用于肉類腐敗監(jiān)測(cè)的納米銀混合凝膠的簡(jiǎn)便制備

胡安，夏碧華，蔣杰，李婷，陳明清，東為富

（江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院教育部合成與生物膠體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

食品安全和質(zhì)量是影響人們健康的重要因素。鮮肉是人體主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源之一。然而，肉類在運(yùn)輸過(guò)程易變質(zhì)。因此，確定肉品質(zhì)量和安全性對(duì)降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)[1]具有重要意義。傳統(tǒng)化學(xué)方法測(cè)定揮發(fā)性鹽基氮（total vol-atile base nitrogen，TVBN）的結(jié)果雖然相對(duì)準(zhǔn)確[2]，但TVBN需要在專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于肉類變質(zhì)具有很強(qiáng)的時(shí)效性，因此能實(shí)時(shí)測(cè)定肉類新鮮度的方法是近年來(lái)的熱門研究對(duì)象。

近年來(lái)，智能食品包裝受到越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)樗哂须S包裝實(shí)時(shí)監(jiān)控食品質(zhì)量的潛力[3]。智能食品包裝系統(tǒng)一般可通過(guò)傳感器、指示劑、數(shù)據(jù)載體3種主要技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。其中，顏色指示劑（如新鮮度指示劑、時(shí)間溫度指示劑、氣體指示劑等）便于肉眼識(shí)別，可以通過(guò)顏色的變化提供定性或半定量的信息，因此得到了廣泛的研究。近年來(lái)，人們研發(fā)出了很多比色指示劑，如pH敏感指示劑[5-7]、生物胺指示劑[8-9]、二氧化碳指示劑等[10-11]，用于評(píng)價(jià)肉類的新鮮度。這些指示劑會(huì)隨著肉類在貯藏過(guò)程中新鮮度變化而發(fā)生特定的顏色變化。但是仍需探索更有特色和有效的指示劑。

硫化氫（H2S）是肉類腐敗過(guò)程中產(chǎn)生的一種揮發(fā)性氣體，主要產(chǎn)生于含硫氨基酸的降解過(guò)程中[12]。因此，H2S被認(rèn)為是評(píng)價(jià)肉類腐敗的特征化合物[13-15]。然而，在智能包裝系統(tǒng)中開發(fā)比色H2S傳感器來(lái)判斷肉類新鮮度的研究較少[16]。因此，用于智能包裝的比色H2S傳感器是非常可取的。

Ag納米顆粒（Ag nanoparticles，Ag NPs）與 H2S反應(yīng)生成Ag2S[17-18]，由于其顏色變化明顯，被廣泛用于開發(fā)比色傳感器[19]。然而，Ag納米顆粒需要與生物材料協(xié)同作用來(lái)固定和感知H2S。雙醛淀粉（dialdehyde starch，DAS）、殼聚糖、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）都是具有良好生物相容性的材料，它們之間可以交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于固定Ag NPs[20-22]。因此，基于Ag NPs混合DAS-殼聚糖-PVA甘油凝膠的比色H2S傳感器可以用作智能包裝肉類變質(zhì)指示劑。這種新型的Ag NPs混合甘油凝膠具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、形狀穩(wěn)定性和H2S敏感性，適合在智能食品包裝中應(yīng)用。本研究可為高蛋白肉類的新鮮度檢測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞胸肉、豬里脊肉：市售。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、高碘酸鈉、硝酸銀、氫氧化銨、硫化鈉、冰醋酸、鹽酸、乙醇、丙酮（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；木薯淀粉、殼聚糖：西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱恒溫油浴鍋（HHW-21CU-600）：上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；冷凍干燥機(jī)（FD-A10N-50）：冠森生物科技（上海）有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9023A）：上海廷翌儀器設(shè)備廠；電子分析天平（AR-1140）：上海奧豪斯國(guó)際貿(mào)易有限公司；雙光束紫外可見分光光度計(jì)（TU-1950）：北京普濟(jì)通用儀器有限公司；傅里葉變換紅外光譜（Nicolet 6700）：美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司；萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（雙立柱臺(tái)式試驗(yàn)系統(tǒng)）（5967X）：美國(guó)ITW公司；高分辨率透射電子顯微鏡（JEM-2100）：日本電子株式會(huì)社廣州代表處；熱重分析儀（1100SF）：梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 高碘酸鈉氧化木薯淀粉制備DAS

