基于晶型转变的新型 CuNa-MOF 比色氨传感剂构建高性能智能包装薄膜，守护食品安全

为解决传统食品新鲜度检测技术的不足，研究人员开展构建新型 CuNa-MOF 比色氨传感剂用于智能包装的研究。结果显示该传感剂可提升薄膜性能，具备抗菌、比色氨传感等功能，能监测虾的新鲜度，为智能包装提供新策略。

　　在食品安全备受关注的当下，食品新鲜度检测至关重要。以往确定食品新鲜度常依赖化学 / 生化方法分析相关生物标志物水平，如检测挥发性碱性总氮（TVBN，包含氨和生物胺），以此反映高蛋白肉类产品中细菌介导的蛋白质降解程度。为此，人们开发出气相色谱、二次电喷雾电离离子迁移谱、电化学生物传感器等技术来测量 TVBN 水平。然而，这些技术耗时久、成本高，还需要专业人员操作，难以满足普通消费者实时检测食品新鲜度的需求。

近年来，比色氨传感薄膜材料作为新型智能包装技术崭露头角，它能通过颜色变化实现肉类产品新鲜度的实时检测。不少天然植物基比色氨传感剂，像姜黄素、甜菜红素、花青素等，因安全性好、对氨有传感特性，常被用作聚合物基质的功能填料来制备智能包装材料。但它们存在提取过程复杂昂贵、颜色稳定性差等缺点，限制了在智能食品包装中的广泛应用。

金属有机框架（MOF）作为前沿多孔杂化材料，以金属离子为结构顶点、有机配体为连接组件，具备可定制特性，在活性包装领域应用渐广。不过，基于晶型转变寻找 MOF 比色氨传感剂构建智能包装材料的研究仍较少。可降解的土豆淀粉（PS）薄膜因成膜性好、环保、经济，在食品包装领域颇具潜力，但其缺乏固有抗菌活性和对氨的比色响应性，阻碍了在智能活性包装系统中的应用。

在此背景下，国内研究人员开展了一项研究。他们以苯胺 - 2,5 - 二磺酸单钠盐为有机配体，通过简单的水溶液法制备出新型基于晶型转变的 Cu_Na-MOF 比色氨传感剂，并将其作为 PS 基质的功能增强填料，制备高性能智能包装材料。该研究成果发表在《Food Packaging and Shelf Life》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。通过单晶结构分析确定 Cu_Na-MOF 的结构；利用多种性能测试手段，如拉伸强度测试、水蒸气阻隔性测试、氧气阻隔性测试、UV 屏蔽效能测试等，评估添加 Cu_Na-MOF 对 PS 薄膜性能的影响；采用抗菌实验检测 PS/Cu_Na-MOF 薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效率；借助实际应用试验考察该薄膜监测虾新鲜度的能力。

下面来看看具体的研究结果。

• Cu_Na-MOF 的合成与结构：成功合成了纳米 Cu_Na-MOF 比色氨传感剂。单晶结构分析表明，其化学式为 [Na₂Cu(C₆S₂O₆NH₅)₂(H₂O)₂]_n，属于单斜晶系，空间群为 P 2₁/c 。结构单元包含一个铜离子、两个钠离子，与两个 2 - 氨基苯二磺酸根阴离子和两个配位水分子相连，中心铜离子配位数为 6。
• PS/Cu_Na-MOF 薄膜的性能：在 PS 基质中引入 2 - 6 wt% 的 Cu_Na-MOF，可形成相容性良好、结构紧密的纳米复合薄膜。随着 Cu_Na-MOF 含量从 0 增加到 6 wt%，薄膜的拉伸强度提高了 11.6%，水蒸气阻隔性提高了 16.4%，氧气阻隔性提高了 18.2%，UV 屏蔽效能从 36.8% 提升至 96.1%。
• PS/Cu_Na-MOF 薄膜的生物相容性、抗菌性和比色氨传感功能：该薄膜具有良好的生物相容性和长期颜色稳定性。同时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效率达到 100%，还具备显著的比色氨传感功能。
• PS/Cu_Na-MOF 薄膜监测虾新鲜度的应用：PS/Cu_Na-MOF 薄膜可通过明显的颜色变化，实现对虾新鲜度衰减的实时可视化监测。

研究结论表明，新型 Cu_Na-MOF 纳米晶体成功构建，其比色氨传感功能源于暴露在挥发性氨后发生的晶型转变。将 Cu_Na-MOF 纳米晶体作为 PS 基质的功能增强填料，制备出的高性能智能包装材料性能优异，具备良好的生物相容性、长期颜色稳定性、抗菌性和比色氨传感功能，可有效监测虾的新鲜度。

这项研究意义重大。它为设计高性能比色氨传感材料用于智能包装提供了新策略，有望解决传统食品新鲜度检测技术的难题，推动智能包装领域的发展，保障食品安全。同时，该研究成果也为其他类似研究提供了参考，有助于进一步探索 MOF 材料在食品包装及相关领域的应用潜力 。