食,乃民生之根本。食品安全问题更是与食品企业发展和个人身体健康息息相关。随着现代食品企业的快速发展,食品的种类和加工技术均得到了大力发展。然而食品添加剂的非法添加、农药残留及食物劣变因子的监测力度不到位等使得食品安全问题层见叠出。传统的检测技术通常存在检测灵敏度不高、操作复杂和响应时间过长等问题,因此,采用新兴的快速、简单和高灵敏的分析检测技术,把控好食品质量安全关具有十分重要的意义。基于此,本论文主要开发了三种新型近红外光学探针用于食品安全相关物质的快速检测和生物成像应用。近红外荧光探针因其在近红外光区独特的长波长发射,赋予了光学探针强的抗背景干扰能力、强的组织渗透性、对实际样本的损伤小和超时空采样能力等特性,故有利于实现探针在活体内或实际食物样本中进行快速、无损检测和成像分析各种食品质量安全因子。本论文主要以半菁类近红外荧光染料IR-780为原料,合成带氨基的半菁骨架AXPI,氨基半菁骨架自身具有稳定的结构和稳定的近红外荧光信号。在此基础上,我们通过连接臂引入不同的识别基团,设计合成了三种新型近红外荧光探针,分别应用于检测酪氨酸酶、甲醛和连二亚硫酸钠,并对探针进行详细的结构表征和性能表征,最后将其应用于实际食品样品中目标物质的检测和生物成像应用。主要工作包括以下三方面内容:（1）酪氨酸酶是多酚氧化酶中的一种双铜单酚氧化酶,与果蔬的褐变和黑色素疾病密切相关。第一个工作以氨基半菁骨架AXPI为近红外荧光团,通过引入氨基甲酸酯键偶联具有高抗ROS干扰的3-羟基苯甲醇,开发出一种检测酪氨酸酶的近红外荧光探针。该探针对酪氨酸酶的检测限低至0.36 U/mL。首次将探针应用于苹果片褐变过程中酪氨酸酶的实时监测和实际的食物样本酪氨酸酶的加标回收检测,最后,成功应用于B16细胞内源性酪氨酸酶的实时监测。（2）甲醛在水中具有较好的溶解性且易与蛋白质等物质结合使其性质改变,在食品中具有保鲜“驻颜”的功效,常被非法添加用作食品防腐剂、保鲜剂等。在本论文中,第二个工作基于亚甲胺的形成和肼的缩合,以近红外荧光染料IR-780为原料开发出两种新型近红外荧光探针用于食品中甲醛的高灵敏检测。两种探针对甲醛的检测限分别为1.87 μM和0.68 μM,且具备检测操作步骤简单、检测速度快和时空采样能力强等优点。在此,本研究尝试构建了一种用纸芯片在近红外光区快速检测甲醛的方法,有望用于食品中甲醛残留的快速检测。最后成功应用于小鼠体内内源性甲醛的成像分析,期望为甲醛过渡表达相关致病机理的研究提供可行性传感工具。（3）连二亚硫酸钠（Na2S2O4）是一种常见的食品添加剂,具有面粉增白、豆芽漂白等作用。第三个工作通过偶氮键连接半菁氨基骨架荧光团AXPI和N,N-2（2-氯乙基）-1,4-苯二胺设计合成一种检测Na2S2O4的“OFF-ON”近红外荧光探针。该探针在体外检测Na2S2O4表现出良好的光谱检测性能,在面粉实际样品中进行Na2S2O4的加标回收检测,获得良好的回收率,满足检测要求。该探针可以实现对Na2S2O4的高灵敏高选择性检测,快速响应裂解偶氮键,释放出强的近红外荧光信号。