將100 g木薯淀粉溶解于600 mL去離子水中，然后加入2.5 g高碘酸鈉，室溫25℃下反應(yīng)24 h。由于高碘酸鹽的特異性，高碘酸鈉可以選擇性氧化相鄰兩個(gè)羥基，并破壞葡萄糖環(huán)的C2-C3鍵形成雙醛結(jié)構(gòu)。用去離子水清洗氧化淀粉3次，殘?jiān)芙夂笤儆脽o(wú)水乙醇過(guò)濾。這樣可以防止淀粉團(tuán)聚，并有助于淀粉干燥。濾渣干燥后，最終得到DAS。

1.3.2 DAS-殼聚糖-PVA水凝膠及甘油凝膠的制備

將殼聚糖溶解在稀冰醋酸溶液中，得到殼聚糖溶液。在17 mL去離子水中加入0.2 g殼聚糖，攪拌后加入幾滴冰醋酸，得到具有黏性的殼聚糖溶液。將10 g PVA溶于90 g去離子水中，90℃持續(xù)攪拌，得到10%的PVA溶液。

以DAS為基料，PVA和殼聚糖為交聯(lián)劑，設(shè)置DAS、PVA和殼聚糖的質(zhì)量比為60∶1∶5，得到水凝膠。在10 mL PVA和殼聚糖的混合溶液中加入12 g DAS，攪拌1 h，然后將混合溶液倒入培養(yǎng)皿中，在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中80℃加熱1.5 h，最終得到水凝膠。DAS的醛基與PVA的羥基和殼聚糖的氨基分別發(fā)生醛醇縮合反應(yīng)和席夫堿反應(yīng)。

甘油凝膠的制備過(guò)程與水凝膠基本相同，唯一不同的是用甘油代替水制備殼聚糖溶液，0.2 g殼聚糖溶于7 mL稀釋冰醋酸（1 mol/L）再與10 mL甘油共混。首先設(shè)置DAS、PVA和殼聚糖的質(zhì)量比為60∶1∶5，然后在PVA和殼聚糖甘油的混合溶液中加入12 g DAS，攪拌1 h。將得到的混合液倒入培養(yǎng)皿中，80℃加熱1.5 h，得到甘油凝膠。

1.3.3 Ag NPs混合凝膠的制備

醛基具有還原能力，Ag+被DAS的醛基還原成為Ag NPs。制備Ag NPs混合凝膠的方法為先將5 mL的0.01 mol/L硝酸銀與45 mL去離子水混合，再加入10滴25%氨，在室溫25℃下分別浸泡水凝膠和甘油凝膠1.5 h。從混合溶液中取出凝膠，用濾紙擦干。

Ag NPs溶液的制備方法：將1 g DAS加入100 mL去離子水中攪拌，80℃油浴加熱2 h。然后在室溫25℃下將銀氨溶液加入DAS溶液中，避光反應(yīng)6 h，得到Ag NPs溶液。

1.3.4 Ag NPs溶液的紫外表征

使用雙束紫外可見分光光度計(jì)在300 nm～800 nm記錄溶液的紫外光譜。

1.3.5 紅外光譜分析

采用傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）曲線來(lái)表征淀粉的化學(xué)變化，樣品在4 000 cm-1～400 cm-1范圍內(nèi)獲得。

1.3.6 Ag NPs的形態(tài)觀察

Ag NPs的形態(tài)觀察采用高分辨率透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）進(jìn)行，樣品通過(guò)將Ag NPs溶液滴在碳涂層銅網(wǎng)格上制備，并在室溫25℃下干燥。

1.3.7 凝膠的熱重分析

水凝膠、甘油凝膠、Ag NPs混合水凝膠和Ag NPs混合甘油凝膠的熱穩(wěn)定性利用熱重分析儀測(cè)定。將約10 mg的干燥樣品放入坩堝中，以25℃/min的速度從50℃加熱至650℃。氮?dú)獯祾邭怏w的速度設(shè)置為25 mL/min。

