近日，北京市农林科学院林果所栽培研究室在中科院1区，TOP期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF: 9.224）上以封面文章形式发表了题为“Alkaline-Stable Peroxidase Mimics Based on Biological Metal–Organic Frameworks for Recyclable Scavenging of Hydrogen Peroxide and Detecting Glucose in Apple Fruits”的研究论文。该研究通过设计合成具有结构互变性质的生物金属有机骨架材料，构建了一种响应酸碱环境的可变结构模拟酶，具有较高的灵敏性、选择性与循环利用性，可用于果实中H2O2、葡萄糖的定量检测，为绿色、高效生物检测材料研发提供了新思路。

金属有机骨架材料（Metal–Organic Frameworks , MOFs）因具有特定的框架构造与可变换的结构单元而具备性质可调节的特点，因而被广泛应用于生物学定性定量研究中。基于MOFs构建的生物模拟酶具有很强的底物结合选择性，可作为诸多生物学代谢产物检测的特定探针。然而，在实际应用过程中，MOFs的结构易受破坏，导致性能折损，降低效率，难以被多次循环使用，加大了应用成本。因此，亟待开发可循环利用的基于MOFs模拟酶探针，以提升效率、降低成本。

本研究利用植物生长调节剂与Cu2[+]配位的方式，设计合成了一种“双核四叶浆轮”型MOFs材料。该材料对H2O2具有很强的特异响应性，与之反应后“双核四叶浆轮”分解为“单核双叶浆轮”，紫外吸收波长由566 nm红移到630 nm，可通过检测上述波长吸收值变幅完成H2O2定量检测。此外，该“单核双叶浆轮”产物遇碱后可重新恢复“双核四叶浆轮”结构，实现结构互变，进而实现MOFs材料的循环利用。

利用纳米载药技术可将上述MOFs材料封装在尺寸≤50 nm纳米微球中，增加比表面积，可提升检测过程的稳定性与准确性。通过葡萄糖氧化酶的配合，该纳米材料可实现葡萄糖的定量检测，检测限为 1.93 μM，具有较强的选择性、抗干扰性与稳定性。同时，利用稀氨水可实现该纳米材料的循环利用，5次循环后检测活性可保持在90%以上。采用上述方法对“嘎啦”与“富士”两种苹果果实的葡萄糖含量进行检测方法验证，加标回收率为99.4%~105.8%，相对标准偏差＜5%，测定结果与HPLC结果相近。

该研究开创了利用MOFs类材料探针检测水果中H2O2和葡萄糖含量的简便、绿色高效方法，对未来其他MOFs类材料探针开发及检测应用有重要意义。我院林业果树研究所杨雨璋助理研究员与国电河北电科院宫云茜工程师为共同第一作者，我院林果所张军科研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2019YFD1000100），国家自然科学基金（22005037）和国家现代农业产业技术体系（CARS-27）的资助。