单宁酸包覆的纤维素纳米晶强化型抗微生物水凝胶比色传感器，用于监测金枪鱼新鲜度

《ACS Applied Polymer Materials》：Tannic Acid-Coated Cellulose Nanocrystals Reinforced Robust Antimicrobial Hydrogel Colorimetric Sensor for Monitoring Tuna Freshness

　　

摘要

金枪鱼因其营养价值而备受重视，但由于对其保质期估算不准确，造成了大量浪费。在此，我们开发了一种多功能、机械强度高且灵敏度极高的视觉感应水凝胶，用于实时监测金枪鱼的新鲜度。该系统由海藻酸钠/聚丙烯酰胺基质构成，并加入了单宁酸包覆的纤维素纳米晶体作为增强材料。这样的结构设计使水凝胶具有出色的延展性、韧性、抗疲劳性以及抗撕裂性，有效解决了传统水凝胶的机械脆弱性问题。此外，单宁酸中的儿茶酚基团不仅赋予了水凝胶良好的多基底粘附性，还具有天然的抗氧化作用，以及对白色念珠菌和金黄色葡萄球菌的高效抗菌能力，从而确保传感器在包装环境中的卫生稳定性。为了实现视觉上的新鲜度检测，我们在基质中加入了pH值/NH₃双响应型的百里酚蓝。这种水凝胶指示剂能够在4摄氏度及25摄氏度下准确检测黄鳍金枪鱼的变质情况，通过明显的颜色变化（ΔE > 50）来反映其新鲜度变化。这些颜色变化与关键的新鲜度指标之间存在很强的线性相关性（R² > 0.97），包括ΔE与pH值、ΔE与TVB-N值，以及TVB-N值与pH值之间的关系。这项研究提供了一种耐用且精确的智能包装材料，可用于视觉监测食品新鲜度，为提高食品安全性以及减少海鲜行业的浪费提供了有效的解决方案。