具有伤口监测功能的比色传感纳米纤维膜的制备及其性能

为开发用于监测伤口感染问题的纳米纤维材料，以植物染料苏木为指示剂，壳聚糖、鱼胶蛋白为载体原料，利用静电纺丝技术制备了比色传感纳米纤维膜，并对静电纺丝参数进行优化，借助扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和X射线衍射仪对纳米纤维膜的微观形貌进行表征，在不同pH值条件下对其变色情况进行探究。结果表明：壳聚糖与鱼胶蛋白质量比为1：1,纺丝电压为12 kV,推进速度为1.5 mL/h,接收距离为20 cm时，制备的纳米纤维膜质量较好，其纤维平均直径为246.2 nm,直径CV值为29.54%;当pH值从5变至7时，比色传感纳米纤维膜的颜色由黄色变为紫色，其变色域与皮肤发炎时渗出液pH值变化一致，符合伤口监测的要求。     

基于阳极氧化铝比色阵列传感器对鱼肉新鲜度的测定

为了快速、准确地对鱼肉新鲜度进行无损实时监测,本研究以阳极氧化铝片为基材,选取13种指示剂作为气敏材料,构建了一种可视化比色阵列传感器。利用所构建的比色阵列传感器对贮藏过程中大菱鲆鱼肉新鲜度进行测定。结果表明,在25 ℃条件下,当贮藏时间超过22 h时,鱼肉的总挥发性盐基氮（TVB-N）含量达到32.85 mg/100 g,鱼肉发生腐败变质,此时的比色阵列传感器中的阵列点发生颜色变化。提取阵列点在响应前后的红、绿、蓝（Red、Green、Blue,RGB）值并进行差减,对其进行聚类分析和主成分分析。结果表明,该传感阵列能够准确区分不同贮藏时间段的鱼肉新鲜度。此外,将该阵列传感器应用于不同贮藏时间下鲤鱼和美国红鱼新鲜度的检测,结果表明通过传感阵列预测的TVB-N值与实际测量值之间没有显著性差异。因此,将该传感器应用于鱼肉新鲜度监测具有可行性。     

静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属检测中的应用进展

化学传感器特别是光化学传感器已经被广泛研究,并应用于检测目标物如食品中的重金属。静电纺丝纳米纤维膜由于具有高比表面积、高孔隙率、可控性良好和易功能化等特点,可以被用来固定传感器以提高其灵敏度。本文主要综述静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属离子检测中的应用进展。首先,简单介绍光化学传感器及静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器,随后根据其制备方法的差异分为高分子聚合物化学修饰法、高分子聚合物物理共混法、纳米纤维化学修饰方法和纳米纤维物理吸附方法4类,并分别综述其制备得到的静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器应用于重金属检测的进展,这4类方法各有优势,都具有较好的应用前景。本文将为静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器用于目标物的检测提供指导。     

聚丙烯腈/氯化钴纳米纤维比色湿度传感器的制备及其性能

为获得具有比色效果的纳米纤维湿度传感器,以聚丙烯腈(PAN)和氯化钴(CoCl₂)为原料,采用静电纺丝技术制备了PAN/CoCl₂复合纳米纤维膜,并组装成纳米纤维比色湿度传感器。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、能量色散X射线光谱仪对纳米纤维膜的微观结构和表面形态进行表征和分析,利用紫外-可见分光光度计分析纤维在不同湿度下以及不同有机溶剂饱和蒸汽氛围下的反射光谱,并采用电化学工作站测试传感器在不同湿度环境下的响应和恢复能力。结果表明:在相对湿度由11%增加至98%时,PAN/CoCl₂纳米纤维膜可由蓝色变至粉色,且该颜色变化过程可逆,响应和恢复速度快;在11%~75%的相对湿度环境下,PAN/CoCl₂纳米纤维比色湿度传感器的电流在12 s内可达1 023 nA左右;当相对湿度降至11%时,2 s内电流可从2 187 nA降至10 nA,具有快速的响应和恢复能力。     

