责任编辑：食品科学
原标题：合肥工业大学化学与化工学院王华林教授团队：近红外辅助WO3/PVA抗菌活膜及其在新鲜度监测中的应用
合肥工业大学化学与化工学院王华林教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry上在线发表了文章《Antibacterial Activity of Polyvinyl Alcohol/WO3 Films Assisted by Near-Infrared Light and Its Application in Freshness Monitoring》，该研究将WO3纳米棒在NIR辅助下的协同抗菌活性和对H2S的比色响应特性相结合，为活性智能包装的设计提供了新的想法。该文于Journal of Agricultural and Food Chemistry 2021年1月15日在线发表。王华林教授为本文通信作者。
研究亮点
* 水热法制备WO3纳米棒，其对HT-29细胞表现出较低的细胞毒性；
* WO3与PVA复合制备出一种具有光热抗菌活性和新鲜度监测能力的新型复合膜；
* WO3纳米棒可以显著提高薄膜的力学性能和阻隔性能；
* NIR808辐照下，物理损伤、氧化应激和温度升高的协同效应显著提高了(WO3/PVA)4的抗菌活性；
* (WO3/PVA)4膜对H2S具有颜色响应，可应用于猪肉新鲜度的监测。
Introduction
抗菌包装作为活性包装的代表，可以通过将抗菌剂融入聚合物基质中达到抑制腐败和病原微生物的生长的效果。另一方面，食品的变质总是会释放出含硫或含氮的物质，这些物质很容易通过比色反应检测出来，通过视觉色彩变化实时监测食品的新鲜度，比色指示剂通常被认为是一种方便的智能包装材料。因此，开发具有抗菌活性和比色法监测新鲜度的多功能薄膜越来越受到人们的关注。与有机抗菌剂相比，无机抗菌剂在各种条件下具有更好的稳定性和更长的保质期。许多纳米粉末，如ZnO、MgO和CaO，由于它们的低成本和低毒性，被认为是商业杀菌剂。WO3是一种n型半导体，在近红外（NIR）区域有较强的光吸收，能够进行光热转化，并表现出协同抗菌活性。因此，合肥工业大学化学与化工学院王华林教授团队采用NIR808与WO3纳米棒产生协同抗菌活性。WO3纳米晶薄膜已经被用于气敏应用，包括H2S、CO和NO2，由于WO3的氧化特性，它可以很容易地与H2S反应，这使得WO3在肉类新鲜度监测应用中具有比色反应。此外，WO3无毒，可以安全地用作食品包装材料。在此，PVA被作为一种薄膜基质，与WO3纳米棒结合，开发一种具有光热抗菌活性和新鲜度监测能力的新型复合薄膜。除了对薄膜的形貌和结构进行表征外，还对薄膜的热力学性能、机械性能和阻隔性能进行了研究。研究了近红外辐射辅助下的抑菌活性及其在猪肉新鲜度监测中的应用。该方法将WO3纳米棒在NIR辅助下的协同抗菌活性和对H2S的比色响应特性相结合，为活性智能包装的设计提供了新的想法。
Results and Discussion
水热合成的WO3为均匀棒状，直径为20~80 nm，长度为几微米。WO3的细胞毒性较低，即使在高浓度(50 μg/mL)下，细胞活性也超过90%。相比纯PVA薄膜，(WO3/PVA)2-4复合膜的TS和YM大幅上升。这是由于分散良好的WO3纳米棒诱导聚合物基体的增强和WO3与PVA基体间氢键作用导致的。与纯PVA膜相比，(WO3/PVA)2-4复合膜的OP和WVP明显下降。这是因为氢键限制了分子的扩散，同时，WO3纳米棒延长了气体分子的扩散路径。NIR808辐照下，物理损伤、氧化应激和温度升高的协同效应显著提高(WO3/PVA)4的抗菌活性，E. coli的抗菌效率~90%和St. aureus的抗菌效率>90%。(WO3/PVA)4暴露H2S 30分钟后，膜的颜色发生了肉眼可见的变化，由灰白色变为蓝黑色。这是由于当H2S与WO3相遇时，两者之间发生氧化还原反应，生成黑色W2S。与此同时，质子和电子被注入晶格，形成蓝色的钨青铜(HxWO3)。(WO3/PVA)4以作为猪肉新鲜度的监测，36 h，比色膜的颜色从灰白色变化到蓝黑色，对应的TVB-N为25.40 mg/100g (H2S浓度为0.10 mg/L)。
作者简介
王华林 教授
王华林，博士、合肥工业大学教授，博士生导师。主要研究方向涉及功能高分子及其复合材料，农产品加工与贮藏领域，注重分子的表界面行为与构效关系，在食品活性包装和农副产物的综合利用等方面得了系列重要研究成果。主持国家自然科学基金、科技部中小企业创新基金，安徽省重大科技专项等研究项目。近年来，在J. Agric. Food Chem.、Food Hydrocolloid.、Carbohyd. Polym.、Food Chem.等重要学术期刊发表学术研究论文50余篇。
王倩 硕士研究生
王倩，女，合肥工业大学化学与化工学院2018届硕士研究生，研究方向为无机纳米粒子/生物质基聚合物复合抗菌食品包装膜。在校期间，表现优异，多次获得学校奖学金。
该文章《Antibacterial Activity of Polyvinyl Alcohol/WO3 Films Assisted by Near-Infrared Light and Its Application in Freshness Monitoring》在线发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。
