生物胺荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度检测中的应用研究进展

夏 菲，李文博，董 越，黄 欢，孙文秀

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018）

肉及肉制品中含有大量人体所必需的各种蛋白质、脂肪、维生素以及铁、锌、镁等矿物质，是人类膳食结构中的一个重要组成部分[1]。预计到2030年，全球肉类消费量和供应量将比2018—2020年的平均水平分别增加14.0%和5.9%[2]。然而，由于外部微生物的污染和内源酶分解的作用，肉及肉制品在运输和贮存过程中都极易发生腐败变质[3-4]。新鲜度是评估肉及肉制品品质属性的一项重要指标，目前能指示新鲜度的指标主要包括二氧化碳、挥发性碱性氮、硫化氢等物质[5]。生物胺是在肉腐败过程中产生的一种低分子质量（小于200 Da）碱性含氮化合物，其含量与腐败微生物数量成正比，是目前肉及肉制品新鲜度评估中应用最广泛的指标之一，此外，由于过量的生物胺可引起人体过敏性食物中毒，对消费者健康产生潜在威胁[6]，因此开发高效的检测方法用于监测肉及肉制品中的生物胺具有重要意义。

荧光是指当物质完全暴露在某种特定波长的入射光下（通常是紫外线），物质吸收入射光给予的光能进入激发状态后，迅速退激发而辐射出的另一波长的光[7]。荧光响应膜是一种固体光学传感器，通常由具有荧光性质的荧光材料和高性能的传感薄膜（滤纸、玻璃和滴定板等）两部分构成，近年来因灵敏度高、成本低、操作简单、响应速度快等优点被广泛用于肉及肉制品新鲜度的高灵敏度检测[8-10]。其检测原理是负载在传感薄膜中的荧光材料能与肉及肉制品腐败产生的生物胺发生反应，产生特定的颜色变化，从而实现对肉与肉制品新鲜度的监测。本文首先对肉及肉制品中生物胺的形成与分类以及生物胺对人体的危害进行简要概述，其次重点介绍基于不同荧光响应原理构建的荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度监测中的应用，并对未来荧光响应膜检测技术在新鲜度监测中的发展趋势进行了展望。

1 肉及肉制品中的生物胺

1.1 生物胺的形成和分类

肉及肉制品中的蛋白质含量高，其存在的生物胺主要是肉中的蛋白质在自身蛋白酶和肽酶作用下分解成游离氨基酸后，微生物释放的外源性脱羧酶对特定游离氨基酸进行脱羧反应（即脱去相应氨基酸中的α-羧基）产生的[11-13]，形成过程如图1所示。肉及肉制品中存在的生物胺主要包括8 种，按照其自身化学结构可划分为脂肪族胺（腐胺、尸胺、精胺和亚精胺）、芳香族胺（酪胺和苯乙胺）及杂环类胺（组胺和色胺）三大类，按照化合物结构中存在的氨基数量又可划分为单胺（组胺、色胺、苯乙胺和酪胺）、二胺（腐胺和尸胺）和多胺（精胺和亚精胺）三大类[14-15]，其具体的结构式如表1所示。然而，生物胺的产生与加工方式、理化因素、微生物因素都有密切相关性，因此不同肉及肉制品中生物胺的种类与含量也会有所不同。Sun Xia等[16]对四川地区零售市场30 种发酵香肠中的生物胺种类与含量进行测定，结果表明，所有香肠中都含有色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺和亚精胺，其中组胺含量最高，平均值高达196.06 mg/kg，原因主要是四川香肠属于一种自发酵香肠，其微生物在自然环境中可能具有组氨酸脱羧酶活性，从而导致香肠中组胺的大量积累。胡永金等[17]研究云南三川火腿加工过程中生物胺的变化规律，发现三川火腿在整个加工过程中存在苯乙胺、尸胺、腐胺、组胺、酪胺、亚精胺和精胺，其中尸胺含量最高，在加工过程中呈现出一种快速上升的趋势，在发酵后期达到69.24 mg/kg，精胺和亚精胺是鲜肉中天然存在的2 种多胺，其含量不受加工过程的影响；此外，组胺含量较低，最高仅为22.52 mg/kg，符合国家标准，且在新鲜火腿中未检测出组胺，这可能是三川火腿在腌制期的高食盐浓度抑制了组胺的形成。Sang Xue等[18]对盘锦蚱蜢虾酱不同发酵时期的生物胺含量变化进行测定，在虾酱发酵过程中一共检测出5 种生物胺（色胺、尸胺、腐胺、组胺和酪胺），且组胺、尸胺和色胺含量均随着发酵过程不断增加，当发酵时间达到180 d时，色胺含量最高，为77.20 mg/L，而组胺含量较低，仅略有增加。Li Wenya等[19]对河北黄骅自制虾酱中的生物胺含量和细菌多样性之间的相关性进行研究，结果表明，色胺、酪胺和组胺是商业黄骅虾酱中存在的主要生物胺，平均含量分别为39.20、35.50、6.05 mg/kg，且研究发现四联球菌与色胺和组胺含量呈正相关，可能是虾酱中生物胺积累的主要原因。