1.3.8 Ag NPs混合凝膠對(duì)H2S的敏感性測(cè)定

硫化鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成H2S，用Na2S溶液濃度測(cè)定H2S濃度。7.8 g Na2S溶于1 000 mL去離子水，制備0.1 mol/L硫化鈉溶液。控制Na2S和HCl的摩爾比為3∶1，將Na2S溶液和HCl溶液加入到培養(yǎng)皿中，用聚乙烯薄膜密封培養(yǎng)皿，薄膜上有1個(gè)戳孔。然后將Ag NPs混合水凝膠或Ag NPs混合甘油凝膠蓋在孔上，再次用聚乙烯薄膜密封。

1.3.9 Ag NPs混合凝膠顏色變化

以白色標(biāo)準(zhǔn)作為背景，采用RGB色值模型，使用色度儀來(lái)測(cè)定Ag NPs混合凝膠的色值。

1.3.10 肉類腐敗測(cè)定

新鮮雞胸肉和豬里脊肉在從市場(chǎng)到實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)輸過(guò)程中冷凍（-15℃）保存。將100 g切成大塊的新鮮雞胸肉和豬里脊肉放入一次性塑料盒中。Ag NPs混合凝膠放在箱子的另一邊，不與肉樣品發(fā)生物理接觸，用聚乙烯薄膜覆蓋整個(gè)一次性塑料盒，并在室溫25℃下貯存。

1.4 凝膠特性

稱取若干同等質(zhì)量的干凝膠，置于40 mL去離子水中，每隔一段時(shí)間取出凝膠，用濾紙擦去表層水，稱其質(zhì)量，根據(jù)溶脹比（swelling ratio，SR）式（1）計(jì)算凝膠質(zhì)量。

式中：Wd為完全干燥凝膠的質(zhì)量，g；Ws為凝膠在平衡膨脹狀態(tài)下的質(zhì)量，g。

②陸游從乾道六年(1170，46歲)閏五月十八日離山陰赴夔州通判，到淳熙五年(1178，54歲)春別蜀東歸。期間于乾道八年三月到興元府，同年十一月二日啟程赴成都。實(shí)際在梁益時(shí)間不足八年。但陸游談到這段經(jīng)歷，常自云九年或十年，如《遣興》云“西州落魄九年余”，《新灘舟中作》云“九年行半九州島地”，《南烹》云“十年流落憶南烹”等等。陸游的梁益地區(qū)書寫，研究論文頗多，此處不一一列舉。

取1 cm×1 cm×0.1 cm大小的凝膠，用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱50℃加熱24 h制備干凝膠。將干凝膠浸泡于去離子水中，在不同溫度下浸泡24 h，得到平衡溶脹凝膠。

將試樣制成高15 mm、直徑20 mm的圓柱體，用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量，并將壓縮速率固定為5 mm/min，讀取最大抗壓強(qiáng)度。凝膠強(qiáng)度可以由最大壓縮應(yīng)力τ來(lái)表示，計(jì)算公式（2）如下。

式中：τ 為壓縮應(yīng)力，g/cm2；F 為載荷質(zhì)量，g；A 為壓縮面面積，cm2；G 為剪切模量，g/cm2；σ 為壓縮應(yīng)變，%；σ為壓縮厚度與非壓縮厚度之比。

凝膠有效交聯(lián)點(diǎn)密度可由式（3）計(jì)算。

式中：ρ為有效交聯(lián)點(diǎn)密度，mol/cm3；G為凝膠剪切模量，g/cm2；SR為凝膠溶脹比，%；R為氣體常數(shù)，8.48×104（g·cm）/（mol·K）；T為絕對(duì)溫度，298 K。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)5次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，圖像采用Origin 8.0軟件繪制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖表采用Excel 2018處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 DAS和Ag NPs的制備

本試驗(yàn)采用高碘酸鈉氧化木薯淀粉制備DAS。為研究木薯淀粉結(jié)構(gòu)的變化，采用傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）測(cè)定木薯淀粉和DAS的特征基團(tuán)。木薯淀粉和DAS的FTIR光譜見圖1。

圖1 木薯淀粉與DAS的傅里葉紅外光譜Fig.1 Fourier infrared spectra of cassava starch and dialdehyde starch

由于DAS具有醛基的還原能力，因此采用DAS作為Ag+的還原劑制備Ag NPs。DAS還原Ag NPs的透射電子顯微鏡圖像見圖2。由圖2可知，Ag NPs為直徑10 nm～20 nm的球形。DAS溶液和Ag NPs-DAS溶液的紫外光譜見圖3。