负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度

目的 静电纺丝“绿色”制备负载花青素(anthocyanin, A)的玉米醇溶蛋白(zein, Z)纳米纤维膜, 通过对其颜色变化达到可视化和实时监测肉制品新鲜度的效果。方法 以A为指示剂, Z为纺丝原料, 通过静电纺丝法制备A/Z纤维膜, 表征其基本结构, 验证其在盐酸和氨水环境中的颜色响应, 并进一步将其应用于猪肉新鲜度监测。结果 A/Z纤维膜的表观为粉红色, 平均厚度为98.6 μm, 由平均纤维直径为646.5 nm的光滑均匀纳米纤维构成, 并在盐酸和氨水环境中具有明显的颜色响应。猪肉4℃贮藏实验中, 第4 d的A/Z纳米纤维膜的猪肉总挥发性盐基氮(total volatile basic-nitrogen, TVB-N)含量达到21.9 mg/100 g, 达到腐败阈值, 并且其色差与猪肉TVB-N含量具有显著关联(r2=0.9652)。结论 A/Z纳米纤维膜可作为一种潜在的通过色差变化监测肉制品新鲜度的智能标签, 为实现绿色、环保和安全地监测肉类新鲜度提供了良好的研究思路。     

溴麝香草酚蓝/玉米醇溶蛋白指示标签对金枪鱼新鲜度的监测

近年来,智能检测食品新鲜度的比色膜受到越来越多的关注。本实验利用静电纺丝技术研制出一种溴麝香草酚蓝（bromothymol blue,BTB）/玉米醇溶蛋白（zein,ZN）新型智能比色标签,用于金枪鱼鱼片的新鲜度监测。BTB在pH值为5～12时的明显颜色变化赋予了指示标签灵敏的pH值传感效果。通过场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热仪对不同BTB添加量的BTB/ZN指示标签的形貌和结构进行表征。再将BTB/ZN指示标签应用于金枪鱼鱼片新鲜度的指示验证实验,对指示标签的指示效果进行验证。结果表明,BTB/ZN指示标签的微观结构良好,BTB可以很好地与ZN结合在一起,并且不破坏二者的结构;质量分数4% BTB的BTB/ZN指示标签的指示效果最佳,能灵敏地反映金枪鱼的新鲜度变化。指示标签的色度和金枪鱼鱼肉的总挥发性盐基氮含量之间存在显著相关性,这证明BTB/ZN指示标签能有效监测金枪鱼鱼片的新鲜度。     

紫薯花青素与淀粉/PVA复合膜的制备与表征

本研究以紫薯淀粉/聚乙烯醇(PVA)复配作为成膜基质,并添加紫薯花青素提取物(PSPE)制备可用于牛奶新鲜度检测的智能复合包装膜。通过对复合膜机械、光谱和显色等方面性能的研究,研究表明PSPE的加入使复合膜的机械性能提高,浓度为24%时,复合膜的断裂伸长率最大,为87.73%,抗拉强度和厚度适中;复合膜的紫外-可见光谱(UV-Vis)与色素溶液的光谱变化规律一致,表明PSPE与成膜基质相容性好,生理活性高;傅里叶红外光谱(FT-IR)表明PSPE的羟基基团与成膜基质中的羟基基团形成分子间氢键相互作用,而化学组分未受影响。将复合膜应用于牛奶新鲜度检测,新鲜牛奶中复合膜呈现淡紫色,随着时间的推移牛奶逐渐变质,pH下降,复合膜颜色变红变浅。因此,PSPE复合膜可以实现牛奶腐败的智能指示,研究可为牛奶新鲜度智能指示膜的开发提供参考。     

