通过静电逐层组装构建的pH响应型壳聚糖基水凝胶微球用于猪肉新鲜度可视监测
?? 英文标题
Fabrication of pH-responsive chitosan-based hydrogel beads via electrostatic layer-by-layer assembly for visual monitoring of pork freshness
?? 导读
2025年3月，安徽农业大学食品与营养学院的Ziao Li为第一作者，Longwei Jiang与Yingzhu Liu为通讯作者，在国际期刊《Food Hydrocolloids》发表了题为《Fabrication of pH-responsive chitosan-based hydrogel beads via electrostatic layer-by-layer assembly for visual monitoring of pork freshness》的研究论文。
?? 摘要
本文构建了一种以紫薯花青素为核心物质、通过壳聚糖（CS）、羧甲基纤维素钠（CMC）和阳离子改性大豆分离蛋白（NSPI）逐层电静组装形成的pH响应型多层水凝胶微球体系。研究发现，多层结构可有效提升花青素的热稳定性、抗氧化性和缓释性。与单层CH微球相比，CH/CMC/NSPI微球的结构更致密，抗氧化活性维持时间更长，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果也更强。此外，CH/CMC/NSPI微球对氨气和猪肉变质过程中产生的碱性挥发物响应灵敏，色差（ΔE）显著增加，表现出良好的肉品新鲜度可视监测能力。该研究为开发天然、智能、可食功能包装材料提供了理论依据和实践路径。
?? 引言
现有肉类腐败检测方法如PCR、光谱、气味传感器等虽然精准，但响应慢、成本高、操作复杂，不适合终端消费者使用。花青素作为天然、无毒、pH敏感的变色材料，具有广阔的智能包装应用前景，但其易氧化、光敏和热敏性限制了实际应用。本文提出利用壳聚糖作为基体，CMC和NSPI构建多层结构，增强花青素的稳定性，并实现其在智能传感中的可控释放与可视响应。
?? 研究内容
1. 材料设计与结构表征
NSPI通过乙二胺对大豆分离蛋白阳离子改性，增强静电相互作用；
三层结构（CH/CMC/NSPI）硬度提升至1.03N，孔隙率下降至17.92%，XRD和FTIR结果显示层间形成稳定氢键与静电作用；
TGA分析表明多层结构显著提升热稳定性。
2. 缓释与稳定性能
花青素在酸性溶液中释放快，在CH/CMC/NSPI中360分钟释放率小于10%；
ABTS与DPPH清除率在储存10天后依旧高达90.68%与53.86%，优于单层体系。
3. 氨敏感性与光稳定性
三种水凝胶在NH?气体暴露后均发生颜色变化，ΔE > 5，视觉可识别；
紫外照射下CH/CMC/NSPI色差变化最小，表明其对花青素保护效果最优。
4. 实际应用：猪肉新鲜度监测
储藏过程中微球颜色随TVB-N、pH值、失重变化同步改变，5天内CH/CMC/NSPI组TVB-N最低（36.4 mg/100g）；
显示CH/CMC/NSPI可有效延缓肉类腐败，并实现可视化新鲜度判断。
?? 总结与展望
该研究基于天然可食性材料构建了多层水凝胶微球，成功实现对花青素的稳定包埋、抗氧化保护和缓释控制，同时赋予其pH响应变色与猪肉腐败监测功能。CH/CMC/NSPI微球具备良好抗菌、抗氧化和智能感应特性，有望推广至其他肉类或水产品智能包装和质量可视化追踪领域，拓宽其在功能性包装材料中的应用边界。
?? 原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111356
?? 主题分类
? 传感器
? 食品包装
? 安全检测
? 天然活性成分
? 肉类
? 新质生产力
图文赏析
