近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所傳來(lái)喜訊，蔣長(zhǎng)龍和楊亮領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在食品新鮮度檢測(cè)領(lǐng)域取得了重大突破。他們成功研發(fā)出一種可逆的水凝膠熒光傳感器，這種傳感器以獨(dú)特的方式快速判斷食品是否變質(zhì)。
該團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之處在于設(shè)計(jì)了一款柔軟且半透明的姜黃色小貼片，厚度僅為1毫米，外觀小巧便捷，仿佛一片“智能小膏藥”。使用時(shí)，只需將其貼附于肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)或蝦類(lèi)等食品表面，短短1分鐘內(nèi)，貼片便會(huì)根據(jù)食品的新鮮程度發(fā)生顏色變化。
這款水凝膠貼片不僅具備出色的柔韌性和形變能力，更能在遇到變質(zhì)食品時(shí)，顏色從姜黃色轉(zhuǎn)變?yōu)殚偕榱诉M(jìn)一步提升檢測(cè)的精準(zhǔn)度，研究團(tuán)隊(duì)引入了980納米激光器進(jìn)行上轉(zhuǎn)換熒光觀測(cè)。在熒光模式下，隨著食品變質(zhì)程度的加劇，貼片上的熒光顏色會(huì)從綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。
據(jù)悉，這種傳感器的工作原理基于生物胺的檢測(cè)。生物胺是在食品腐敗過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物，其濃度變化能夠準(zhǔn)確反映食品的品質(zhì)狀態(tài)。在高蛋白食品如肉類(lèi)和魚(yú)類(lèi)中，生物胺的積累往往預(yù)示著食品的變質(zhì)。該傳感器采用柔性水凝膠作為基底，并附著了基于上轉(zhuǎn)換納米材料的檢測(cè)探針。當(dāng)探針與生物胺接觸時(shí)，探針上的二酮基團(tuán)會(huì)轉(zhuǎn)化為烯醇離子，從而觸發(fā)貼片顏色的變化。
尤為這款貼片經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的清潔處理后，可重復(fù)使用，并保持對(duì)食品新鮮度變化的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)能力。這一特性不僅提高了傳感器的實(shí)用性，也降低了使用成本。
研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)出了一款針對(duì)葡萄酒的專(zhuān)用貼片，同樣采用水凝膠熒光傳感器技術(shù)。這款貼片能夠監(jiān)測(cè)葡萄酒中關(guān)鍵風(fēng)味成分的變化，只需將葡萄酒樣本滴在貼片上，即可通過(guò)顏色或熒光信號(hào)的變化直觀顯示風(fēng)味成分的濃度變化。這一技術(shù)不僅適用于葡萄酒品質(zhì)監(jiān)控，還可用于監(jiān)測(cè)人體代謝健康狀況，如檢測(cè)血清中甲基乙二醛的濃度。
結(jié)合智能手機(jī)的顏色識(shí)別功能，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲基乙二醛的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和分析。在葡萄酒中，過(guò)量的甲基乙二醛會(huì)導(dǎo)致口感不佳，影響飲用體驗(yàn)；而在人體代謝中，甲基乙二醛作為糖酵解的副產(chǎn)物，其濃度升高與糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)。