圖2 Ag納米粒子TEM圖像Fig.2 TEM image of Ag nanoparticles

圖3 DAS和Ag NPs溶液的紫外光譜Fig.3 UV spectra of the solutions of DAS and Ag nanoparticles

由圖3可知，Ag NPs在420 nm處有明顯的吸收峰，以DAS溶液為參比溶液，300nm～800nm處無(wú)吸收。

2.2 Ag NPs混合水凝膠和Ag NPs混合甘油凝膠的性質(zhì)

將DAS-殼聚糖-聚乙烯醇交聯(lián)凝膠浸泡于銀氨溶液中，制備Ag NPs混合凝膠。應(yīng)用于肉類變質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，Ag NPs混合凝膠需要具有優(yōu)良的力學(xué)性能，保持形狀和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，不易被外力破壞，例如低溶脹比（SR）、高壓縮強(qiáng)度和高交聯(lián)密度。溶脹比（SR）是凝膠的重要性質(zhì)，它代表了凝膠的結(jié)構(gòu)保留性能[25]。SR試驗(yàn)結(jié)果見表1和表2。

表1 Ag NPs混合水凝膠的SRTable 1 Swelling ratio of Ag nanoparticle-loaded hybrid hydrogel

表2 Ag NPs混合甘油凝膠的SRTable 2 Swelling ratio of Ag nanoparticle-loaded hybrid glycerogel

由表 1可知，當(dāng)溫度分別為 25、30、40、50℃時(shí)，SR分別為 181.25%、212.50%、252.94%、281.25%，Ag NPs混合水凝膠的SR隨溫度的升高而增加。由表2可知，Ag NPs混合甘油凝膠與Ag NPs混合水凝膠的SR具有相同變化趨勢(shì)，但SR隨著溫度升高而升高的趨勢(shì)明顯小于Ag NPs混合水凝膠，這一現(xiàn)象表明Ag NPs混合水凝膠SR受環(huán)境溫度的影響較大。

凝膠壓縮強(qiáng)度τ和有效交聯(lián)點(diǎn)密度ρ是凝膠的重要性能，結(jié)果見表3。

表3 凝膠的強(qiáng)度和交聯(lián)密度Table 3 Strength and cross-linking density of gels

由表3可知，AgNPs混合水凝膠τ為137.85g/cm2，Ag NPs混合甘油凝膠τ為303.10 g/cm2。Ag NPs混合水凝膠的ρ值為1.32 mol/cm3，Ag NPs混合甘油凝膠的ρ值為1.71 mol/cm3。結(jié)果表明甘油凝膠具有較高的壓縮強(qiáng)度和交聯(lián)密度，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是甘油具有更多的羥基和更高的分子間作用力，這些特性可以提高凝膠強(qiáng)度和交聯(lián)密度[26]。

除溶脹比、凝膠強(qiáng)度和交聯(lián)密度外，凝膠的形狀穩(wěn)定性是另一個(gè)重要的性能。圖4為室溫25℃不同放置時(shí)間下凝膠的表觀形貌。

圖4 凝膠在不同放置時(shí)間下的表觀形貌Fig.4 Appearance of gelsstored for different time periods

由圖4可知，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，Ag NPs混合水凝膠的形狀發(fā)生了明顯的坍塌，而Ag NPs混合甘油凝膠的形狀變化不明顯。Ag NPs混合水凝膠和Ag NPs混合甘油凝膠在不同時(shí)間的質(zhì)量變化如表4所示。

表4 Ag NPs混合甘油凝膠和Ag NPs混合水凝膠在不同時(shí)間的質(zhì)量Table 4 Weights of Ag nanoparticle-loaded hybrid glycerogel and hydrogel stored for different time periods

由表4可知，Ag NPs混合水凝膠78 h后的失重率為55%左右，而Ag NPs混合甘油凝膠相應(yīng)的失重率僅為14%左右。Ag NPs混合水凝膠中的水分容易揮發(fā)，從而使凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的改變。而Ag NPs混合甘油凝膠相對(duì)穩(wěn)定，因此，甘油可以改善形狀穩(wěn)定性。

2.3 Ag NPs混合水凝膠與Ag NPs混合甘油凝膠中納米銀的含量

H2S的敏感程度與Ag NPs的含量密切相關(guān)。采用熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）測(cè)定混合凝膠中Ag NPs含量。表5為凝膠、Ag NPs混合凝膠的失重率和相應(yīng)的Ag NPs含量。

