近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院王建龍教授團隊在食品質(zhì)量安全控制研究方面取得新進展，研究成果以“Transition metal high-entropy nanozyme: multi-site orbital coupling modulated high-efficiency peroxidase mimics”為題發(fā)表于《Advanced Science》上。食品學(xué)院2021級碩士研究生馮健興為本論文的第一作者，食品學(xué)院張文濤副教授、王建龍教授和合肥工業(yè)大學(xué)沈益忠副研究員為共同通訊作者。

 

　　基于食品納米酶學(xué)（Food Nanozymology）的新興食品快速檢測與食品安全控制研究得到了廣泛的關(guān)注。其中，過渡金屬納米酶因其優(yōu)良的催化活性和較低的成本受到廣大研究者的青睞。然而，較弱的固有活性和頗為復(fù)雜的催化機理使得過渡金屬納米酶的催化效率十分有限且選擇性較差，這也是目前食品領(lǐng)域應(yīng)用納米酶遇到的主要瓶頸問題之一。在摻雜、異質(zhì)結(jié)傳等傳統(tǒng)試錯策略的指導(dǎo)下，雖然納米酶的種類已經(jīng)得到了明顯的擴充，但目前其組分選擇的空間仍然有限。鑒于此，本研究將熵介導(dǎo)的活性位點互作引入高效納米酶的設(shè)計中，報道了一種具有較強底物親和力（對TMB 和H2O2的Km分別為 0.07和 0.6 mM）和高催化效率（對TMB 和H2O2的Kcat/Km分別為1.74×1012and 5.38×1011 M-1 min-1）的過渡金屬高熵類過氧化物模擬酶（HEAzyme）。理論研究表明，具有獨特的表面原子構(gòu)型和不同金屬組分獨特的d軌道耦合特征，不同金屬之間改進的 d 軌道耦合增加了費米能級 （ EF ） 附近的電子密度，并移動了整個 d 帶中心相對于EF的位置，從而提高了位點效率到位點電子轉(zhuǎn)移，同時還增強催化過程中氧中間體的吸附，賦予了HEAzyme顯著的納米酶活性。最后，以高熵納米酶作為核心手段，創(chuàng)建了新型的食品快速檢測與食源性致病菌高效防治技術(shù)。本研究深化了對食品納米酶的電子結(jié)構(gòu)與催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系的系統(tǒng)性理解，為高性能納米酶的工程設(shè)計提供了一種新的范式，同時揭示了新型高效納米酶在食品快速檢測與食品安全控制中的應(yīng)用。

 

　　該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、仲英青年學(xué)者等項目的資助。

 

　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202303078