胶原蛋白改性聚乳酸-羟基乙酸载药纳米纤维膜的制备及其性能

为改善聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)基药物载体的降解性能和释药性能,以PLGA为基材,以胶原蛋白(Col)为改性材料,以阿霉素(DOX)为药物模型,利用静电纺丝技术制备得到PLGA/Col/DOX纳米纤维膜,探究了胶原蛋白对其亲疏水性、体外降解性、释药性能及细胞相容性的影响。结果表明:PLGA与Col以3:1的质量比复合制得的纳米纤维膜性能最佳;经胶原蛋白复合改性后,纳米纤维膜的接触角由未改性的93.5°降至51.5°,亲水性显著提高;胶原蛋白改性可大幅提高PLGA的降解性,改性后纳米纤维膜30 d的质量损失速率由未改性的3.5%增加至19%,且改性后纳米载药纤维膜的药物释放速率和细胞相容性明显提高,有利于细胞黏附增殖。     

纳米纤维膜基柔性压力传感器的优化设计制备

为获得一种灵敏度高、制备工艺简单、轻薄透气的柔性压力传感器,采用静电纺丝热塑性弹性体聚氨酯(TPU)纳米纤维膜为基底和介电层,以碳纳米管导电油墨为电极涂料,通过超声波焊接方式制备三明治结构的纳米纤维膜基柔性压力传感器,并研究其压力传感性能与纳米纤维膜厚度和微观结构之间的关系。结果表明:随着纺丝时间增加,TPU纳米纤维膜厚度增加,拉伸应力增大,断裂伸长率减小;在9.8~49 000 Pa压力范围内,TPU纳米纤维膜基柔性压力传感器灵敏度随纺丝时间增加而减小,当纺丝时间为1 h时,其灵敏度高达4.97 kPa^-1,该纳米纤维膜基柔性压力传感器具有灵敏度高、响应范围广的特点。     

一种双层智能膜的制备及在指示三文鱼新鲜度中的应用

为了提高天然花青素作为新鲜度指示剂在食品包装中的稳定性,本研究将结冷胶和桑葚花青素作为内层膜用于指示三文鱼新鲜度,壳聚糖-聚乙烯醇形成致密隔氧的外层保护膜,通过逐层组装制备食品新鲜度指示膜,并用于三文鱼的新鲜度可视化检测。结果表明：当外层膜中壳聚糖和聚乙烯醇的体积比为1∶1时,双层膜的机械性能最好,其中拉伸强度为40.65 MPa,断裂伸长率为54.36%,膜的水蒸气透过系数最低;扫描电子显微镜结果表明,外层膜壳聚糖和聚乙烯醇的体积比为1∶1时,膜的结构相容性最好,该体系下桑葚花青素稳定性最好。将双层膜用于三文鱼新鲜度指示,在4 ℃贮藏环境下,随着贮藏时间的延长,三文鱼的总挥发性盐基氮含量不断上升,6 d后,总挥发性盐基氮含量大于30 mg/100 g,硫代巴比妥酸反应产物值为0.921 mg/kg,pH值为6.75,且通过肉眼可以直观看到膜的颜色由暗红变为淡紫色,最后变成蓝褐色,鱼肉已经腐败。结论：基于壳聚糖-聚乙烯醇/结冷胶花青素组成的双层膜既可降低花青素氧化作用提高其稳定性,又可用于三文鱼新鲜度指示。     

