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传统基于花青素的比色指示标签对海鲜早期新鲜度变化响应低。本研究开发高灵敏智能水凝胶贴片，兼具比色和表面增强拉曼散射（SERS）功能，比色定性、SERS 定量检测 TVB-N，pH 2.0-12.0 间颜色和拉曼峰变化，为海鲜新鲜度检测提供新方法。
海鲜作为高营养易腐食品，其新鲜度监测一直是食品安全领域的重要课题。传统检测方法如总挥发性盐基氮（TVB-N）测定、菌落计数等，虽能提供准确数据，但存在操作繁琐、耗时、破坏样本完整性等缺陷，难以满足实时快速检测需求。基于花青素（ACNs）的比色指示标签虽能通过 pH 敏感颜色变化实现新鲜度可视化监测，却对早期轻微变质反应不足，无法捕捉初始阶段的生化信号。如何提升检测灵敏度并实现多维度监测，成为制约该领域发展的关键问题。
为突破这一技术瓶颈，中国海洋大学的研究人员开展了一项创新研究，相关成果发表在《Food Chemistry》。研究团队开发出一种兼具多重比色与表面增强拉曼散射（SERS）响应的智能水凝胶贴片，通过整合花青素的结构敏感性与纳米材料的信号增强特性，构建了 “比色 - SERS” 双模式检测平台，为海鲜新鲜度的精准监测提供了新范式。
研究主要采用以下关键技术方法：通过流延法将金 - 银核壳纳米颗粒（Au@AgNPs）与紫甘蓝花青素提取物固定于聚乙烯醇（PVA）/ 琼脂水凝胶基质中，制备复合水凝胶贴片；利用光谱分析（紫外 - 可见光谱、拉曼光谱）、显微观察（如扫描电镜）和成分分析等手段对纳米颗粒及水凝胶的理化性质进行表征；以凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）为模型，通过模拟海鲜变质过程中释放的碱性挥发性气体（如氨、胺类），验证贴片对 pH 和 TVB-N 的响应性能。
pH 响应性与比色功能验证
紫甘蓝花青素溶液在 pH 2-12 范围内呈现从红色到绿色的渐进式颜色变化，紫外 - 可见光谱显示其吸收峰强度随 pH 升高逐渐降低，证实花青素对酸碱环境的敏感特性。这种颜色转变与花青素结构随 pH 变化的异构化过程直接相关，为水凝胶贴片的比色检测奠定了基础。
双模式贴片的 SERS 信号特性
研究发现，当 pH 从 2.0 升至 12.0 时，水凝胶贴片中花青素的特征拉曼峰（1287 cm-1、1320 cm-1、1642 cm-1）强度及位置发生显著改变，反映出分子结构的动态调整。结合 Au@AgNPs 的表面等离子体共振效应，SERS 技术能够捕捉到传统比色法难以察觉的微弱结构变化，实现对 TVB-N 含量的定量分析，检测灵敏度较单一比色模式显著提升。
实际应用与抗干扰性能
在凡纳滨对虾新鲜度监测实验中，贴片随储存时间延长逐渐从红色变为绿色，同时 SERS 信号呈现规律性波动，与虾体 TVB-N 含量变化高度吻合。此外，贴片对非碱性气体（如二氧化碳）表现出良好的抗干扰能力，确保了检测结果的可靠性。
研究结论表明，该智能水凝胶贴片通过整合花青素的比色特性与 Au@AgNPs 的 SERS 增强效应，构建了 “定性 - 定量” 双维度检测体系，既保留了传统比色法的可视化优势，又通过 SERS 技术弥补了早期信号响应不足的缺陷。其在 pH 2.0-12.0 范围内的双重信号输出，为海鲜从新鲜到变质的全阶段监测提供了精准工具，有望推动食品质量监控领域向快速、灵敏、无损检测方向发展。该研究不仅拓展了花青素在智能传感领域的应用场景，也为纳米材料与生物标志物检测的结合提供了新思路，对保障水产品安全及优化供应链管理具有重要实际意义。
