上海
生鲜食品在储存和运输过程中的变质会导致有害代谢物的积累，严重影响食品质量与公共安全。其中，pH 值的变化和生物胺的积累，被认为是与微生物生长和蛋白质分解相关的可靠生物标志物。单一指标分析往往难以准确反映食品的真实新鲜度，因此，同步的多生物标志物检测成为了更准确评估食品质量的新趋势。
三文鱼由于常被生食且极易腐败，其变质过程中积累的组胺会带来巨大的食品安全风险。传统的感官评估主观性强，而微生物分析和光谱技术往往需要样品预处理和昂贵的仪器，限制了其实际应用。
近日，湖南大学与长沙理工大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》期刊上发表了最新研究成果。该团队开发了一种核壳反蛋白石光子晶体水凝胶微针贴片，可同时实现对 pH 值和组胺的双参数传感，用于微创评估食品的新鲜度。
创新设计
坚固的“外壳”：微针表面喷涂了一层短暂存在的聚乙烯醇（PVA）涂层。这层刚性外壳显著提升了微针的机械强度，使其能够可靠地刺入鱼肉组织中。刺入后，PVA涂层会迅速溶解，暴露出内部的传感水凝胶。
多孔的“内核”：内部采用反蛋白石光子晶体水凝胶结构。这种结构提供了巨大的比表面积，有利于待测物的快速扩散，从而实现快速、灵敏的检测响应。
Fig.1 IOPC-HMN 微针贴片的制备过程及检测原理示意图
核心亮点
组胺检测（His-MN）：基于分子印迹技术，当富含羧基的水凝胶通过氢键捕获组胺分子后，水凝胶内部渗透压增加导致体积膨胀和折射率改变，使得光子晶体的衍射峰发生红移。其检测限（LOD）低至 0.011 mM，最大反射峰位移达 116 nm。
pH检测（pH-MN）：在碱性环境下，水凝胶内部氢键断裂导致体积膨胀产生红移；在酸性环境下则收缩产生蓝移。该微针在 pH 3-10 的宽范围内表现出极佳的响应，最大波长位移为 224 nm，且响应时间仅需 50 秒。
Fig.2 微针制备过程的形貌表征，展示了初态微针、蚀刻后多孔结构以及包覆 PVA 涂层后的核壳形态
性能表现
卓越的抗干扰性与重复性：传感器对组胺具有高度选择性，不受尸胺、腐胺、酪胺等结构类似物及多种金属离子的干扰。在经过多次循环测试后，微针依然保持了稳定的反射峰位移。
三文鱼真实样本实测：研究团队将微针用于在 4°C 下储存的三文鱼样本的新鲜度监测。在第 6 天时，三文鱼样本中的组胺含量达到了 53.64 mg/kg，超过了美国 FDA 规定的 50 mg/kg 变质警戒线。与此同时，微针的结构色也发生了显著的肉眼可见变化。微针的反射峰位移与高效液相色谱（HPLC）测定的结果之间表现出极强的线性相关性。
Fig.6 微针贴片在三文鱼样本上的实际检测应用，清晰展示了储存期内微针结构色的变化及其与组胺含量的线性关系
https://doi.org/10.1016/j.bios.2026.118833
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