表5 凝膠和Ag NPs混合凝膠的失重率Table 5 Weight loss ratios of gels and Ag nanoparticle-loaded hybrid gels

由表5可知，水凝膠和Ag NPs混合水凝膠的失重率分別為79.22%和77.16%，差值為2.06%。甘油凝膠和Ag NPs混合甘油凝膠的失重率分別為79.59%和77.66%，二者差值為1.93%，與水凝膠和Ag NPs混合水凝膠體系一致。結(jié)果表明，Ag NPs占混合凝膠質(zhì)量的2%。

2.4 Ag NPs混合水凝膠與Ag NPs混合甘油凝膠對(duì)H2S敏感性表征

對(duì)于H2S傳感器，將AgNPs混合水凝膠切成1.0cm×1.0 cm×0.8 cm大小，在封閉的培養(yǎng)皿中形成H2S氣氛環(huán)境，H2S可以滲透到Ag NPs混合水凝膠中，Ag NPs混合水凝膠的顏色隨時(shí)間和濃度的變化如圖5所示。

圖5 Ag NPs混合水凝膠暴露于H2S中的變色情況Fig.5 Color changes of Ag nanoparticle-loaded hybrid hydrogel exposed to H2S

由圖5可知，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，顏色有加深的趨勢(shì)，在低釋放量 H2S（0.005 mmol～0.100 mmol）的條件下，感官水凝膠的顏色變化需要5 h才能達(dá)到穩(wěn)定。隨著H2S釋放量的升高，Ag NPs混合水凝膠的顏色也呈現(xiàn)出加深趨勢(shì)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是Ag NPs被H2S氧化，形成Ag2S，使水凝膠顏色變深[27]。Ag NPs混合水凝膠對(duì)H2S優(yōu)異的親和性為其在肉類變質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用提供了有力的支持。

利用Ag NPs混合甘油凝膠對(duì)H2S進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6 Ag NPs混合甘油凝膠暴露于H2S中的變色情況Fig.6 Color changes of Ag nanoparticle-loaded hybrid glycerogel exposed to H2S

由圖6可知，Ag NPs混合甘油凝膠與H2S接觸后，隨著Ag NPs混合甘油凝膠與H2S接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，顏色有加深趨勢(shì)，但甘油凝膠僅需4 h即可達(dá)到顏色穩(wěn)定。與Ag NPs混合水凝膠相比，Ag NPs混合甘油凝膠反應(yīng)速度更快。Ag NPs混合甘油凝膠對(duì)應(yīng)的顏色變化更明顯，對(duì)H2S的敏感性較高。

2.5 Ag NPs混合甘油凝膠顏色隨H2S濃度的變化

采用RGB色值模型對(duì)Ag NPs混合甘油凝膠顏色變化進(jìn)行量化，用色度儀測(cè)定不同H2S濃度下Ag NPs混合甘油凝膠顏色的綠值（G）。根據(jù)不同H2S濃度下的G值作圖，結(jié)果如圖7所示。

圖7 Ag NPs混合甘油凝膠顏色G值隨H2S濃度的變化Fig.7 The variations in the color G value of Ag nanoparticleloadedhybrid glycerogel with H2S concentration

由圖7可知，G值和H2S濃度在0～2.0 mg/100 g呈線性關(guān)系。校正曲線為y=-37.797x+142.62，相關(guān)系數(shù)R2=0.9209。

2.6 Ag NPs混合甘油凝膠在肉類變質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

由于Ag NPs混合甘油凝膠具有更高的傳感靈敏度，將其與新鮮的雞胸肉和豬里脊肉進(jìn)行有氧包裝，用于肉品腐敗監(jiān)測(cè)。雞胸肉與豬里脊肉切成大塊，與Ag NPs混合甘油凝膠放置在同一個(gè)密封袋中，保持不接觸，結(jié)果如圖8所示。

圖8 Ag NPs混合甘油凝膠用于監(jiān)測(cè)新鮮雞胸肉和豬里脊肉在室溫25℃下的變質(zhì)情況Fig.8 Monitoring offresh chicken breast and pork tenderloin stored at 25℃with the Ag nanoparticle-loaded hybrid glycerogel

