实样品检测中的应用可行性。

    上述工作得到了国家自然科学基金（22406188, U23A20265, 22274158）、国家重点研发计划（2021YFD2000202）、安徽省自然科学基金（2208085MB30）、法庭毒物分析公安部重点实验室开放基金项目（2025FTDWFX05）的资助支持。合肥物质院为第一完成单位与通讯单位，固体所刘安琪为第一作者，蒋长龙研究员为通讯作者。

    文章链接： https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6c01482

图1. BFL@WP超分子传感体系的合成及其表征。

图2. 基于BFL@WP超分子传感体系对辛硫磷的检测。

图3. 纸基传感平台和智能手机辅助检测平台对辛硫磷的检测。