表1 常见生物胺的基本信息Table 1 Chemical structure of common biogenic amines

图1 肉及肉制品中常见生物胺的形成过程Fig.1 Formation process of common biogenic amines in meat and meat products

1.2 生物胺对人体的危害及残留限量

生物胺是生物体中许多特定化合物（如生物碱、激素等）合成的重要氮源及前体，人体摄入低剂量的生物胺后，能在自身肠黏膜中通过胺氧化酶（单胺氧化酶和二胺氧化酶）反应迅速解毒，从而不会对人体健康造成严重危害；然而当摄入高剂量生物胺时，由于自身解毒酶的有效性受限，人体会出现呕吐、呼吸困难、出汗、心悸、低血压或高血压以及偏头痛等一系列明显症状[20-22]。组胺和酪胺是肉及肉制品中存在的生物胺中毒性最强的2 种。组胺中毒又称为“鲭鱼中毒”，其毒性最强，组胺可通过与细胞膜上的2 种受体（H1和H2）相互作用引起舌头发麻、皮疹、呕吐、腹泻、烧灼感、恶心、血管扩张、颅内出血、心悸或呼吸困难等不良反应，其症状通常在数小时内开始，并持续12 h或几天[23-25]。酪胺毒性弱于组胺，中毒的最初症状出现在食用后1～2 h，中毒症状包括偏头痛、肠胃不适、心动过速、血糖升高和高血压[26]。

由于生物胺受到其他化合物或不同个体解毒机制的特定效率影响，因此很难在食品中确定一种统一的生物胺最大摄入限量。美国食品和药品管理局规定，食品中组胺的最高限量为500 mg/kg[27]。加拿大、澳大利亚和新西兰等国家允许食用鱼肉中存在的组胺最高限量为200 mg/kg[14]。欧盟规定鲭鱼科和鲭鱼属鱼类中的组胺最大可接受值为100～200 mg/kg[28]。我国规定高组胺鱼类中的组胺含量不得高于40 mg/100 g，其他海水鱼类中的组胺含量不得高于20 mg/100 g[29]。随着近年来对生物胺研究水平的不断深入，各个国家也会更加具体地制定食品中生物胺的最大限量标准，从而确保民众的生命安全。

2 传统技术检测肉类新鲜度

随着科学技术的不断发展，为了避免复杂的样品基质和结构类似物对目标分析物的干扰，适用于肉及肉制品中生物胺测定的分析方法应该具有较高的分离效率、选择性和灵敏度。

高效液相色谱法具有操作快速简便、分离性好、灵敏度高、准确度高等优点，是目前最为常用的生物胺检测方法[30]。如Bashiry等[31]以1-辛醇作为萃取溶剂，乙腈作为分散溶剂，建立一种分散液-液萃取结合紫外检测器的高效液相色谱法，用于鸡胸肉中腐胺、亚精胺和精胺3 种多胺的分离测定。结果表明，该方法具有良好的灵敏度和准确度，适用于肉制品中多胺的检测。张殿伟等[32]以5 g/100 mL三氯乙酸作为提取剂，丹磺酰氯为衍生化试剂，建立一种可快速测定发酵肉制品中8 种生物胺的高效液相色谱法，结果显示，该方法线性范围广（0.05～50.00 μg/mL），重复性好（83.34%～111.40%），准确性高（相对标准偏差均小于4.85%），在发酵肉制品中生物胺的大批量检测中具有广阔的应用前景。

