三文魚是一種高度腐敗的食物，快速有效地檢測包裝三文魚的新鮮度至關(guān)重要?？膳蛎浀?a href="http://www.bowken.cn/search/q-%E6%B0%B4%E5%87%9D%E8%83%B6%E5%BE%AE%E9%92%88.html">水凝膠微針（MN）貼片可在幾分鐘甚至幾秒鐘從組織液中提取生物分子，也可從食品樣品中提取目標(biāo)分析物，直接接觸傳感器提供實(shí)時、快速、準(zhǔn)確的信息，對消費(fèi)者判斷肉類的新鮮度有重要意義。
江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用溴百里酚藍(lán)（BTB）和甲基丙烯?；z素蛋白（SilMA）（BTB/SilMA@MN貼片）制成pH響應(yīng)比色微針（MN）貼片，用于檢測三文魚腐敗。MN的針尖可以穿透食物保鮮膜并插入魚中，直接提取組織液，并將提取的液體輸送到背襯層進(jìn)行彩色顯示。MN貼片的顏色從黃色變?yōu)辄S綠色，最終變?yōu)榫G色，表明三文魚三個新鮮度（新鮮-中度新鮮-腐?。?。三文魚新鮮度的變化可以通過肉眼識別快速確定，也可在智能手機(jī)上以無損方式進(jìn)行分析，使消費(fèi)者能夠輕松可靠地估計食品質(zhì)量。相關(guān)論文研究成果以“Silk fibroin-based colorimetric microneedle patch for rapid detection of spoilage in packaged salmon samples”為題發(fā)表在《Food Chemistry》上。
圖1 用于視覺監(jiān)測三文魚新鮮度的BTB/SilMA@MN貼片的制備和應(yīng)用示意圖
為了穿透具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的包裝，制備并測試了不同SilMA濃度（5-10%，w/v）的MN貼片。機(jī)械強(qiáng)度隨著SilMA濃度的增加（5-7%）而增加，然后隨著SilMA含量的進(jìn)一步增加（8-10%）而降低。貼片中每根針的可耐受力在0.50 N以上。SilMA含量為7%的MN貼片針尖可以承受1.59 N的最高力，在這種條件下制備的針尖足夠堅固，可以穿透食物保鮮膜而不會破裂。結(jié)果表明，7 % SilMA濃度制備的BTB/SilMA@MN貼片在機(jī)械強(qiáng)度方面表現(xiàn)最佳。
為了呈現(xiàn)出色的顏色響應(yīng)性能，進(jìn)一步測試了不同SilMA濃度的MN貼片的吸水性。隨著SilMA濃度從5%增加到10%，BTB/SilMA@MN貼片的吸水能力先增加后降低，SilMA濃度為7%時，吸水能力達(dá)到最高，MN貼片的吸水率在6 min內(nèi)完成，8 min后趨于穩(wěn)定。因此，具有7% SilMA濃度的MN貼片可以在6-8分鐘內(nèi)快速提取流體進(jìn)行采樣。
圖2（a）無染料MN貼片的照片;（b）BTB/SilMA@MN貼片的照片;（c）BTB/SilMA@MN貼片的顯微鏡圖像;（d）BTB/SilMA@MN貼片中三個針尖的局部放大顯微鏡圖像;（e）含5%-10% SilMA的MN針尖的機(jī)械性能;（f）含5%-10% SilMA的MN針尖的吸水率
為了優(yōu)化BTB/SilMA@MN貼片背襯層中BTB濃度，制備了不同BTB濃度（0.02 %-0.05 %，w/v）的SilMA水凝膠，并暴露于不同pH值（5.2-8.0）的緩沖溶液中。負(fù)載BTB的水凝膠在pH 5.2-6.2時呈亮黃色，在pH 6.4-7.4時呈淺綠色，在pH 7.6-8.0時呈深綠色。水凝膠的色差取決于BTB濃度。從負(fù)載BTB的水凝膠的顏色參數(shù)（RGB值）與pH之間的線性關(guān)系得出，負(fù)載0.04% BTB的水凝膠線性方程的最大斜率，顏色變化最明顯。