壳聚糖/香兰素/聚乙烯醇共纺纳米纤维膜的性质及其在大菱鲆保鲜中的应用

本研究以壳聚糖（chitosan,CS）、香兰素（vanillin,V）和聚乙烯醇（polyethylene alcohol,PVA）为原料,采用单轴静电纺丝工艺制备CS/V/PVA共纺纳米纤维膜,通过场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析和热重分析对CS/V/PVA共纺纳米纤维膜的形貌和结构进行表征,并以大菱鲆优势腐败菌——腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens）为靶标菌,对其抑菌活性进行测定,并考察CS/V/PVA共纺纳米纤维膜应用于大菱鲆的保鲜效果。结果表明：CS/V/PVA共纺纳米纤维膜的微观结构良好,纤维直径均匀分布在200～350 nm之间;纤维膜各组分之间存在相互作用,香兰素分子中的醛基能与CS分子中的氨基反应形成席夫碱键,且CS、香兰素、PVA分子间有氢键形成,降低了膜的初始熔融温度。此外,CS/V/PVA共纺纳米纤维膜对腐败希瓦氏菌具有较强的抑制作用,4 ℃大菱鲆保鲜实验结果表明CS/V/PVA共纺纳米纤维膜能有效延长大菱鲆鱼片的货架期。     

醋酸纤维素/氯化钴比色湿度传感器研究

为获得具有比色效果的纳米纤维湿度传感器,文章以醋酸纤维素(CA)和氯化钴(CoCl_2)为原料,采用静电纺丝技术制备了CA/CoCl_2复合纳米纤维膜。文章分别采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其表面形貌和微观结构进行表征分析,使用紫外-可见分光光度计和电化学工作站测试分析纤维在不同湿度下的反射光谱及电流-电压关系和动态响应曲线。结果表明:随着湿度的增加,纤维膜呈现出蓝色到粉色的颜色变化,并且该颜色变化过程可逆; CA/CoCl_2传感器在2 s内,电流可从0. 328 nA增长到1 717. 963 nA,动态响应和恢复速度都很快。     

用TBA法检测淀粉的新陈度

目的:用TBA法对淀粉的新陈度进行快速检测。方法:样品中的脂肪在贮藏过程中被分解为羰基化合物,在一定酸度范围内,羰基化合物与过量的硫代巴比妥酸作用会产生颜色的变化,可以通过比色,用吸光度表示TBA值,从而反应出样品中羰基化合物含量。结果:样品的新鲜度高,TBA值小,样品的新鲜度低,TBA值大。结论:TBA值越大,说明羰基化合物越多,样品新鲜度越低。     

pH响应比色酶联免疫吸附法检测牛奶中猪霍乱沙门氏菌

人类常常因误食被猪霍乱沙门氏菌感染的食物而引发中毒。因此,急需构建适用于快速、灵敏检测食物中猪霍乱沙门氏菌污染的新方法。鉴于此,本文构建了一种pH响应比色酶联免疫吸附法灵敏检测牛奶中猪霍乱沙门氏菌。该方法利用葡萄糖氧化酶催化底物葡萄糖产生葡萄糖酸,导致溶液pH下降,进而引发溴甲酚紫（Bromocresol purple,BCP）溶液颜色由紫色变成亮黄色,随后通过记录BCP颜色变化（OD₄₃₀/OD₅₉₀）实现目标菌的定量检测。当菌浓度为2.54×103~6.17×105 CFU/mL,该方法定量检测猪霍乱沙门氏菌可用方程一表述:y₁=0.1051ln （x）+0.7024（R2=0.7513）;当菌浓度为6.17×105~1.67×107 CFU/mL,该方法定量检测猪霍乱沙门氏菌可用方程二表述:y₂=1.3216ln （x）-15.797（R2=0.9711）;当菌浓度大于1.67×107 CFU/mL时,BCP溶液呈现明显亮黄色,OD₄₃₀/OD₅₉₀值趋于稳定,无法实现猪霍乱沙门氏菌定量检测。将六个不同浓度的猪霍乱沙门氏菌（2.5×103~5.6×106 CFU/mL）加标至牛奶中,检测结果显示回收率介于72.16%~103.58%,相对标准偏差介于7.54%~15.30%。总之,本研究所构建的比色ELISA方法适用于牛奶中不同浓度的猪霍乱沙门氏菌快速、灵敏定量检测。     