由圖8可知，貯存1 d后，Ag NPs混合甘油凝膠無(wú)明顯顏色變化，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，顏色逐漸加深。放置5 d后，Ag NPs混合甘油凝膠完全變黑，且與雞胸肉同包裝凝膠的變色較與豬里脊同包裝凝膠的變色更為明顯。另外，將Ag NPs混合甘油凝膠放置在不含雞胸肉和豬里脊肉的室溫25℃下作為對(duì)照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，Ag NPs混合甘油凝膠放置5 d后無(wú)顏色變化。上述結(jié)果表明，Ag NPs混合甘油凝膠能夠利用其對(duì)揮發(fā)性H2S的選擇性感知能力，通過(guò)肉眼可見的顏色變化監(jiān)測(cè)雞胸肉和豬里脊肉的腐敗情況。

Ag NPs混合凝膠的顏色變化并不能明確指示新鮮等級(jí)，采用RGB色值模型對(duì)這些顏色變化進(jìn)行量化，其中選取綠值（G）的變化來(lái)代表Ag NPs混合甘油凝膠對(duì)H2S的比色響應(yīng)，能更清楚地指示新鮮等級(jí)[28]。通常，G值越低，新鮮度越低。采用比色計(jì)測(cè)定Ag NPs混合甘油凝膠的G值，并記錄測(cè)試結(jié)果，如圖9所示。

圖9 Ag NPs混合甘油凝膠對(duì)豬里脊肉和對(duì)照組的G值隨時(shí)間的變化Fig.9 Variations in the color G value of Ag nanoparticle-loaded hybrid glycerogel for monitoring pork tenderloin and control group over time

由圖9可知，Ag NPs混合甘油凝膠與豬里脊肉放置數(shù)天后，G值有明顯下降趨勢(shì)，空白樣品G值無(wú)明顯下降趨勢(shì)，這些現(xiàn)象表明Ag NPs混合甘油凝膠能夠監(jiān)測(cè)豬里脊肉的腐敗情況。第3天時(shí)Ag NPs混合甘油凝膠顏色發(fā)生明顯變化，此時(shí)凝膠顏色G值為130。有研究表明，豬肉達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)鮮度時(shí)H2S含量≤145 μg/100 g，二級(jí)鮮度豬肉H2S含量≤296 μg/100 g，當(dāng) H2S 含量＞296 μg/100 g時(shí)此豬肉不能食用[29]。將H2S濃度296 μg/100 g，代入校正曲線：y=-37.797x+142.62中，可得此時(shí)理論G值約為131，與實(shí)際測(cè)得的G值一致，表明Ag NPs混合甘油凝膠的顏色變化與豬里脊肉腐敗情況相一致，能及時(shí)有效地反映豬里脊的新鮮度。

Ag NPs混合甘油凝膠中的PVA和甘油綠色無(wú)毒，在各種食品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中均有應(yīng)用[30-32]。淀粉和殼聚糖是天然可食用的生物相容性多糖。此外，Ag NPs具有低細(xì)胞毒性，廣泛用于生物和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[27]。因此，Ag NPs混合甘油凝膠是一種安全的肉類變質(zhì)指示劑，有利于其在智能食品包裝中的實(shí)際應(yīng)用。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以木薯淀粉為原料，通過(guò)氧化反應(yīng)制備DAS。選用聚乙烯醇和殼聚糖作為交聯(lián)劑，通過(guò)希夫堿反應(yīng)和醛醇縮合反應(yīng)與DAS形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。DAS原位還原生成Ag NPs，并與DAS-殼聚糖-聚乙烯醇水凝膠形成Ag NPs混合水凝膠。由于Ag NPs對(duì)H2S的高敏感性，Ag NPs混合水凝膠與H2S接觸后會(huì)發(fā)生顏色變化，但這種Ag NPs雜化水凝膠也存在機(jī)械性能低、形狀穩(wěn)定性差等缺陷，無(wú)法應(yīng)用于食品智能包裝材料。為了提高力學(xué)性能和形狀穩(wěn)定性，將甘油代替水作為溶劑制備Ag NPs混合甘油凝膠。添加甘油后，τ從137.85 g/cm2提高到303.10 g/cm2，78 h后形狀保持不變。此外，Ag NPs混合甘油凝膠在監(jiān)測(cè)新鮮雞胸肉和豬里脊肉變質(zhì)時(shí)具有較高的靈敏度。