圖3（a）含有BTB的水凝膠的顏色隨pH值變化。水凝膠圖片的RGB信號與6.2-7.8的pH值之間的線性關(guān)系：（b）含0.02%BTB的SilMA水凝膠；（c）含0.03%BTB的SilMA水凝膠；（d）含0.04%BTB的SilMA水凝膠；（e）含0.05% BTB的SilMA水凝膠
為測試BTB/SilMA@MN貼片對三文魚新鮮度的快速檢測，在第10天將貼片粘貼在0°C和4°C儲存的三文魚上，并每隔2 min記錄一次顏色變化。對于在0°C和4°C儲存的三文魚，彩色圖片的RGB信號在前6 min明顯增加，并在8-20 min范圍內(nèi)穩(wěn)定，表明MN貼片可以在8 min時完全從三文魚樣品中提取液體，可以快速檢測樣品新鮮度/變質(zhì)的顏色變化。粘貼在4°C儲存的鮭魚上的MN貼片的顏色最初是黃色的，表明三文魚為新鮮。MN貼片顏色在第3-4天變成深黃色，在第5-6天變成黃綠色，這個階段三文魚是中等新鮮的。最后，顏色在第7天變成綠色，綠色持續(xù)到第10天，代表三文魚變質(zhì)和不可食用。此外，第0-8天儲存在0°C的三文魚上的MN貼片塊的顏色保持黃色，并在第9-10天逐漸變?yōu)闇\綠色，表明鮭魚在0°C下儲存長達(dá)8天。與此同時，我們討論了pH，TVB-N和其他一些性質(zhì)在貯藏期間的變化。結(jié)果表明，BTB/SilMA@MN貼片可作為指示鮭魚腐敗變質(zhì)的便捷比色傳感器。
圖4（a）BTB/SilMA@MN貼片作為三文魚采樣的比色傳感器的照片。（b）BTB/SilMA@MN貼片對儲存在0℃和4℃的三文魚在第10天的顏色反應(yīng)。（c）用于檢測三文魚儲存期間新鮮度的MN貼片的顏色變化
圖5（a）三文魚在0℃和4℃儲存10天期間的pH變化。（b）三文魚在0℃和4℃儲存10天時的TVB-N值
圖6顯示BTB/SilMA@MN貼片彩色圖片計算的RGB值與三文魚樣品TVB-N值的相關(guān)性、線性模型以及相關(guān)系數(shù)（R2)。儲存10天的MN貼片的RGB值與三文魚的TVB-N值之間存在很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。結(jié)果證明了BTB/SilMA@MN貼片對TVB-N升高引起的pH變化的比色傳感能力，說明BTB/SilMA@MN貼片可以作為間接檢測TVB-N和包裝三文魚腐敗的比色傳感器。
圖6 在4℃下儲存0、2、4、6、8、10天的包裝三文魚，其RGB信號與TVB-N值的線性關(guān)系
綜上，本文使用BTB作為顯色染料和SilMA作為水凝膠基質(zhì)的比色BTB/SilMA@MN貼片，用于檢測三文魚腐敗。開發(fā)的BTB/SilMA@MN貼片表現(xiàn)出高機(jī)械強(qiáng)度和吸水性，可以輕松穿透食品保鮮膜，并在8分鐘內(nèi)將內(nèi)部食物液體輸送到背襯層。BTB/SilMA@MN貼片的顏色變化取決于鮭魚在貯藏過程中TVB-N增加引起的pH值變化。三文魚新鮮度的三個階段（新鮮-中等新鮮-變質(zhì)）可以清楚地與BTB / SilMA@MN貼片的不同顏色變化區(qū)分開。所制備的BTB/SilMA@MN貼片，能夠以手機(jī)作為檢測器，以無損的方式快速檢測包裝三文魚的腐敗情況，在食品安全應(yīng)用中顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
參考資料：
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135039
京公網(wǎng)安備11010802046783號