溶菌酶/壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及表征

本研究采用静电纺丝技术制备不同质量比的壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜(CS/PVA),通过SEM分析纤维形貌差异。选择纤维形貌较好的CS/PVA(质量比为1/9)纳米纤维膜,添加不同含量溶菌酶制备溶菌酶/壳聚糖/聚乙烯醇系列纳米纤维膜(LZ/CS/PVA)。采用SEM、FTIR、XRD及DSC等方法分析LZ/CS/PVA纤维膜形貌特点和纤维膜的特性。结果表明:LZ的添加影响了纤维形貌均匀程度及纤维之间的黏结程度;随着溶菌酶的加入,纤维平均直径从339.62±92.72nm(CS/PVA)降低至262.10±86.32～283.01±96.83 nm(LZ/CS/PVA系列纤维)之间;LZ添加量为0.30%和0.50%时,纤维形貌良好;纤维膜各组分之间存在强烈的相互作用,阻碍晶体的形成,导致几乎无定形的结构;LZ的添加提高了纤维膜的热稳定性,熔点从185.60℃上升到189.30℃～191.00℃之间。LZ/CS/PVA纤维膜由安全无毒的材料制备而成,具有应用于食品工业的潜力。     

蝶豆花青素智能指示标签的制备及其对牛奶新鲜度的监测

为改善天然色素新鲜度指示标签的综合性能，提高标签在不同环境中的适应性，以结冷胶为成膜基质，甘油为增塑剂，纤维素纳米晶体作为锁定剂，蝶豆花青素为天然pH指示剂，制备不同花青素添加量的智能指示标签，对智能标签的结构、形态、热稳定性、物理性能及pH响应性能进行表征和测试。结果表明，当花青素的添加量为20%时，智能标签的表面均匀致密，热稳定性良好，抗拉强度为38.69 MPa，断裂伸长率为25.48%,pH响应明显，综合性能最佳。在牛奶变质（pH值由6.9下降至4.2）过程监测的实际应用中，智能标签由蓝色变为粉紫色，响应效果良好。研究为实现牛奶新鲜度的实时无害指示提供参考依据。     

壳聚糖基纳米纤维载药体系及其缓释行为

为研制具有缓释效果的抗菌材料,以壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)为原料,采用静电纺丝技术制备CS/PVA 复合纳米纤维膜并负载环丙沙星;探究纺丝体系、纺丝工艺对纤维膜微观形貌、接触角、化学结构的影响,分析药物体外释放行为及载药前后试样的抗菌性。结果表明：PVA 的加入提高了CS 的可纺性;改善了纤维膜的亲水性;当纺丝电压为24 kV、CS 和PVA 质量比为1：1. 5 时,纤维膜成网均匀,形貌良好;载药纳米纤维膜具有相对较低的药物释放速率,可有效避免药物突释,且药物释放速率随纤维膜中环丙沙星质量分数的增大而增大;载药CS/PVA 纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌具有优良的抗菌性。     

薄膜荧光传感器对冷藏鸭肉新鲜度的无损检测

目的:探究薄膜荧光传感器在肉品新鲜度检测中的可应用性,实现鸭肉新鲜度的无损、快速检测。方法:采用薄膜荧光传感器技术检测冷藏7 d内的鸭肉新鲜度,并测定其pH值、挥发性盐基氮(TVB-N)和生物胺含量,对传感器响应值与鸭肉新鲜度指标进行相关性分析。结果:pH值随贮藏时间的延长呈上升趋势,在贮藏第7天达到最大值;TVB-N含量随贮藏时间的延长而显著增加(P<0.05),在贮藏第7天达到17.51 mg/100 g,已超过限量值;生物胺中的色胺、腐胺、尸胺、章鱼胺和酪胺随贮藏时间的延长呈上升趋势,其中尸胺上升幅度最为明显,贮藏第7天时其含量是初始值的56.79倍。相关性分析结果表明,传感器响应值与生物胺总量的相关系数为-0.935(P<0.01),与TVB-N值和pH值的相关系数分别为0.841,0.857(P<0.05)。回归分析表明,响应值与TVB-N值、苯乙胺之间呈指数相关,拟合的回归方程为y = 0.154e-0.021x和y = 0.0664e-0.015x,决定系数分别为0.971和0.936,通过响应值能够较准确的预测TVB-N值和苯乙胺含量。结论:薄膜荧光传感器可用于鸭肉新鲜度的无损、快速和实时监测,为薄膜荧光传感器的应用提供理论参考,同时为肉类新鲜度检测提供新思路和技术支撑。     