此外，气相色谱-质谱法、毛细管电泳法也是较为常用的生物胺检测方法。Wojnowski等[33]采用分散液-液微萃取-气相色谱-质谱技术对家禽、猪肉和牛肉样品中的生物胺进行测定。该方法的提取过程高效、重现性好，且成功通过线性范围、回收率、精密度、定量限和检测限（limit of detection，LOD）验证了方法在肉类生物胺检测中的适用性。An Dong等[34]根据生物胺能与三联吡啶钌（Ru(bpy)32＋）发生电化学反应使Ru(bpy)32＋信号强度增强的原理，将毛细管电泳与电化学发光相结合，研究牡蛎贮藏过程中生物胺的含量变化，研究发现，亚精胺和腐胺是牡蛎贮藏和腐败过程中的主要生物胺，在0.01～10.00 mg/L线性范围内，亚精胺和腐胺的LOD分别为6.0×10-4、9.6×10-4μg/mL，平均回收率为92.5%～104.2%，能满足牡蛎中生物胺测定的需要。综上所述，以上这些方法都具有较高的灵敏度和准确性，但往往需要繁琐的样品前处理过程、昂贵的仪器设备及耗时的结果分析过程，限制了其在现场实时生物胺检测中的广泛应用[35-37]。因此，迫切需要开发一种简单、快速、准确和低成本的方法来实时监测肉及肉制品中的生物胺。

3 荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度检测中的应用

荧光响应膜是近年来新兴的一种光学传感技术，因灵敏度高、荧光颜色多样性、成本低、操作简单、响应速度快等优点被广泛用于肉及肉制品新鲜度检测。在荧光响应膜的构建中，荧光材料的选择至关重要，荧光材料的结构决定了检测的荧光响应方式。目前，基于肉及肉制品中生物胺构建的新鲜度监测荧光响应膜所用到的荧光响应方式主要包括质子转移性荧光响应、化学反应性荧光响应、基于聚集诱导发光（aggregation-induced emission，AIE）原理的荧光响应等，因此本文重点围绕这几种类型展开综述。

3.1 质子转移性荧光响应膜

一般来说，利用生物胺本身的物理化学性质诱导其光物理变化，可以有效简化生物胺的检测。生物胺自身带有1 个或多个氨基基团，属于碱性化合物，能与酸性荧光分子或质子化荧光分子发生反应，即荧光分子给出自身阳离子基团中的质子，改变荧光分子的构象结构或电子密度，从而使荧光分子的荧光颜色发生改变，而这种颜色变化恰好能通过人眼所识别。因此，基于这种设计理念，越来越多的质子转移性荧光响应膜被开发，用于监测肉及肉制品新鲜度。

3.1.1 基于荧光素构建的荧光响应膜

荧光素是一种自身带有酚羟基和螺内酰胺结构的氧杂蒽荧光材料，表现出一定的酸性，当肉及肉制品发生腐败时，酚羟基能在碱性环境下脱去质子，而且螺内酰胺结构也能脱去质子，发生开环反应形成羧基，进而改变荧光素的发射波长，因此被广泛应用于新鲜度监测中[7]。Jia Ruonan等[38]利用静电纺丝技术制备了一种可用于海产品新鲜度监测的比率荧光型纳米纤维响应膜，该荧光膜通过共价连接的方式将异硫氰酸荧光素（fluorescein isothiocyanate，FITC）固定在醋酸纤维素上，与物理共混的方式相比，化学键合能有效实现FITC在纤维素骨架上的均匀分布，从而缓解自身具有的聚集诱导猝灭行为，提高检测灵敏度。结果表明：制备的荧光膜在虾和猪肉生物胺新鲜度检测中的LOD为5×10-6mg/L，随着生物胺含量的增加，颜色由红色（新鲜）变为绿色（腐败）；此外，醋酸纤维素骨架的化学固定作用还有效防止了荧光材料在使用过程中的迁移和泄漏，充分保障了食品的质量安全，但由于稳定的共价键相互作用，也限制了荧光膜的重复性，间接增加了检测成本。

