復(fù)合水凝膠在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王少卿 牟鳴薇,2 張 博,2 鄧 娜,2 王建輝,2

(1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2. 湖南省湘味餐調(diào)智造與質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410023)

水凝膠是一類以水作為分散介質(zhì)，利用共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵等作用將親水性高分子聚合物交聯(lián)而形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料[1]。在食品工業(yè)中，種類豐富的天然聚合物是制備水凝膠的主要來(lái)源[2]。常見的天然聚合物包括蛋白質(zhì)如膠原蛋白、明膠、酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白，多糖如殼聚糖、纖維素及其衍生物、瓜爾膠、藻酸鹽、卡拉膠、黃原膠、果膠和淀粉，脂類如脂質(zhì)體[3]。雖然天然水凝膠具有良好的生物相容性，但與合成水凝膠相比，其機(jī)械性能和穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解。

近年來(lái)，由天然與合成聚合物復(fù)合或者改性天然聚合物制備的新型復(fù)合水凝膠成為科研人員研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)天然水凝膠相比，復(fù)合水凝膠的機(jī)械性能良好，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。負(fù)載活性物質(zhì)可以增強(qiáng)甚至增添水凝膠的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。文章擬總結(jié)負(fù)載活性物質(zhì)的復(fù)合水凝膠的制備方法及其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，以期為水凝膠在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用提供依據(jù)。

1 復(fù)合水凝膠的制備

1.1 物理交聯(lián)

由物理交聯(lián)形成的水凝膠網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)聚合物鏈的物理(非共價(jià))作用形成，與化學(xué)交聯(lián)形成的水凝膠相比，其對(duì)環(huán)境條件如溫度、pH及離子組成等的變化更為敏感。物理交聯(lián)制備的水凝膠是可逆的，凝膠網(wǎng)絡(luò)中自由鏈端的存在可能使水凝膠結(jié)構(gòu)不均勻[4]，導(dǎo)致其穩(wěn)定性變差，易受環(huán)境等因素的影響發(fā)生降解。

1.1.1 氫鍵 氫鍵在穩(wěn)定生物聚合物分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及交聯(lián)不同生物聚合物方面起關(guān)鍵作用。在聚合物溶液中，由氫原子和其他原子上相反部分電荷之間相對(duì)強(qiáng)的偶極—偶極相互作用形成的氫鍵可作為交聯(lián)點(diǎn)。雖然單獨(dú)氫鍵的作用力相對(duì)較弱，但分子內(nèi)和分子間大量的氫鍵可協(xié)同形成相對(duì)較強(qiáng)的交聯(lián)鍵。Deng等[5]以羧甲基殼聚糖和單寧酸通過(guò)高密度氫鍵快速交聯(lián)制備水凝膠膜，其高密度氫鍵相互作用由單寧酸的大量酚羥基與羧甲基殼聚糖的羧基、羥基和氨基交聯(lián)形成。

1.1.2 靜電相互作用 聚電解質(zhì)可以通過(guò)靜電相互作用與帶相反電荷的多價(jià)離子交聯(lián)。海藻酸鹽是一種可通過(guò)靜電相互作用進(jìn)行交聯(lián)形成水凝膠的多糖，其中，鈣離子(Ca2+)在海藻酸鹽鏈上的羧基(—COO—)之間充當(dāng)鹽橋。吳曉琳等[6]以酪蛋白和海藻酸鈉為原料制備β-胡蘿卜素乳液水凝膠微粒，并加入不同濃度的Ca2+進(jìn)行交聯(lián)。結(jié)果表明，隨著Ca2+濃度的增加，水凝膠微粒的黏度和凝膠強(qiáng)度增加。

1.1.3 疏水相互作用 疏水相互作用是兩親型聚合物的疏水基團(tuán)在水環(huán)境下發(fā)生聚集，于大分子鏈發(fā)生分子內(nèi)或分子間的締合，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。疏水相互作用發(fā)生在高溫下的兩親聚合物溶液中。此類聚合物在低溫下可溶于水性介質(zhì)；然而，隨著溫度的升高，疏水域開始聚集，以減少與水分子的接觸。Ali等[7]通過(guò)在殼聚糖溶液中添加β-甘油磷酸酯可實(shí)現(xiàn)緩沖作用精確、疏水相互作用可控，從而使其在22 ℃和中性pH值環(huán)境下保持液相，而在加熱至37 ℃時(shí)形成凝膠。

