近日，我校化学与化工学院王双寿副教授在食品安全分析方面取得系列原创性成果，相关工作在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》（中科院一区Top期刊，最新IF 13.6）和《Sensors and Actuators: B. Chemical》（中科院一区Top期刊，最新IF 8.4）发表。上述成果我校均为第一单位，王双寿副教授为论文第一作者兼通讯作者，硕士研究生丁玉雯、张璐为主要完成人。以上工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校研究计划项目、安徽工业大学青年拔尖计划人才项目等支持，也得到了国家粮食和物资储备局科学研究院叶金副研究员、洛阳师范学院李道金副教授的帮助支持。
随着人们生活水平不断提高，食品添加剂和食品新鲜度相关的食品安全问题越来越受到重视。人工食品染料甚至被作为一种全球性营销策略而广泛应用于各类食品，同时被多种染料着色的食品随处可见。然而，几乎所有人工食品染料都不能为人体提供营养，其中多数还具有时间和剂量依赖性毒性，甚至致癌致畸。因此，染料的分析检测对于食品安全意义重大。然而现有染料检测技术，尤其是多种染料同步检测，极度依赖于传统的光谱、色谱、质谱等仪器分析方法，不仅繁琐耗时，分析成本和技术门槛高，也不适用于现场即时检验；与此同时，食品新鲜度与食品安全和质量控制密切相关，而缺乏方便可靠的非接触式新鲜度检测策略同样是食品行业面临的一大问题。因此，开发面向多染料同步快检和非接触式食品新鲜度评估的可视化分析技术意义重大。
（RSM导向的多路比色协同数字化图象分析实现多染料同步可视化快检原理图）
（以数字化颜色信息为响应信号的RSM理论模型预测比色分析条件）
（根据RSM预测条件制得一维/二维比色卡及市售饮料中染料的多路比色分析）
（基于颜色信息构筑的热图用于染料数字化多路比色分析）
团队以低成本滤纸为基底，采用硅烷偶联剂在水相中的脱水缩聚一步制得试纸，系统研究了试纸的微观形貌、理化性质、着色机理和染料吸附性能及其影响因素。采用RSM对染料提取和比色分析的工艺变量进行了统计建模和优化，在原本需上百次试验的情况下，仅通过8次试验便获得了多路比色分析的最佳条件组合，大幅减少试验次数。在RSM优化的比色条件下，通过多种染料在不同剂量组合下共染制得多路比色卡，着色试纸与比色卡在不同维度对比实现多染料同步可视化检测；利用智能手机APP提取着色试纸和比色卡的颜色信息，构建多种数字化图像分析模式，保障比色分析的可信度。以市售着色饮料和模拟色度污水为实际样，在RSM预测条件下实现了多染料同步可视化快检，分析全过程仅需1-3 min，且检测结果与实际加标量和高效液相色谱法等仪器测定结果均高度吻合。上述研究结果为高效、可靠的多组分可视化快检平台的设计提供了参考，相关工作发表在《Journal of Hazardous Materials》。
（基于颜色变化和荧光响应的非接触式食品新鲜度双模传感原理示意图）
（基于纸传感器的蛋白类食品在不同温度和保存时间下的新鲜度双响应传感）
总挥发性盐基氮(TVB-N)是蛋白类食品新鲜度的有效指示成分，团队利用这一行为特性，提出了一种具有快速和不可逆读出的显色/荧光变化双响应传感策略用于蛋白类食品新鲜度无损监测。以滤纸为基底，利用掺杂CdTe量子点的硅烷偶联剂在滤纸上缩聚制备荧光试纸，通过静电作用将蓝莓花青素(BA)等pH敏感的显色化合物锚定在试纸表面，制得对TVB-N敏感的双响应纸传感器。研究系统考察了传感器的微观结构和表面化学组成、荧光性质、荧光传感和BA变色机理、传感动力学、双信号响应的选择性和不可逆性。所得纸传感器对TVB-N表现出快速(≤1 min)响应性能，工作范围宽（0.001-50 ppm），LOD低至0.01 ppm(氨)，且双信号响应在去除TVB-N后仍可持续至少7天，有效避免了可逆变色传感可能引起的假阴性结果。纸传感器成功用于猪肉、虾和鸡蛋等真实食品在不同储存温度下的新鲜度实时监测，与国标凯氏固氮法进行对比，两者的结果相当，证实了纸传感器用于蛋白类食品变质传感高的可行性和可靠性。该策略具有良好的方法学可扩展性，对pH敏感的变色染料、多酚等各类变色物质和荧光染料、荧光纳米材料等各类荧光信号源均适用，不仅为新鲜度相关的食品安全分析提供了技术支持，也为面向生化传感应用的多响应一体化传感器的设计和制备提供了指导，相关工作发表在《Sensors and Actuators: B. Chemical》。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389424007337
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524003605
（撰稿：王双寿 审核：韩新亚 张苒 黄敏）