荧光膜透气性也是决定灵敏度的重要因素之一，Quan Zongyan等[39]以纤维素纳米纤维（cellulose nanofibers，CNFs）为骨架，将FITC和原卟啉IX通过均相反应分别接枝到CNFs上作为指示剂和参比染料，设计了一种新型智能纳米纤维比率荧光响应膜。结果表明：CNFs中的三维网络结构能显著提高荧光膜的透气性，氧气透过率大于2 000 cm3/（m2·24 h），对挥发性生物胺的LOD低至1×10-6mg/L；此外，荧光膜在虾和螃蟹腐败时期的荧光颜色会由红色转变为黄绿色。尽管该方法利用CNFs和均相化学反应有效平衡了荧光响应膜中FITC荧光基团的接枝密度及透气性，提高了检测灵敏度，降低了生产成本，展现出良好的新鲜度监测能力，但选择的参比染料属于一种聚集诱导猝灭材料，自身存在自聚集和荧光猝灭现象，这可能会导致荧光膜的颜色变化阶段不明显，从而影响最终的结果判断。基于这一缺点，Liu Yingnan等[40]基于具有AIE效应的红色荧光碳量子点作为参比染料，基于绿色荧光荧光素作为指示剂，成功制备了一种可用于虾肉新鲜度监测的比率荧光型响应膜。该方法将具有AIE效应的红色碳量子点以聚集态的形式分布在膜上，不仅为荧光分析提供了良好的背景荧光，而且还通过红色碳量子点的强疏水性间接增加了荧光膜疏水性，有效提高荧光膜检测灵敏度和实际应用能力。

3.1.2 基于1,2-二氢喹啉衍生物（1,2-dihydroquinoxaline derivatives，DQs）构建的荧光响应膜

DQs是一种AIE荧光分子，该分子的质子化形式，即H＋DQ2具有红色荧光，当H＋DQ2接触到胺蒸汽时，H＋DQ2中的亚胺单元发生去质子化，分子内电荷转移（intramolecular charge transfer，ICT）效应减弱，此时具有红色荧光的H＋DQ2转变为具有绿色荧光的DQs母体形式[41]。Alam等[41]利用H＋DQ2对尸胺、腐胺和亚精胺等生物胺类气体进行检测，结果表明，LOD低至6.9×10-7μg/L，足以检测食品变质产生的胺类物质。因此，该研究以滤纸作为H＋DQ2载体，开发了一种便携式荧光响应膜，并成功应用于海产品（三文鱼刺身、黄鳍鲷及白脚虾）新鲜度的监测。该方法克服了聚集诱导猝灭效应，提高了LOD，具有良好的生物胺响应性，但制备的荧光膜不具备疏水性能，当放置在样品包装的顶部空间时，包装内部的高相对湿度可能会削弱荧光膜的颜色变化，影响检测结果的准确性。因此，为了提高荧光响应膜的疏水性，Zhu Jian等[42]以聚二甲基硅氧烷涂层滤纸作为疏水基底层沉积H＋DQ2指示剂，制备一种H＋DQ2荧光响应膜。研究表明，当聚二甲基硅氧烷的涂层含量为0.6 g/100 g时，荧光膜疏水性最强，最大水接触角达到138°，在虾腐败变质过程中，荧光膜颜色会由无色变为黄色。此外，该研究为了减少环境污染，还将H＋DQ2荧光响应膜与聚乳酸托盘结合，成功设计出一种可监测虾类腐败的生物可降解智能包装。该方法有效解决了传统沉积荧光膜疏水性能的缺陷，在高蛋白食品的变质监测中具有实时、准确的检测能力，但依然是基于荧光开启及单一荧光颜色变化的新鲜度检测模式，检测精度易受环境条件和仪器的影响，而且人眼对于单种荧光颜色强度变化的敏感性有限，因此很难从视觉上区分不同的新鲜度，这可能会影响最终检测结果的准确性。