1.1.4 結(jié)晶化 結(jié)晶化是指在一定條件下(如高溫)，聚合物在水溶液中呈隨機(jī)卷曲結(jié)構(gòu)，但在另外的條件下(如低溫)則排列呈有序結(jié)構(gòu)并形成微晶。這些微晶可作為聚合物分子間的物理交聯(lián)點(diǎn)，形成水凝膠網(wǎng)絡(luò)。許多食品級(jí)聚合物可通過(guò)這種機(jī)制形成水凝膠，如瓊脂糖、淀粉和纖維素衍生物等多糖分散在熱的水溶液中時(shí)通常以隨機(jī)卷曲的形式存在，但在冷卻時(shí)形成螺旋結(jié)構(gòu)，從而形成交聯(lián)鏈的微晶區(qū)。Qi等[8]采用凍融法將一種由農(nóng)桿菌屬菌株生產(chǎn)的新型胞外水溶性微生物多糖Salecan摻入聚乙烯醇中，合成了一種新型復(fù)合水凝膠，所得冷凍凝膠不含多功能交聯(lián)劑和引發(fā)劑等潛在有毒物質(zhì)。冷凍凝膠的結(jié)晶區(qū)域取決于Salecan含量，隨著Salecan/聚乙烯醇比值的增加，樣品的結(jié)晶度急劇下降。

通過(guò)氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用和結(jié)晶化等作用力以螺旋、膠束、纏繞、微晶等形式交聯(lián)形成的水凝膠，其生物相容性和可降解性高，但因其機(jī)械強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用受到一定限制。因此，在實(shí)際應(yīng)用中常需根據(jù)水凝膠對(duì)環(huán)境的敏感特性對(duì)其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其具有理想的溶脹或降解特性。

1.2 化學(xué)交聯(lián)

化學(xué)交聯(lián)是通過(guò)在對(duì)高分子鏈進(jìn)行化學(xué)修飾的過(guò)程中引入交聯(lián)劑等將聚合物鏈相連接，使不同聚合物鏈上的官能團(tuán)間形成共價(jià)鍵，從而形成水凝膠?；瘜W(xué)交聯(lián)所制備的水凝膠機(jī)械強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能防止水凝膠基質(zhì)的稀釋，并阻止水凝膠的擴(kuò)散。

1.2.1 自由基聚合 自由基聚合法通常是單體在適當(dāng)交聯(lián)劑存在下通過(guò)自由基縮聚或共聚制備而成。該法制備水凝膠的主要成分包括單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑。Tian等[9]以殼聚糖為原料，采用自由基聚合法制備水凝膠膜，并以共價(jià)鍵將硅引入薄膜結(jié)構(gòu)中，其抗紫外線的能力大幅提高。

1.2.2 互穿聚合物網(wǎng)絡(luò) 互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)是兩種聚合物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互貫穿而形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，每個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)中的聚合物間存在共價(jià)鍵，而不同網(wǎng)絡(luò)中的聚合物間沒(méi)有共價(jià)鍵。Zhang等[10]在酸性條件下采用戊二醛交聯(lián)魔芋葡甘聚糖和聚乙烯醇得到一種互穿雙網(wǎng)絡(luò)聚合物膜，將聚乙烯醇作為硬骨架引入水凝膠體系，不僅可保持戊二醛交聯(lián)魔芋葡甘聚糖的生物相容性，而且賦予水凝膠優(yōu)異的機(jī)械性能和耐溶劑性。

1.2.3 輻射聚合 輻射聚合是由聚合物暴露在高能輻射下產(chǎn)生的自由基所引發(fā)，不含雙鍵的水溶性聚合物也可在輻射作用下形成水凝膠，這是因?yàn)楫a(chǎn)生的自由基能促進(jìn)不同高分子鏈上的官能團(tuán)間的鍵相互連接，從而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。輻射聚合具有反應(yīng)條件可控性高、單體選擇范圍廣、加工操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。Abdullah等[11]將從火龍果皮中提取的果膠與丙烯酸一起通過(guò)伽馬射線和微波輻射生產(chǎn)聚合水凝膠，兩種水凝膠樣品吸收堿性水溶液和亞甲藍(lán)的性能優(yōu)異，使用伽馬輻射制備的水凝膠性能更好，當(dāng)使用質(zhì)量為20 mg時(shí)吸收率約為45%。

