一种可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器及应用

本发明属于食品无损检测的，具体涉及一种可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器及应用。

背景技术：

1、富含蛋白质、脂类、维生素和矿物质的肉类一直以来都是人体所需的主要营养来源之一。然而，肉类容易受到微生物污染和氧化的影响。在储存过程中，微生物和内源酶的作用引起蛋白质和其他含氮化合物的分解会导致有机胺的积聚，通常将这些有机胺归结为总挥发性碱性氮(tvb-n)。tvb-n常被用作测量胺降解的生物标志物，同时也是肉类腐败气味的主要来源。意外摄入变质的肉类可导致食物中毒、食源性疾病甚至死亡。因此，有必要对肉类的新鲜程度进行监测，以确保其质量和安全。

2、迄今为止，用于评估肉类腐败的传统方法包括微生物水平检测、感官评估和理化指标测试等多种不同方式。然而，这些方法的主要缺点是仪器依赖、破坏性、耗时、费力且昂贵的，这些因素限制了它们在实际生活中的广泛应用。在食品供应过程中，提供一种实时、便捷、无创的食品腐败监测方法至关重要。为满足这一需求，开发新鲜度指示器和气体传感器是一种切实可行的方法。这些传感器可以感知食物变质的主要释放物，特别是在蛋白质分解的过程中释放出的氨、二甲胺、三甲胺和生物胺等主要物质。不同类型的新鲜度指示器能够实时产生不同的监测信号，如颜色变化、荧光变化和电化学信号等，以反映食品的新鲜程度。这种创新方法为实现食品腐败监测提供了一种更为便捷和高效的途径。

3、荧光传感器因其广泛的检测范围、高灵敏度、良好的选择性、快速响应和抗干扰能力而受到更多的关注和研究。中国专利cn115389476公开“一种反映食品新鲜度的标签和检测食品新鲜度的方法”，该荧光标签使用具有聚集诱导发光(aie)特性的铜纳米团簇(gsh-cuncs)作为灵敏传感材料响应食品新鲜度。低毒性、易于合成和优异的光致发光性能的金属纳米团簇适合于食品安全领域的应用。此外，具有聚集诱导发光性质的发光团克服了传统荧光分子的聚集致猝灭(acq)效应在实际应用领域面临的困难，具有打造固态传感器的天然优势。然而，在gsh-cuncs传感体系内，食品新鲜度的变化主要与单一的荧光信号响应相关，很容易受到多种因素的影响，包括底物形态、负载浓度、不稳定的实验环境和观测人员之间的差异，这些因素可能会影响结果出现假阳性或假阴性现象，进一步影响传感器的灵敏度和准确性。

4、双模式或双信号传感技术，在生物或化学刺激下产生两种或多种不同的感知模式或工作模式，具备自我验证和自我校正功能，为食品污染分析提供了精确的平台。中国专利cn 115389476 a公开了一种“无损可视化监测鱼和肉类食品新鲜度的荧光标签及其制备方法”。该荧光标签在监测肉类腐败的过程中，可以产生颜色和荧光双重光学信号的变化，具有快速、灵敏、准确和原位监测肉类腐败的应用价值。然而，标签的关键荧光物质jdcn是有机分子，在食品领域应用存在安全风险，并且合成复杂。

5、因此，迫切需要开发一种低毒性、合成简便且具有出色光致发光性质的关键荧光物质，以满足可视化双模态的肉类新鲜度监测平台的要求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器及应用。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面，提供了一种可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器，包括具有聚集诱导发光性质的双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶和透明的沙漏形模具；

4、所述双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶随着与待测肉类挥发的胺类化合物接触反应的进行，有序聚集结构被破坏，发光强度减弱，导致凝胶流动态恢复并产生荧光猝灭；

5、所述沙漏形模具包括两个腔体，其中一个腔体作为反应区，用于容纳双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶，与待测肉类气氛连通；另一个腔体作为接收区，用于容纳被破坏的液态的双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶并计量其体积。

6、作为优选的技术方案，所述反应区由透气且不透水的材料进行封盖，并与待测肉类气氛连通。

7、本发明的另一个方面，提供了如上所述的双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、双配体银纳米团簇的制备：

9、在室温条件下，将一定比例的4-巯基苯甲酸和2-巯基苯甲酸分散在超纯水中，加入制备的硝酸银溶液，在磁力搅拌作用下搅匀并随后进行超声处理；届时，在超声处理期间缓慢加入氢氧化铵溶液，使得浑浊的溶液逐渐变澄清，即得双配体银纳米团簇的单体状态的反应液；