3.1.3 其他质子转移性荧光膜

除了上述2 类质子转移性荧光膜，还有其他类型的质子转移性荧光膜用于肉及肉制品新鲜度的检测。Chen Xirui等[43]以三甲胺作为电子供体，喹喔啉-2(1H)-酮作为电子受体，首先制备一种AIE荧光分子3-(4-(二甲基氨基)苯乙烯基)喹喔啉-2(1H)-酮（3-(4-(dimethylamino)styryl)quinoxalin-2(1H)-one，ASQ），在酸性条件下，由于供体质子化能减弱供体-受体之间的相互作用，激活ASQ的扭曲分子内电荷效应，酸化ASQ（H＋ASQ）具有丰富的可视化颜色和荧光颜色变化。基于该现象，作者将H＋ASQ沉积在滤纸中，成功制备了一种可用于监测不同肉类和海鲜产品新鲜度的可视化/荧光双模式响应膜。该方法不仅克服了传统荧光染料具有的聚集诱导猝灭效应，还能通过可视化颜色变化及荧光颜色变化对鱼肉新鲜度进行监测，同时提高检测的灵敏度和准确度。基于上述检测原理，该作者还基于质子化的3-(4-(二苯基氨基)苯乙烯基)喹喔啉-2(1H)-酮作为生物胺反应原件，成功构建了一种用于海产品新鲜度监测的荧光响应膜，当海产品腐败后，荧光膜的可视化颜色从蓝色变为黄色，荧光颜色从蓝色变为苋菜色[44]。然而，以上方法均通过传统的物理沉积法固定荧光材料，存在转移与泄露的可能，对人类身体健康有潜在威胁。

3.2 化学反应性荧光响应膜

荧光分子自身的共轭结构及共轭程度决定了相应的激发和发射特征，荧光分子中一些官能团的变化会导致自身波长发生红移或蓝移，甚至导致荧光发生猝灭或荧光增强。生物胺中存在的氨基属于一种活性基团，因此可以通过使用一些能与生物胺发生特定化学反应的荧光材料来检测体系的生物胺含量，从而避免复杂生物基质的干扰，提高检测的选择性和灵敏度。

3.2.1 席夫碱反应

席夫碱反应主要是指醛和胺脱水形成亚胺键的缩合反应。碳量子点（carbon dots，CDs）是一种尺寸小于10 nm的准球形碳纳米材料，因其官能团丰富、制备简便、生物相容性好、荧光可调等优势而被广泛应用于食品安全检测领域[45-46]。Qin Yujuan等[47]以表面含有丰富醛基的蓝色荧光CDs作为指示剂，以红色荧光染料1-氨基蒽醌（1-aminoanthraquinone，ANQ）为参比染料，制备一种可用于评估鱼样中组胺含量的比率荧光便携式传感平台。结果表明，随着鱼样贮存时间延长，样品中组胺含量增加，CDs表面的醛基能与组胺上的氨基形成希夫碱，减弱CDs与ANQ之间的荧光共振能量转移过程，CDs蓝色荧光增强，荧光膜颜色从红色逐渐变为蓝色。该方法通过CDs和组胺之间特定的希夫碱反应开发了一种可激活的比率荧光探针，不仅有效避免了复杂生物基质对检测结果产生的干扰，实现了在食品腐坏初期生物胺含量较低时仍具有高选择性和灵敏度的组胺检测能力，而且与基于单种荧光颜色的新鲜度检测模式相比，具有更好的可视化能力；但该方法对实际样品具有破坏性，而且检测过程相对繁琐，达不到对组胺的现场快速监测。

Jiang Lirong等[48]首先合成了一种对尸胺具有响应性的比率荧光探针2-(10-丁基-2-甲氧基-10(H)-吩噻嗪-3-基)亚甲基丙二腈（2-(10-butyl-2-methoxy-10(H)-phenothiazin-3-yl)methylene malononitrile，PTCN），当探针溶液中存在尸胺时，PTCN的强吸电子性的芳基丙二腈部分能通过逆向诺文葛尔反应与尸胺反应，导致探针荧光增强，结果表明，该探针对尸胺的LOD低于46 nmol/L，整个响应时间只需15 s，满足现场快速检测的要求。基于该现象，作者将滤纸条在PTCN溶液中浸透，制成一种能用于检测鱼类腐败过程中尸胺含量的智能传感标签，在鱼肉变质之后，标签的荧光由红色变为绿色，从而反映出鱼肉的新鲜度。