1.2.4 接枝 接枝通常是指在預(yù)制聚合物(如多糖)的主鏈上添加功能性單體，再與交聯(lián)劑反應(yīng)合成水凝膠。根據(jù)活化引發(fā)劑的類型，接枝主要分為化學(xué)接枝和輻射接枝?；瘜W(xué)接枝是由與聚合物鏈上的官能團(tuán)反應(yīng)的化學(xué)試劑所引發(fā)，而輻射接枝是由高能輻射所引發(fā)的。通過(guò)接枝對(duì)可食用聚合物進(jìn)行化學(xué)改性是提高其性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的重要方法之一。淀粉和纖維素作為食品中常見的多糖已被用于改性水凝膠的制備。淀粉接枝親水性單體如丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯腈，可以制備高吸水性水凝膠。高鳳苑等[12]以木薯淀粉為水凝膠基質(zhì)，負(fù)載有姜黃素的丙烯酰胺為單體，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑采用自由基接枝方式合成了具有良好緩釋效果的水凝膠。

通過(guò)單體聚合、納米粒子或高分子交聯(lián)制備的水凝膠雖然具有良好的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和均一性，但不易降解和回收，使用前還需純化去除交聯(lián)劑及其他有毒化合物殘留。此外，與單一物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)水凝膠相比，物理交聯(lián)與化學(xué)交聯(lián)相結(jié)合形成的復(fù)合水凝膠具有更高的機(jī)械強(qiáng)度及低毒性，已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

2 復(fù)合水凝膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

復(fù)合水凝膠可用于制造智能包裝材料、向消費(fèi)者傳達(dá)食品質(zhì)量和安全信息、代替脂肪和淀粉開發(fā)新型食品、控制食品風(fēng)味物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放、檢測(cè)食品中的微生物污染物等以確保食品安全。各種負(fù)載生物活性化合物的水凝膠在食品中的應(yīng)用見表1。

2.1 在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用

水凝膠可以吸收包裝內(nèi)因食品物理變化產(chǎn)生的水分，減緩食物中霉菌、酵母菌和腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)，可用于鮮切蔬菜、粉體食品(奶粉、咖啡粉、辣椒粉)和干脆食品(薯?xiàng)l、餅干)的包裝。由天然生物聚合物制成的水凝膠可確保食物所需的厭氧條件，同時(shí)具有優(yōu)良的可生物降解特性[1]，而由合成聚合物制備的水凝膠具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)性能。由天然和合成聚合物的混合物制成的復(fù)合水凝膠可兼具以上兩種優(yōu)良特性，因此在活性包裝和智能包裝中具有極大的應(yīng)用前景。

2.1.1 活性包裝 活性包裝材料可通過(guò)改變包裝的條件(如抑制微生物生長(zhǎng))來(lái)延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，保障食品安全，提高食品感官特性。常用的包裝材料為塑料，其機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性良好，但具有不可生物降解特性。而水凝膠成本低、對(duì)環(huán)境影響小，是很有前景的塑料替代品。利用低成本、可再生天然化合物(多糖、蛋白質(zhì))開發(fā)的活性包裝系統(tǒng)已被越來(lái)越多的消費(fèi)者接受。Wang等[13]以瓊脂/海藻酸鹽/膠原蛋白為水凝膠基質(zhì)，摻入銀納米粒子和葡萄柚籽提取物，用于新鮮馬鈴薯包裝可防止馬鈴薯在貯藏過(guò)程中變綠和包裝膜表面結(jié)霧；所開發(fā)的水凝膠膜在摻入銀納米粒子后對(duì)大腸桿菌的抑制作用更強(qiáng)，葡萄柚籽提取物的摻入對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌的抗菌效果更好，兩種活性物質(zhì)的組合對(duì)目標(biāo)微生物具有協(xié)同抑制作用。Oun等[14]研發(fā)了抗菌性能較好的卡拉膠/KCl與ZnO和CuO納米顆粒的水凝膠膜，發(fā)現(xiàn)金屬納米粒子的抗菌活性主要是由存在的帶正電荷的離子與帶負(fù)電荷的細(xì)菌膜表面發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的。此外，分子印跡水凝膠在食品工業(yè)中的抗氧化活性包裝材料方面顯示出巨大潛能，基于天然抗氧化劑(阿魏酸)的水凝膠膜可防止黃油中脂質(zhì)的氧化，延長(zhǎng)黃油的保質(zhì)期[33]。

