DOI:10.1016/j.lwt.2020.109493

比色指示剂在智能食品包装应用中非常有效。姜黄素作为一种天然食品着色剂，是检测食品变质过程中产生的碱性化合物的有前途的比色指示剂。在这项研究中，开发了一种姜黄素负载的电纺无纺布，用于检测胺，胺是鱼类和水产品的主要腐败挥发物。通过将姜黄素（0.32％w/v）分散在14％（w/w）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或将9％（w/w）乙基纤维素（EC）/0.2％（w/w）聚环氧乙烷（PEO）溶液分散在无水乙醇中，制备了用于静电纺丝的纺丝原液。通过自由表面静电纺丝法制备了姜黄素负载的无纺布，随后对其进行胺检测的表征。当暴露于胺挥发物时，无纺布指示剂会呈现出显著的黄色到橙色/红色的过渡，同时姜黄素的荧光强度也会降低。基于EC/PEO和PVP的无纺布在0.2 mmol水平下均能辨别6种不同的挥发性胺（三甲胺、氨、二甲胺、三乙胺、哌啶和肼）。与两种无纺布载体相比，EC/PEO产生的纤维直径较小（1.06μm），姜黄素负载率（91％）比PVP衍生的纤维（负载率为83％，直径为1.52μm）高。除TMA外，使用EC/PEO基纤维进行胺检测的检出限（LOD）和定量限（LOQ）均低于PVP基纤维。

图1.姜黄素负载无纺布的自由表面静电纺丝实验装置示意图。

图2.（A）姜黄素暴露于TMA后的结构变化。（B）在室温下，当存在不同浓度的TMA时，姜黄素（在乙醇中为0.02％w/v）的颜色响应。

图3.（A）在不添加胺（仅姜黄素），和添加0.1 mmol不同挥发物：氨、TMA、DMA、TEA、哌啶和肼的情况下，0.005％（w/v）姜黄素在乙醇中的紫外-可见吸收光谱（300-700 nm）和（B）荧光发射光谱（440-800 nm）（λex=425 nm）

图4.（A）原始EC/PEO纤维、（B）姜黄素负载的EC/PEO纤维、（C）原始PVP纤维和（D）姜黄素负载的PVP纤维的SEM显微照片和纤维尺寸分布（n=200）。每个样品的纤维直径平均值±标准偏差显示在每个纤维尺寸分布直方图的顶部，不同的上标字母代表显著性差异（p<0.05）。

图5.（A）纯姜黄素粉末、（B）原始（“EC/PEO对照”）和负载有姜黄素的EC/PEO纤维、（C）原始（“PVP对照”）和负载有姜黄素的EC/PEO纤维（“PVP姜黄素”）的ATR-FTIR光谱，光谱范围为2000-600 cm-1。

图6.EC/PEO基和PVP基电纺纤维在日光（上图）和365 nm紫外线（下图）下对0.2 mmol不同胺的代表性颜色响应照片，其中“对照”表示不添加胺的电纺纤维。

图7.姜黄素负载的（A）EC/PEO基和（B）PVP基电纺无纺布的HCA树状图，以及（C）EC/PEO基和（D）PVP基电纺无纺布在室温下辨别0.2 mmol TMA、氨（“Am”）、DMA、TEA、哌啶（“Pi”）和肼（“Hy”）的PCA图（n=5）。

图8.在22±1℃、各种浓度水平（n=5）下，使用负载有姜黄素的2x2 cm2 EC/PEO基纤维检测（A）氨和（B）TMA以及使用负载有姜黄素的2x2 cm2 PVP基纤维检测（C）氨和（D）TMA的总体颜色变化（ΔE）。每个图中的不同字母代表不同胺浓度之间的显著性差异（p<0.05）。