IF=23.5!南京农业大学「二级教授」郑永华团队最新发文!

• 配位化学的原理与机制是理解其在食品质量控制中应用的关键。通过阐明其在微观分子识别与宏观功能输出之间所发挥的桥梁作用，配位化学为构建集识别、转化与调控于一体的闭环智能质量管理体系提供了典范性范式与理论启示。本综述系统阐述了配位化学如何通过金属离子与配体之间的相互作用，实现对目标物的高选择性捕获、敏感的信号转换以及动态的智能响应。其核心理念在于利用配位键的特异性、可逆性及环境响应性，将化学识别过程与物理信号读出或生物功能调控精确耦合。

• 尽管配位化学在食品质量控制领域展现出巨大潜力并取得显著进展，但要将其从实验室研究转化为稳定、可靠且可规模化的工业技术，仍面临诸多严峻挑战与限制。首先，复杂食品基质的干扰构成主要瓶颈。食品中丰富的蛋白质、脂类、色素及离子等成分可能非特异性吸附于配位型传感界面或载体材料表面，占据活性位点，导致信号漂移、灵敏度降低甚至产生假阳性结果。其次，材料本身的安全性、长期稳定性及法规合规性是产业化的核心障碍。许多高性能配位材料的长期化学与机械稳定性、活性组分在储存及实际使用环境中的保持能力，尤其是其生物相容性、潜在迁移率及慢性毒性，尚未经过系统性评估。最后，成本效益与规模化生产可行性也是现实挑战。许多定制配体、稀有金属配合物及复杂纳米结构的合成与纯化成本高昂、工艺复杂，难以满足食品工业低成本、大规模生产的需求。

• 针对上述问题，未来研究应围绕若干紧密衔接的改进方向推进，以促进该领域向实际应用与智能化发展迈进。在材料设计层面，应重点开发兼具抗污染与分子筛分双重功能的新型智能材料，同时利用配位聚合物固有的孔径与窗口尺寸，实现对目标分子尺寸与极性的精准筛选，从源头提升复杂体系中的选择性。在安全性与稳定性方面，应开展覆盖材料全生命周期的系统评估，超越实验室短期性能测试，系统研究其在模拟真实食品储运环境中的稳定性演变规律。在技术集成与系统创新方面，未来智能质量控制系统不应仅将传感器与包装薄膜简单结合，而应实现感知与执行单元在同一平台上的一体化集成。例如，开发可在检测腐败标志物的同时，通过配位键断裂即时释放抗菌剂的自响应包装材料。更深层次的突破有赖于与人工智能和数据分析的深度融合。通过机器学习算法对多维传感信号（如多色荧光与阻抗谱）进行分析，可更准确识别和定量混合污染物或提前预测食品货架期，从而实现配位化学在食品质量控制中的全面应用。同时，推动材料的可规模化绿色合成工艺，并与智能设备联动实现实时数据反馈与远程监控，将使配位化学在食品领域充分发挥其独特优势。

• 当前，随着材料科学、纳米技术与人工智能等学科与配位化学的进一步深度融合，其将为保障全球食品质量与安全提供有力的技术支撑。这一进展将推动新一代真正智能化、可靠且具经济可行性的食品质量保障解决方案的发展。这也标志着配位化学在食品科学领域实现从前沿研究走向工业化应用的必然发展路径。

图1. 基于配位化学的食品质量控制示意图。

图2. 螯合相互作用示意图。

图3. 各类传感机制示意图。

图4. 形成配位键的物理化学性质分析。

图5. 各类传感器在食品质量控制中的应用。

图6. 各类传感器在食品质量控制中的应用。

图7. 智能阻断技术及其在pH响应中的应用。

图8. 智能阻断技术及其在酶响应中的应用。

图9. 配位化学在其他食品质量控制过程中的应用示意图。

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2026.217725

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