荧光溶胶-凝胶功能化材料在脂质氧化快速监测中的创新应用

针对食品工业缺乏快速、无毒检测脂质氧化程度的难题，研究人员开发了一种基于荧光溶胶-凝胶材料的传感器，通过荧光猝灭效应实现对羰基类次级氧化产物的高效监测。该研究系统评估了分析物结构、溶剂极性和pH值对传感器性能的影响，证实其在5分钟内即可完成检测，且无需有毒试剂，为食品质量控制提供了革命性解决方案。

　　

脂质氧化是影响食品品质和健康风险的关键因素，但传统检测方法如过氧化值测定（PV）、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）检测等存在耗时长、毒性高或设备复杂等缺陷。尤其当ω3和ω6多不饱和脂肪酸氧化生成丙醛、己醛等次级产物时，现有技术难以实现快速、安全的现场监测。

研究人员创新性地设计了一种基于4-三甲氧基硅烷基苯胺（4-TMSA）的荧光溶胶-凝胶材料。该材料通过简单的溶胶-凝胶法制备，其荧光强度会因与羰基化合物（如1-辛烯-3-酮）形成亚胺键而发生特异性猝灭。研究采用荧光光谱法（激发波长290 nm，发射范围300-500 nm）系统评估了五种典型羰基化合物在不同溶剂（乙醇/水体系）和pH条件下的响应特性，并通过HPLC-MS验证了1-戊烯-3-酮的二聚化现象。

研究结果显示，分析物的分子尺寸和疏水性（logP值）显著影响传感性能：在乙醇中，短链的丙醛（logP 0.6）比长链壬醛（logP 3.3）产生更高荧光猝灭率（50% vs 43%），但后者吸附动力学更快。溶剂极性实验表明，乙醇/水（10/90, v/v）体系中材料荧光强度降低1.7倍，但检测限仍覆盖0.6 mmol·L^-1至0.27 mol·L^-1的实用范围。pH响应曲线证实，材料在pH 7-9区间保持最佳性能，此时苯胺基团既未质子化也不溶解硅酸盐骨架。

该研究的突破性在于：首次将溶胶-凝胶荧光材料应用于脂质氧化全过程监测，其5分钟的检测速度较传统TBARS法（3小时）提升36倍，且避免使用致癌性对茴香胺。通过调控材料孔径（0.5-5 nm）与有机/无机相比例（20%苯胺/80%二氧化硅），实现了对复杂食品基质中多种羰基化合物的广谱响应。研究为开发便携式食品新鲜度检测设备奠定了理论基础，相关成果发表于《Sensing and Bio-Sensing Research》，通讯作者Thomas Karbowiak团队正推进该传感器在鱼肉、植物油等真实体系的应用验证。