3.2.2 生色团反应

生色团反应是指生色团与某种特定分子发生化学反应，改变生色团的结构和共轭程度后实现荧光变化的反应过程，近年来因具有背景干扰低、信噪比高、比色信号与荧光信号变化同步等突出优点受到越来越多的关注[49-50]。Li Lanqing等[51]基于吡啶基功能化的吡咯-氮杂-氟硼二吡咯（pyridyl functionalized pyrrolopyrroleaza-BODIPY，PPAB-Py）与胺之间的新型级联生色团反应，开发出一种高选择性、高灵敏度的脂肪族伯胺识别探针。研究发现，因生物胺的亲核性和碱性，胺能同时攻击PPAB中的亚胺和硼-氮键，将PPAB-Py纳米聚集体分裂成多个不同的共轭小分子，导致探针显示出良好的比色和荧光响应。基于该现象，作者基于PPAB-Py制备了一种能用于虾新鲜度监测的荧光膜，腐败时期荧光膜的可视化颜色从绿色变为黄色，荧光颜色从深色变为亮黄色。此外，Li Lanqing等[52]还基于PPAB与生物胺之间的生色团反应，成功制备了一种能用于检测腐胺和尸胺以及监测生肉和鱼肉腐败变质的荧光标签。Wang Lingyun等[53]利用多胺特有的多氨基特性，基于内酰胺融合的氮杂-氟硼二吡咯开发了一种高效的多胺荧光响应膜，用于鱼类新鲜度的监测。结果表明，在28 ℃条件下贮存24 h的鱼片或整条鱼，荧光膜可视化颜色（由紫色变为淡黄色）和荧光颜色（无色变为粉红色）均发生了类似的颜色变化。以上方法均基于特定的生色团反应，有效克服了传统响应型荧光探针存在假阳性反应、检测方式单一的缺点，且在食品腐败监测中表现出良好的应用能力，但同时由于生色团反应会导致荧光材料被共轭分解为多个荧光小分子，因此荧光膜不具有检测的可逆性与重复性。

3.2.3 其他化学反应性荧光响应膜

Abbasi-Moayed等[54]以表面羧基功能化的黄色荧光CdTe QDs作为生物胺响应原件，以具有红色荧光的CDs作为参比染料，以琼脂糖水凝胶为载体，构建一种可监测鸡肉和羊肉中精胺和亚精胺含量的比率型荧光响应膜。在样品新鲜阶段，荧光膜为绿色，随着贮藏时间的延长，QDs表面的羧基基团能与精胺和亚精胺多胺结构中的氨基之间形成多个氢键或发生强静电相互作用，诱导QDs发生聚集，导致其发射光谱猝灭或红移，荧光膜颜色变成粉红色。该方法合成路线简单，检测灵敏度高，可以作为一种直观、高效的方法用于肉类的质量和新鲜度监测，满足肉类供应商和消费者的需求。

Zeng Lintao等[55]将双氰胺基与香豆素骨架相结合，合成一种新型香豆素衍生物荧光材料双氰乙烯基香豆素（dicyanovinyl coumarin，CMDC），CMDC中缺电子的双氰胺部分能与尸胺进行氮杂-迈克尔加成后转化为亚胺基，削弱CMDC中的ICT效应，实现荧光由红到绿的低色差变化。将该荧光材料加载到滤纸条用于牛肉新鲜度监测，在牛肉腐败变质过程中，荧光膜颜色由红色变为绿色，变色结果与总挥发性盐基氮含量变化趋势一致，具有良好的准确性。此外，该研究还使用细胞活力检测试剂盒测定CMDC荧光膜的细胞毒性，细胞存活率高达96%，表明该荧光膜具有优良的食品安全性，可以应用于新型食品包装，从而为消费者提供一种非接触式的便携式新鲜度监测工具。

3.3 基于AIE原理的荧光响应膜

AIE材料是指一种因分子内运动受限能在聚合态或固态时发出强烈荧光，而在单分子态时发出弱荧光或无荧光的有机发光材料[56]。近年来，因能克服传统荧光材料的聚集诱导猝灭现象，显著提高检测灵敏度，被广泛应用到生物成像、传感及光电等领域。

