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《【食品放大镜】IF18.5！同济大学闫冰团队仿生设计双模传感器应用于生物胺鉴别与食品新鲜度评估》

  • 来源专题：食品安全与健康
  • 编译者： 杨娇
  • 发布时间：2024-09-18
  • 近日，同济大学化学科学与工程学院闫冰教授团队巧妙地将仿生学思想融合于光功能氢键有机框架之中，制备出超灵敏的视觉-嗅觉光响应仿生传感器，并能应用于化学刺激挥发性生物胺的监测和食品新鲜度的评估，相关成果以“Dual-Mode Bionic Visual–Olfactory Co-Sensory for On-Site Biogenic Amines Recognition and Food Freshness Prediction”为题在线发表于国际知名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。 研究人员受嗅觉与视觉感知系统的启发，开发了基于氢键有机框架（ Eu@HOF-12 ）的视觉-嗅觉仿生平台。该传感器能够对生物胺（BAs）产生双重反应。重要的是，它具有高灵敏度、超快响应（<6秒）和可回收实用性等突出优势，可与智能手机相结合，通过比色法和比率法实现实时监测生物胺。此外，基于人工智能技术，团队构建了视觉-嗅觉人机交互平台，可通过特定气味指纹高精度识别五种生物胺，完成了视觉和嗅觉信号的集成和互操，为机器人传感和感知奠定了基础。同时，考虑到水凝胶传感器对BAs的双响应模式，利用逻辑装置快速识别食品的新鲜度。该研究开发了一种气味可视化策略，可对食品质量进行现场、实时和灵敏的监测。该研究还设计了一个定量评估系统，用于快速、无损和准确地评估食品新鲜度，最终减少食品浪费。
  • 原文来源：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NDQxNjM3MQ==&mid=2247610773&idx=2&sn=4257cde4f2b4ece7fa1efe1b1323536c&chksm=ea4f1f66eb9bfabe307cca6fb66a1dbc6b4ef9e9b17170d9cd43ea07bad8fd666c920c222446#rd
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  • 《【食品放大镜】江南大学金征宇院士团队：交联剂对用于食品新鲜度监测的淀粉基智能标签性质的影响》
    • 来源专题：食品安全与健康
    • 编译者：王晓梅
    • 发布时间：2024-07-09
    • 【食品放大镜】 江南大学金征宇院士团队：交联剂对用于食品新鲜度监测的淀粉基智能标签性质的影响 江南大学食品学院金征宇院士团队在国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(Q1,IF:7.7)发表了题为“Effects of crosslinking agents on properties of starch-based intelligent labels for food freshness detection”的研究论文。Yun Wang为第一作者，陈龙副研究员为通讯作者。 在该研究中，常见玉米淀粉(ST)作为一种建筑积木被用于形成pH敏感比色标签，评估了不同交联剂(柠檬酸(CA) 、羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基淀粉(CMS) 、三偏磷酸钠 (STMP)和大豆蛋白质(SPI))对这些标签性质的影响。由于蓝莓花青素可以随着pH改变而发生颜色变化，作为这些标签中一种天然pH敏感传感器。不同交联剂与淀粉之间存在不同的交联机理，但这对标签的整体外观影响很小。它们对其对pH变化的颜色反应有一定的影响。力学上，所有标签具有良好的断裂伸长率、拉伸强度和弹性模量。ST-CMC和 ST-CMS标签分别具有最高的拉伸强度和断裂伸长率。花青素的加入对标签的力学性质只有不太大作用。