二氧化硫（SO2）及其衍生物作为食品添加剂在食品的生产和储运过程中起到防腐、护色、抗氧化和保鲜等作用,在环境或食物中非法排放或添加会导致产品SO2含量超标。荧光探针具有优异的光学性能、靶向示踪能力、高选择性和灵敏度以及能够直观的获取样本中被分析物的分布状况和原位实时成像等诸多优点,被认为是最有效的分子检测工具。本文设计并合成了两个不同的荧光探针,研究了它们的光学性质和适用条件,实现了在食品、环境和生物系统中SO2的高效、精准和快速的检测及成像,具体内容如下:1.通过将咔唑甲醛衍生物与带正电荷的吲哚鎓盐衍生物通过羟醛缩合反应获得了一种新型的基于反应型响应的比率型荧光探针（KQ-SO2）,其最大发射为600 nm,具有橙色荧光信号。首先进行了 KQ-SO2对SO2比率响应的光谱研究。KQ-SO2在与SO2响应后发出蓝色荧光（475 nm）信号,随着SO2浓度升高,长波长600nm处发射峰的荧光强度逐渐降低,短波长475 nm处发射峰的荧光强度逐渐升高,两个发射峰之间的距离相差125 nm,因此KQ-SO2具有良好的发射光谱分辨性及比率检测能力。KQ-SO2具有响应时间短（1 min）、选择性高、灵敏度高和细胞毒性低等优点,且在（0-1.0）μM的SO2浓度范围内呈现很好的线性关系,检测限低至10.28 nM。组织和活体成像研究表明KQ-SO2分别在蓝色和红色通道发射出两个互不干扰的成像信号,实现了生物样本中SO2的成像分析。此外,KQ-SO2也成功应用于水样、食品样品、洋葱组织和斑马鱼中SO2的检测。2.通过将供体双光子萘甲酰亚胺荧光团4与受体呫吨荧光团7用非共轭连接基团连接而构建了一种基于双光子-荧光共振能量转移（TP-FRET）的双光子比率型可逆荧光探针（NPXH）,该探针溶液发出明亮的深红色荧光（630 nm）,具有一个氧鎓结构可作为SO2和甲醛（FA）可逆检测的响应位点。首先进行了其对SO2/FA可逆响应的光谱研究。在与SO2响应后,NPXH发出明亮的绿色荧光信号,而红色荧光信号消失,随着SO2浓度逐渐升高,长波长630 nm处的荧光发射强度逐渐降低,短波长535 nm处的荧光发射强度升高,此外,NPXH与SO2的加合物可在1 min内被FA还原为NPXH。NPXH具有超短的响应时间（<8 s）、显著的比率增加（约6倍）、很好的线性关系（在0-1.0 μM的SO2浓度范围内）,检测限低至7.48 nM。同时,选择性实验表明NPXH对SO2的选择性响应具有很强的专一性。组织和活体成像研究表明NPXH分别在红色和绿色通道具有荧光成像信号,且两个通道之间不存在光信号的相互串扰。此外,NPXH已成功应用于食品样品、水样中SO2的检测,并表现出优越的检测性能。