10、s2、基于双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶的制备：

11、取步骤s1中双配体银纳米团簇的单体状态的反应液，缓慢倒入所述沙漏状模具的一个腔体，并放置于酸性气氛中进行质子化促聚集反应，得到基于双配体银纳米团簇的荧光传感凝胶。

12、作为优选的技术方案，所述4-巯基苯甲酸和2-巯基苯甲酸的摩尔质量比为0.125～1，该比例越高，双配体银纳米团簇响应胺类物质的灵敏性越高；所述硝酸银溶液的物质量浓度0.1～1mol/l，所述超纯水的体积为5～10ml，所述氢氧化铵溶液的质量分数为25～27％。

13、作为优选的技术方案，所述超声处理的时间为10～20min。

14、作为优选的技术方案，所述沙漏状模具的一个腔体的体积为5～10cm3；所述的酸性气氛通过挥发性的盐酸得到，所述盐酸的浓度为100～10000ppm；所述质子化促聚集反应的时间为5～10min。

15、本发明的另一个方面，提供了如上所述的可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器在监测肉类腐败中的应用，包括以下步骤：

16、标定阶段：将可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器放置在盛放有新鲜肉类样品的容器内，定时记录荧光传感凝胶的荧光颜色、流动状态的变化，并根据gb 2733-2015规定的理化指标对肉类的tvb-n值进行测定，确定肉类样品的腐败程度，将肉类样品的腐败程度与荧光传感凝胶的荧光颜色、流动状态的变化关系进行标定；所述记录荧光传感凝胶流动状态的变化包括荧光传感凝胶是否全部位于反应区，是否开始相转变并滴落至接收区以及滴落在接收区内的体积大小；

17、应用阶段：将可视化监测肉类新鲜度的双模态指示器放置在盛放有待测肉类的容器内，根据荧光传感凝胶的荧光颜色、流动状态的变化以及标定阶段得到的对应关系判断待测肉类的腐败程度。

18、作为优选的技术方案，所述根据gb 2733-2015规定的理化指标对肉类的tvb-n值进行测定，确定肉类样品的腐败程度，具体为：

19、判定贮藏阶段海产品的新鲜程度时，tvb-n值大于30mg/100g为严重腐败；判定贮藏阶段河鱼的新鲜程度时，tvb-n值大于25mg/100g为严重腐败；判定贮藏阶段牛肉，羊肉和猪肉的新鲜程度时，tvb-n值大于20mg/100g为严重腐败。

20、作为优选的技术方案，在365nm的紫外光照射下，荧光传感凝胶位于反应区，且发出强烈的亮橙色荧光时，表示肉类新鲜；荧光传感凝胶位于反应区，荧光强度减弱至捕捉不到，表示肉类次新鲜；在接收区标定不同刻度线，对应肉类不同腐败程度时接收区积累的液态溶胶体积；荧光传感凝胶全部滴落至接收区时，表示肉类严重腐败。

21、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

22、(1)本发明所制备的双配体银纳米团簇(ag ncs@mba)具有聚集诱导发光(aie)的性质，易于合成，且光稳定性好。传统的有机荧光团往往具有聚集引起的猝灭(acq)特征，需要在溶液中稀释或在基质材料中分散，因此不适合开发便携式固态传感器。与传统的有机荧光团相比，具有良好的生物相容性和低毒性的aie型金属纳米团簇更适合食品检测场景的应用。

23、(2)本发明所制备的双配体银纳米团簇(ag ncs@mba)具有聚集成凝胶的性质，且可以特异性识别食品腐败标志物胺类气体。ag ncs@mba中的羧酸基团提供了自组装成凝胶的超分子驱动力，也是特异性识别胺类气体的官能团。此外，与现有新鲜度标签相比，本发明所述传感材料ag ncs@mba具有在酸性气氛下自成凝胶的性质，不需要进一步整合于固态支持材料来制备传感器，避免了负载浓度不均匀和传感灵敏度不一致的问题。

24、(3)本发明基于aie型传感凝胶所制备的“沙漏状”双模态指示器具有双模态可视化监测肉类新鲜度的应用价值。与单模态新鲜度传感器相比，本发明的新鲜度指示器可以提供与腐败程度变化一致的荧光信号和凝胶物理状态信号，双信号结果更加灵敏，准确和直观，具有自我校正的功能。利用凝胶状态向溶胶状态的转变，建立腐败程度与流动态溶胶的体积量之间的关系，在“沙漏状”双模态指示器的接收区建立刻度线，可以定量确定肉类的腐败程度。

25、(4)此外，在本发明的合成过程中，通过调节双配体巯基苯甲酸的配体比例，可以调节ag ncs@mba自组装凝胶的响应胺类物质的灵敏性，从而对不同肉类体系构建专一性的定量监测标准。