ST-SPI具有相对低湿度、有限的膨胀特性、降低的水蒸气透过率和较低的色素迁移，这归因于大豆蛋白的表面疏水性。当这些标签被浸泡在水里是，能够维持其结构的完整性；其他标签被浸泡在水里后会发生一些结构受损，这不利于其实际应用。 当pH发生变化时，所有标签改变颜色。它们也对鸡胸肉变质期间含氮气体排出引起的pH变化敏感。其颜色变化与鸡胸肉变质指标(TVB-N)有良好的相关性。然而，很多膜在高湿鸡肉产品存在下发生结构受损(ST-CA-ACN、ST-CMC-ACN和ST-CMS-ACN)或颜色泄漏(ST-SPI-ACN)，这将限制其应用。 总之，该研究结果表明不同交联剂可以影响淀粉基智能标签功能特性。所以，优化标签配方来确保其在储存期间具有良好的结构完整性和颜色响应非常重要。  原文链接 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129822 免责声明 本平台不主张原文的版权，如有侵权，请联系删除。文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意，请版权及作者团队及时联系NSTL《食品安全与健康》平台，我们会在第一时间进行修改或撤稿重发，感谢您的谅解！
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  • 《【食品放大镜】北京工商大学-孙宝国院士、刘慧琳教授团队TIFST重要成果：创新的纳米材料驱动双模和多模式传感策略用于食品安全检测》
    • 来源专题：食品安全与健康
    • 编译者：王晓梅
    • 发布时间：2024-07-15
    • 来源：食品放大镜  北京工商大学-孙宝国院士、刘慧琳教授团队TIFST重要成果：创新的纳米材料驱动双模和多模式传感策略用于食品安全检测  2024年7月，北京工商大学-孙宝国院士、刘慧琳教授团队在国际食品Top期刊《Trends in Food Science & Technology》（Q1，IF: 15.1）发表题为“Innovative nanomaterials drive dual and multi-mode sensing strategies in food safety”的研究性论文。北京工商大学博士研究生魏庆为第一作者，通讯作者为北京工商大学老年营养与健康教育部重点实验室刘慧琳教授。 食品安全已成为公共卫生问题，并逐渐引起广泛关注。开发具有增强稳定性和灵敏度的传感器对于快速、精确地检测食品安全危害至关重要。鉴于单信号读数的不稳定性，具有自验证能力的双模和多模传感策略越来越受到关注。作者分析了传感器平台中使用的不同纳米材料的特性，并根据不同的信号组合形式描述了双模和多模传感器的设计原理和性能。随后，我们全面概述了基于纳米材料的非单信号传感器的最新进展，用于检测各种食品危害和监测食品新鲜度。最后，我们介绍了该战略在食品安全领域的挑战和发展方向。双模和多模传感策略凭借自检自标定、多场景兼容、多目标检测等优势，成为食品安全检测的有力工具。这种强大的性能来自纳米材料的优异性能及其与各种信号的高度集成。不同的信号在检测性能方面各有优势和局限性。根据食品污染物和检测环境，可以选择不同的信号组合，以弥补每个信号的缺点并发挥其各自的优势。未来，该策略有望实现食品中多种污染物的同步检测和快速准确的信号读出，以应对突发公共卫生和有害物质筛查的挑战。 研究亮点 讨论了用于双模或多模传感器的纳米材料的特性。 介绍了基于不同信号组合的双模和多模传感器的原理。 总结了用于检测食品危害和监测食品新鲜度的非单信号传感器的最新进展。 该策略的优点是自验证、兼容性好、多目标检测能力强。 提出了双模或多模传感策略在食品安全中面临的挑战和机遇。 研究结论 基于双模和多模传感器的纳米材料将多种信号输出模式与自我验证功能相结合，将有助于更灵敏、可靠、更快速地检测食品中的各种污染物。尽管该策略在食品安全测试中表现出色，但仍面临一些需要解决的挑战。一些研究被标记为“双模式”或“多模式”，但它们仍然使用两种不同的方法分别检测相同的目标物质，获得两个信号，而不是像双模式检测那样同步触发两个信号。 未来，随着智能传感器器件的进步和巧妙的纳米材料设计，有望开发出更多能够同时读取多个信号的高度集成的传感平台。