基于琼脂-FeNP双响应比色指示剂的鱼/香蕉腐败气体实时监测技术研究

《Food and Bioprocess Technology》：A Dual-Responsive Agar-Based FeNP Colorimetric Indicator for Real-Time Monitoring of Fish and Banana Spoilage Gases

本研究开发了一种新型琼脂基零价铁纳米粒子(FeNPs@AGF)比色指示剂，用于实时检测鱼类腐败产生的硫化氢(H2S)和香蕉成熟释放的乙烯气体。该指示剂具备优异的颜色稳定性和选择性，检测限分别达27.59 mM(H2S)和72.14 μM(乙烯)，其颜色变化与食品品质参数高度相关，为食品新鲜度智能监测提供了创新解决方案。

　　

科学家们成功研制出一种具有双重响应特性的智能比色指示剂，他们将粒径为15-20纳米的零价铁纳米粒子(FeNPs)巧妙地固定在海藻多糖(agar)形成的凝胶薄膜中，构建出FeNPs@AGF复合材料。这种材料能特异性地"捕捉"到鱼类变质时释放的硫化氢(H₂S)气体，以及香蕉后熟过程中产生的乙烯气体，并通过自身颜色的明显变化来"报告"食物的新鲜程度。

这些纳米级的铁颗粒在琼脂薄膜中分布得非常均匀，这种精细的结构不仅增强了薄膜阻挡氧气和水蒸气透过的作用，还赋予了材料优异的紫外线屏蔽功能，并且对环境中酸碱度(pH)的变化表现出很好的稳定性。通过紫外-可见光谱(UV-Vis)进行局部表面等离子体共振(LSPR)分析发现，当FeNPs溶液接触到目标气体后，其吸收峰会向长波方向移动（即发生红移现象），对于硫化氢和乙烯气体的聚集参数分别为1.01和1.25，灵敏度则分别达到0.10和0.70。

这种指示剂在长时间储存和不同温度条件下都能保持颜色的稳定。它只对硫化氢和乙烯产生明显的颜色反应，而对鱼和香蕉腐败过程中产生的其他挥发性物质则"无动于衷"。具体来说，当用于监测鱼类时，指示剂的颜色会从初始的白色逐渐变为奶油色；而对于香蕉，在室温储存下会从白色变为淡黄色，在冷藏条件下则会变为浅奶油色。

傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析证实，在气体检测过程中材料表面形成了铁-硫(Fe-S)、铁-氧(Fe-O)和铁-羟基(Fe-OH)等化学键。更重要的是，FeNPs@AGF指示剂的颜色变化与鱼类（通过pH、总挥发性氮TVN、总活菌数TVC等指标衡量）和香蕉（通过果皮颜色、糖分含量、果实硬度等指标衡量）在储藏过程中的品质变化具有高度的同步性，充分展现了其在食品新鲜度实时监控领域的巨大应用潜力。