基于UiO-66(Zr)增强羧甲基纤维素/花青素复合膜的pH敏感比色传感技术及其在鱼类新鲜度监测中的应用

针对食品新鲜度实时监测难题，浙江大学团队创新性地将金属有机框架材料UIO-66与蓝莓花青素(BA)共掺入羧甲基纤维素(CMC)基质，开发出具有氨气响应特性的智能比色膜(CMC-BA/2.5%UIO-66)。该膜在4℃条件下能通过紫色→黄色的显色变化精准反映鱼类腐败指标TVB-N值，为食品智能包装提供了新型可视化监测方案。

　　

随着生活水平提升，食品安全问题日益受到关注，其中食品新鲜度是影响安全的关键因素。然而消费者难以通过肉眼准确判断生鲜食品的新鲜程度，传统检测方法又存在破坏样本、耗时等问题。针对这一痛点，智能包装技术应运而生，特别是基于pH敏感染料的比色薄膜因其便捷、快速、无损等优势成为研究热点。

浙江大学研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，创新性地将金属有机框架材料(MOF)UIO-66与天然色素蓝莓花青素(BA)结合，以羧甲基纤维素(CMC)为载体，开发出新型智能比色膜CMC-BA-UIO。该研究通过材料表征、机械性能测试和氨气响应实验，系统评估了不同UIO-66掺杂浓度对薄膜性能的影响，并最终应用于大黄鱼4℃冷藏过程中的新鲜度实时监测。

关键技术方法包括：1)采用溶剂挥发法制备CMC-BA-UIO复合膜；2)通过紫外可见光谱和色差分析表征薄膜光学特性；3)使用质构仪测定薄膜机械性能；4)以氨水为模型化合物评估气敏响应；5)通过检测冷藏大黄鱼总挥发性盐基氮(TVB-N)含量验证实际应用效果。

【材料与表征】研究选用含25%花青素的蓝莓提取物和UIO-66(Zr)MOF作为功能组分。紫外光谱显示BA在pH2-13范围内呈现从红→紫→蓝→绿→黄的连续变色，其最大吸收峰随pH升高发生规律性红移，证明其作为pH指示剂的可行性。

【薄膜性能优化】当UIO-66添加量为2.5%时，薄膜表现出最优综合性能：拉伸强度提升40%，水蒸气阻隔性增强，且对0.5%氨气的响应时间缩短至30分钟。扫描电镜显示UIO-66均匀分散在CMC基质中形成多孔结构，有利于胺类物质的吸附扩散。

【实际应用验证】将CMC-BA/2.5%UIO-66薄膜贴附于4℃储存的大黄鱼包装内，72小时内薄膜颜色从紫色渐变为黄色，与TVB-N值变化呈显著相关性(R²>0.95)。当TVB-N达到腐败阈值30mg/100g时，薄膜ΔE色差值超过15，肉眼可明显辨识。

该研究首次将UIO-66的吸附特性与BA的pH敏感性相结合，通过MOF材料浓缩包装内的挥发性胺类物质，显著提升了传统比色膜的检测灵敏度。所开发的智能薄膜不仅为食品新鲜度监测提供了可视化解决方案，也为天然色素在功能包装中的应用开辟了新途径。研究获得国家重点研发计划(2023YFD2100203)和浙江省自然科学基金(LZ25C200004)支持，Weibo Lu、Huangwei Ye等作者声明无利益冲突。