2.1.2 智能包裝 智能包裝材料能夠監(jiān)測(cè)并向消費(fèi)者反映食品在貯藏期間的質(zhì)量和安全性。在水凝膠中加入一些對(duì)pH敏感的花青素、姜黃素等，可響應(yīng)pH值并通過(guò)改變包裝的顏色，指示貯藏過(guò)程中食品新鮮度的變化。Zhang等[16]以淀粉、聚乙烯醇和殼聚糖3種成膜基質(zhì)兩兩結(jié)合制備了3種不同的水凝膠薄膜，其中通過(guò)加入洛神花花青素以監(jiān)測(cè)豬肉新鮮度的變化，洛神花花青素/淀粉/聚乙烯醇復(fù)合膜顏色在25 ℃時(shí)隨豬肉新鮮度的變化呈現(xiàn)從紅色到綠色的變化。Shaghaleh等[34]以小麥秸稈氧化納米纖維素與食品級(jí)陽(yáng)離子改性聚N-異丙基丙烯酰胺—共聚—丙烯酰胺制備了pH/溫度響應(yīng)性水凝膠薄膜，研究發(fā)現(xiàn)，水凝膠薄膜對(duì)更年性果實(shí)的腐爛衰敗表現(xiàn)出有效的控制，可作為躍變期水果包裝的保鮮劑。

表1 復(fù)合水凝膠在食品中的應(yīng)用

2.2 對(duì)脂質(zhì)和淀粉的替代

因預(yù)防與飲食相關(guān)的許多慢性疾病，如糖尿病、肥胖癥、癌癥和心臟病等，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注低熱量食品的開發(fā)。易消化的脂肪和碳水化合物(如淀粉)被廣泛用于食品中以提供理想的物理化學(xué)和感官屬性，如奶油質(zhì)地、口感和外觀。因此，開發(fā)與脂肪滴、淀粉顆粒具有相似功能的模擬物具有重要意義。天然水凝膠微球通常是由蛋白質(zhì)和膳食纖維簡(jiǎn)單組裝而成，能夠替代脂肪和淀粉顆粒。David等[35]使用生物聚合物微凝膠替代液態(tài)食品(如調(diào)味品和醬汁)中的脂肪，這些水凝膠微球是陽(yáng)離子蛋白質(zhì)和陰離子多糖通過(guò)靜電吸引力絡(luò)合而成，可簡(jiǎn)單地與許多食品或飲料產(chǎn)品混合。Lara等[18]在短面團(tuán)糕點(diǎn)中用單酸甘油酯—油—水凝膠代替棕櫚油，發(fā)現(xiàn)使用水凝膠可降低其脂質(zhì)含量，且對(duì)糕點(diǎn)品質(zhì)的影響較小。Huang等[21]在米粉中添加黃原膠和沒(méi)食子酸得到黃原膠/淀粉水凝膠，淀粉的消化率顯著降低，且米粉表現(xiàn)出理想的質(zhì)地和風(fēng)味特征，為水凝膠部分替代淀粉提供了方向。

此外，使用水凝膠乳液替代動(dòng)物脂肪，不僅可改善脂質(zhì)組成，還可有效減少總脂肪含量[36]。同時(shí)，親水性和親油性抗氧化劑均可摻入乳液水凝膠中以提高體系的氧化穩(wěn)定性。除可優(yōu)化脂肪酸組成外，水凝膠乳液還能提高產(chǎn)品的烹飪產(chǎn)量、氧化穩(wěn)定性和感官特性。肉制品加工過(guò)程中常利用水凝膠乳液特性以不同的植物油代替動(dòng)物脂肪，從而提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低飽和脂肪酸含量，為水凝膠乳液在食品工業(yè)的應(yīng)用提供了新思路。Mirian等[37]以豬皮為乳液基質(zhì)，用菜籽油、竹纖維和菊粉替代豬背脂制備香腸，提高了ω-3多不飽和脂肪酸和膳食纖維的含量。

