研究背景

生物胺（如腐胺和尸胺等）是食品新鲜度的重要指标，它们由食品腐败或发酵过程中微生物作用生成。这些胺类在高浓度下对人体有潜在危害，如高血压、胃肠不适等。尽管现有的色谱和电化学方法在选择性和灵敏度方面较为优异，但它们昂贵、操作复杂、不适合现场检测。因此，开发便携、经济且高效的检测方法尤为重要。

研究内容

本文提出了一种基于罗丹宁-咪唑二元体（L1）的比色探针，用于检测腐胺和尸胺。该探针通过aza-Michael加成反应与初级胺结合，导致颜色从无色变为浅绿色。检测限达到52 nM（腐胺）和18 nM（尸胺），并且对其他常见生物胺干扰较少。L1通过智能手机辅助的RGB方法实现了颜色变化的量化。

检测原理

探针L1的比色检测原理基于其与胺类分子发生的aza-Michael加成反应。在此反应中，探针中活性较高的二氰甲基基团被胺的初级氨基取代，形成稳定的加成产物。该过程引起电子结构的变化，导致探针的吸光谱峰发生红移，颜色从无色变为浅绿色。为了量化这一颜色变化，使用了RGB方法。具体而言，通过智能手机摄像头捕获颜色变化图像，并使用RGB分析应用程序来计算RGB坐标变化，进而计算红色强度变化和红色色度变化百分比（RCS%）。这种方法确保了在非实验室环境下进行便携的、成本低廉的检测。    

研究方法

1.合成与表征：探针L1的合成过程分为两步：第一步通过在乙腈溶液中将二氰甲基与苯基异硫氰酸酯反应，再加入乙基溴乙酸酯，经酸化、萃取和浓缩后得到中间体L0；第二步将L0与咪唑-2-甲醛在醋酸中反应，最终得到探针L1。所得产物经FTIR、NMR和质谱等方法进行了详细表征，以确认其结构和纯度。

2.检测实验：使用UV-Vis光谱记录探针与不同浓度的腐胺和尸胺的反应过程。在加样过程中，吸光峰的移动和新吸收峰的出现被记录，确认了结合反应的发生。探针在与胺类结合时表现出显著的红移，证实了aza-Michael加成反应的进行。

3.试纸条测试：为了验证探针在实际应用中的便捷性，制作了涂有L1探针的试纸条。这些试纸条在空气中与腐胺或尸胺接触后发生可见的颜色变化。结合RGB分析法，对拍摄的试纸条照片进行RGB值提取并生成校准曲线，用于胺浓度的定量测定。

4.检测限与稳定性测试：通过UV-Vis光谱与RGB方法，测定探针检测腐胺和尸胺的最低检测限（LOD）。结果表明，溶液中的检测限更低，而试纸条仍在可接受的范围内。此外，探针在不同pH和水含量条件下的稳定性测试也显示出其在较宽范围内的适应性。

图1 L1探针合成路径图 (图片来源于Elsevier)

图2 L1探针与尸胺或腐胺显色反应机理图及具体显色  (图片来源于Elsevier)    

图3 L1探针用于肉类腐败过程中释放的尸胺或腐胺比色传感 (图片来源于Elsevier)

结论

该研究成功开发了具有低成本和高灵敏度的L1比色探针，用于检测食品中腐败指示物腐胺和尸胺。该探针展示了良好的pH和水稳定性，且具备抗氧化性能，有望在食品包装和安全领域得到广泛应用。研究表明，L1可作为一种有效的食品安全和质量控制工具。

相关成果以"Trace level detection of putrescine and cadaverine in food samples using a novel rhodanine-imidazole dyad and evaluation of its biological properties"为题发表在国际学术杂志Journal of Hazardous Materials上。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136445