聚苯胺（polymer polyaniline，PANI）是一种刺激响应性聚合物，由于聚合物主链质子化程度的变化，其自身颜色会随着pH值的变化而变化，近年来被越来越多的研究者用做食品新鲜度指示剂[57-59]。Liu Xiuying等[60]将典型AIE分子四苯乙烯（tetraphenylethylene，TPE）与PANI混合制备的PANI/TPE聚合物作为新鲜度指示剂，设计出一种能监测鱼肉新鲜度的比色/荧光双模式荧光响应膜。检测时，由于鱼体在腐败过程中释放出的挥发性碱性生物胺会使pH值刺激响应性聚合物PANI的碳骨架发生变化而产生响应，激发TPE的AIE效应，因此荧光膜的荧光颜色从黑色变为蓝色，可视化颜色从绿色变为孔雀蓝，从而实现双模式监测。该方法成功将2 种信号（比色和荧光信号）组合在一种方法中，利用2 种信号结果之间的相互验证，大大提高了检测结果的准确度，然而该方法中的荧光信号属于单一的荧光变化。基于这一缺点，Liu Xiuying等[61]以罗丹明B为参比染料，以聚甲基丙烯酸和四苯乙烯的复合材料为响应元件构建了一种兼具挥发性胺敏感性和AIE特性的荧光响应性智能新鲜度指示标签，并成功应用于三文鱼新鲜度检测中。在室温环境贮藏下，随着三文鱼腐败程度的加剧，指示标签的荧光颜色呈现粉红色-蓝紫色-深蓝色的转变。该方法与传统单一颜色变化的荧光响应膜相比，荧光颜色变化明显，可以通过2 种荧光强度的自校准，最大限度减少背景荧光对检测结果的影响，实现对生物胺更灵敏、更准确的检测。

3.4 其他荧光响应膜

基于荧光响应膜响应方式的多样性，除了以上报道外，还有研究者基于荧光分子与生物胺之间的氢键和静电相互作用、超分子主客体相互作用或荧光材料之间发生的能量转移等原理构建了能对肉及肉制品新鲜度进行监测的不同类型荧光响应膜。

Qi Xiaoni等[62]以明胶作为成膜骨架，利用双吩嗪衍生物作为生物胺响应功能单元，制备一种可用于评价虾新鲜度的新型荧光响应膜。与传统的物理吸附法相比，该荧光膜可以通过双吩嗪衍生物与明胶之间的弱相互作用（氢键和静电相互作用）形成一种动态三维网络骨架，从而避免荧光材料在荧光膜中发生解吸后带来的潜在风险，进一步保证食品的安全性，提高灵敏度。结果显示，荧光响应膜对生物胺的LOD低至0.1×10-6mg/L，在虾肉腐败后，由于酸碱相互作用引起的分子内电荷转移（intramolecular charge transfer，ICT）效应，荧光颜色由黄色变为蓝色，在新鲜度监测方面具有很大的应用潜力。Qi Xiaoni等[63]利用吩嗪衍生物（phenazine derivatives，PY）和萘二酰胺（naphthalene diamide，NDI）能在氢键诱导下自组装的特性，构建了一种基于超分子主客体相互作用的生物胺荧光响应膜，并用于猪肉新鲜度的监测。结果表明，PY和NDI能自组装成组织良好的棒状结构，具有较强的AIE效应，显示出绿色荧光，随着猪肉包装容器内挥发性生物胺的增加，分子间氢键相互作用和π-π堆积消失，引起ICT效应或光致空穴转移，荧光膜颜色由深绿色（新鲜）变为浅绿色（腐败），展现出良好的实际应用能力。以上2 种荧光膜都属于单信号、单颜色响应的新鲜度检测模式，容易受到测试环境因素的干扰，影响检测灵敏度。