基于pH驱动法的姜黄素/明胶指示膜制备、表征及对刀额新对虾的新鲜度指示

摘 要：目的 为拓宽姜黄素(Curcumin, Cur)作为pH指示剂在水产品新鲜度可视化检测中的应用。 方法 本研究以明胶(Gelatin, Gel)为成膜基质, 姜黄素为指示剂, pH驱动法制备指示膜, 比较不同成膜pH值对指示膜微观结构、机械性能及颜色响应能力等指标的影响, 并应用于刀额新对虾(Metapenaeus ensis)新鲜度检测。结果 pH驱动法显著提高了姜黄素和明胶的相容性, 傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)分析表明, 姜黄素在pH驱动过程中主要通过氢键和疏水相互作用包埋于明胶网络中。X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)结果显示, 姜黄素在pH驱动过程中以无定形形态存在, 而不同成膜pH导致了姜黄素在指示膜内的溶解性差异, 影响了指示膜的微观结构。当最终成膜液为pH=7.0时, 指示膜具有最优异的柔韧性(断裂伸长率为49.46%)、阻隔性能(水蒸气透过率为18.64±0.31 10-10 g/m·Pa·s)和颜色响应能力。此外, 将性能最优的指示膜用于刀额新对虾(Metapenaeusensis)(4℃)新鲜度指示实验, 在实验期间指示膜出现明显的颜色变化, 并对应鲜度等级划分, 相关性分析表明指示膜色差值(ΔE)与pH值、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)含量存在显著正相关(R2=0.92806), 表明指示膜能够对鲜虾的新鲜度进行可视化实时监测。结论 pH驱动法制备的Gel/Cur指示膜可以作为水产品新鲜度实时检测的智能包装。[基金项目：国家重点研发计划(2018YFD0901003)、国家自然科学基金项目(31801607)、贺州学院博士科研启动基金项目(HZUBS202106) Fund：Supported by National Key Research and Development Program (2018YFD0901003), National Natural Science Foundation of China Project (31801607), Hezhou College Doctoral Research Start-up Fund Project (HZUBS202106) *通信作者：宋慕波，博士，教授，主要研究方向为农产品加工及贮藏工程。E-mail：202009002@hzxy.edu.cn *Corresponding author: SONG Mu-Bo, Ph.D, Professor, Hezhou University, No.3261 Xiaohe Dadao, Babu District, Hezhou City, Guangxi 542899, China. E-mail：202009002@hzxy.edu.cn ]     

基于静电纺丝的柔性各向异性应变传感器的制备及其性能

为实现特定方向应变的检测,拓展柔性应变传感器的适用范围,利用磁场辅助静电纺丝技术制备平行排布的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维薄膜,并组装成各向异性柔性压电传感器。探究了纺丝参数对纤维薄膜形貌的影响,借助拉曼光谱仪对其化学结构进行表征;对传感器的应变响应性进行测试,并验证其应用于输尿管蠕动检测的可行性。结果表明:纺丝电压为11.5 kV,纺丝距离为13 cm,推注速率为5 mL/h条件下制备的PVDF纳米纤维具有均一的形貌和取向性,且纳米纤维膜为β晶型结构;柔性各向异性应变传感器对于沿PVDF纳米纤维垂直方向的应变,能够产生显著的电压响应信号,而对沿PVDF纳米纤维平行方向的应变不敏感,显示出良好的各向异性应变检测能力。