同时，食品和农业基质通常同时含有多种污染物，因此需要开发更多的双模式和多模式检测系统，能够检测相同或不同类别的危害。特别是，与双模传感策略相比，多模策略在应对这一挑战方面更有效。此外，食品安全风险问题需要现场检测、加快数据处理和决策。双模或多模传感策略显著缩短了检测时间并简化了信号读出。 尽管与智能手机的集成大大增强了用户友好性，但不同品牌或型号的智能手机之间的像素和分辨率差异可能会导致检测结果出现错误。这种传感策略与个人血糖仪（PGM）等商用便携式设备的集成代表了该领域未来发展的一个有希望但具有挑战性的方向。同时，将读出结果与人工智能技术相结合，可以增强检测性能和分析处理能力。此外，虽然多模传感策略具有多个信号输出，因此具有更好的兼容性和稳定性，但信号输出的增加也意味着更高的集成度和更高的成本。这可能会限制这种策略从实验室到商业化的应用，但纳米技术的进步有望促进可重复使用或模块化传感器设计的开发，从而降低单次检测的成本，从而逐步降低商业化传感器的制造成本。同时，多模态传感器产生的大量多维数据需要高效的数据处理和分析能力，对数据管理系统和算法提出了很高的要求，开发专业化的数据管理分析软件结合人工智能和机器学习算法，可以在一定程度上提高数据处理的效率和准确性。因此，我们相信，随着纳米技术的进步和检测人员技能的提高，多模态传感策略将在未来被广泛用于商业化。总之，双模和多模传感策略与人工智能和便携式传感设备相结合，有望在突发和紧急公共卫生情况下高效、准确地应对污染物筛查的挑战。 图文摘要 图文赏析 图 1.（A）双模和多模策略首次报告的时间和示意图（Liang et al.， 2011 P. Wu et al.， 2011 Xiaoyan et al.， 2014 H. Liu et al.， 2015 Zhi et al.， 2022）。（B） Web of Science 的年度出版物和引用次数。（C）在过去 5 年内选定的 1045 篇参考文献中使用 Web of Science 核心合集进行涉及双模式和多模式策略的搜索得出的文献计量网络图。使用不同的颜色来指示术语属于六个聚类中的哪一个。结果由荷兰莱顿大学的VOSviewer版本1.6.20进行。 图2.FeS的合成示意图2@SNW-1（A）及基于FeS的双信号GSH检测生物传感器示意图2@SNW-1（B）（N. He 等人，2022 年）。用于超灵敏诺如病毒检测的电化学和比色双模生物传感器示意图。（C）双功能探针的制备;（D）用于超森特诺如病毒检测的电化学和比色双信号生物传感器的原理（Ning et al.， 2024）。 图3（A）在不同浓度的As（III）（0?500ppb）存在下系统溶液的紫外-可见吸收光谱（J. Li等人，2020）。插图是系统溶液在不同浓度的As（III）存在下的颜色变化。（B）在不同浓度的As（III）（0?500ppb）存在下的传感溶液的荧光光谱，插图是系统溶液在添加不同浓度的As（III）时的荧光变化（J. Li等人，2020）。（C） CoOOH纳米片/OPD系统对AA（0–220μM）的荧光响应。插图：用于AA测定的荧光图像（S.Zhang等人，2021）。（D） OPD/CoOOH 纳米片体系与 AA 浓度（0–220 μM）的吸收光谱图（S. Zhang 等人，2021 年）。插图是用于 AA 测定的颜色变化。 图4（A） IRMOF-3-L/Cu应用示意图2+用于三模 Glyp 检测的探针（Guan 等人，2023 年）。（B） H的示意图2通过三信号平台检测 S（Fang 等人，2023 年）。（C）发光光谱，（D）热敏UCL光谱，（E）三重信号平台SWV曲线对不同浓度H的响应2S. （F） CsWO应用示意图3-FCD纳米杂化物，用于基于无线电化学和发光的细菌传感系统，具有细菌的光热消融（Robby等人，2021）。（G） MnO示意图2@MB用于检测抗坏血酸的NS四模传感平台（Zhi等人，2022）。 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104636 食品放大镜 
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