Guo Lei等[64]创新性地将镧系络合物Eu3＋和Tb3＋作为生物胺响应原件，通过在纳米黏土中掺杂镧系络合物，开发了一种能测定组胺含量并用于鱼肉新鲜度监测的荧光响应膜。结果表明，该荧光膜选择性好、灵敏度高，对组胺的LOD低至0.137 mg/L，在鱼肉腐败过程中，组胺诱导Tb3＋向Eu3＋发生能量转移，导致Tb3＋发射强度显著降低，Eu3＋发射强度显著增加，荧光膜颜色从黄色变到橙色再变到玫瑰红。该方法避免了传统荧光探针制备过程耗时费力的过程，降低了检测成本，提高了检测效率。

除了上述举例外，本文对近5年来荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度检测中的相关报道及发展优化进程进行了简要总结，分别详见表2和图2。

表2 近5年荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度检测中的应用Table 2 Application of fluorescence responsive membrane in meat and meat product freshness detection in recent five years

图2 荧光响应膜在肉及肉制品新鲜度检测中的发展优化进程Fig.2 Course of development and optimization of fluorescence responsive membrane for freshness detection of meat and meat products

荧光颜色变化是荧光膜对检测结果的一种重要表现形式，基于单荧光颜色变化的荧光膜是荧光膜构建中较为简单的一种形式[73-74]，但由于该方法的检测结果受自身主观意识影响较大，近年来，研究重点聚焦于比率荧光响应膜，比率荧光膜中存在的参比染料具有自校正效果，其抗干扰能力强，可以显著提高检测精度。随着科学技术的继续发展，因比色（可视化）信号简单、低成本和可通过肉眼直接读取检测结果的优点，近年来基于比色和荧光2 种信号构建的双信号荧光响应膜也被用于肉及肉制品中生物胺的新鲜度检测中。其原因主要有2 个：1）将比色/荧光2 种信号并行组合在同一荧光膜中，可以通过2 个信号的相互验证，得到比单荧光模式方法更令人信服的结果，且由于减少了一些会同时降低2 个输出信号精度干扰的负面影响，荧光膜的稳定性更高；2）由于2 种信号材料的多样性，比色荧光双信号响应膜在实际应用中表现出较强的灵活性，而且对资源受限地区的现场筛选也具有较高的接受度。因此，未来在生物胺的新鲜度检测荧光响应膜的构建中还是会更多以比色/荧光双信号响应膜为研究热点。

4 结 语

肉及肉制品因自身的营养特性，容易滋生微生物而导致腐败变质，这一过程会产生大量生物胺。生物胺的过量摄入对人体生命安全存在潜在威胁，而且生物胺也是肉及肉制品新鲜度评估的重要指标，故其检测技术一直广泛受到国内外研究者的关注。荧光响应膜是一种新兴的固体光学传感器，相比于传统肉眼可视化响应膜，在响应时间、信号强度、颜色多样性、检测灵敏度等方面具有明显优势，在肉及肉制品新鲜度检测中具有广阔的发展前景。简单的质子转移性与AIE荧光膜稳定性和抗干扰性较差，不适用于复杂的食品环境基质，化学响应性荧光膜具有很强的特异性识别功能，在成分较复杂的食品中，能够避免复杂生物基质的干扰，提高检测的选择性和灵敏度，然而，化学响应膜的检测可逆性与重复性较差，间接增加了检测成本。AIE响应膜能有效克服其他2 种荧光响应膜中传统荧光染料存在的聚集诱导猝灭现象，增加荧光膜的工作效率，显著提高检测灵敏度。

为使荧光响应膜更好地应用于肉类新鲜度检测中，首先应继续开发更稳定、安全的固定载体或荧光材料的负载方法，或者寻求一种低毒、无毒的荧光材料，从而提高检测安全性。此外，在今后的研究中，可以基于荧光信号构建多种双信号荧光响应膜（如荧光/比色、荧光/拉曼光、荧光/光热等），且同时开发一些便携式双信号读取设备，在提高检测精度的同时，也降低在实际应用中现场实时监测的难度。另外，需要注重对可生物降解荧光膜的开发，使荧光膜在充分发挥自身检测性能且保证食品安全质量的同时还能最大限度降低对环境的污染。最后，将荧光响应膜与其他多种杀菌技术相结合，实现荧光响应膜同时具备维持和监测肉及肉制品新鲜度的双重功能，为食品质量安全提供更强有力的保障。