2.3 對(duì)生物活性分子的遞送

水凝膠也可用于封裝和控制風(fēng)味物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放[2]。水凝膠的網(wǎng)狀及多孔結(jié)構(gòu)與部分官能團(tuán)(如羥基、羧基等)能夠促進(jìn)氫鍵、范德華力及疏水鍵等相互作用，從而負(fù)載生物活性物質(zhì)。由天然聚合物制備的水凝膠具有生物相容性好、安全性高、易降解等特點(diǎn)，在生物活性物質(zhì)的遞送研究中備受青睞。

2.3.1 對(duì)食品風(fēng)味的保留 水凝膠對(duì)系統(tǒng)香氣成分的影響主要通過(guò)質(zhì)地特異性效應(yīng)(以物理法包埋于基質(zhì)中)與試劑特異性效應(yīng)(與基質(zhì)的膠凝劑結(jié)合)實(shí)現(xiàn)，其效果取決于水凝膠微觀結(jié)構(gòu)、物理性能及與風(fēng)味分子相互作用。Mirela等[22]研究了兩種水膠體(黃原膠和瓜爾膠)和兩種糖(蔗糖和海藻糖)制備所得水凝膠對(duì)芳樟醇和丁香酚保留的影響，發(fā)現(xiàn)影響風(fēng)味保留的主要因素是揮發(fā)性化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及水凝膠基質(zhì)組成和組分間的相互作用。徐永霞等[23]發(fā)現(xiàn)不同凝膠體系對(duì)大蒜油中主要揮發(fā)性物質(zhì)均有明顯的束縛能力與緩釋效果，且復(fù)配凝膠體系對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的控釋效果更顯著。Zhang等[25]以明膠、果膠和淀粉為水凝膠基質(zhì)，加入糖、檸檬酸及草莓香料制備軟糖，結(jié)果表明，水凝膠的基質(zhì)、糖和酸的濃度影響草莓軟糖凝膠中揮發(fā)性化合物釋放；3種基質(zhì)制備的水凝膠均可顯著降低揮發(fā)性化合物的釋放，其中明膠水凝膠的抑制作用最大。

2.3.2 對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送 天然和加工食品中含有類胡蘿卜素、類黃酮、植物甾醇和酚類化合物等許多不同類別的營(yíng)養(yǎng)素[38]。然而，食品加工會(huì)影響其穩(wěn)定性，導(dǎo)致大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)素的生物利用度降低。通過(guò)物理或化學(xué)的方式結(jié)合，可將酚類化合物摻入薄膜、涂層或其他形式的水凝膠中，從而避免多酚被破壞，且能夠提高多酚的溶解度、抗氧化性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提高其生物溶解度。Demisli等[39]制備了可用于遞送姜黃素的納米乳液基水凝膠，發(fā)現(xiàn)納米級(jí)封裝是改善溶解度、靶向傳遞的可行方法。此外，水凝膠已被開發(fā)為益生菌和酶的遞送系統(tǒng)。將β-半乳糖苷酶包埋在以卡拉膠制備的水凝膠微球中，利用卡拉膠微球中K+交聯(lián)多糖鏈的能力，可提高β-半乳糖苷酶的穩(wěn)定性和活性，保護(hù)酶在胃中免受酸誘導(dǎo)而失活[25]。劉瑋琳等[25]以明膠和殼聚糖為水凝膠基質(zhì)將脂質(zhì)體包埋進(jìn)水凝膠后合成脂質(zhì)體水凝膠，為開發(fā)食品營(yíng)養(yǎng)物包埋、緩釋的新型脂質(zhì)體和脂質(zhì)體水凝膠等運(yùn)載體系提供了新思路。

2.4 在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

食品被微生物污染會(huì)導(dǎo)致保質(zhì)期縮短、食物浪費(fèi)增加和食品安全問(wèn)題。用于檢測(cè)細(xì)菌的傳統(tǒng)平板計(jì)數(shù)方法準(zhǔn)確但耗時(shí)，因此，食品微生物的快速檢測(cè)顯得尤為重要。水凝膠具有 3D多孔納米結(jié)構(gòu)，可根據(jù)細(xì)菌的特性選擇不同的凝膠類型，提高生物識(shí)別分子(酶、抗體、抗原等)的生物活性和穩(wěn)定性，且化學(xué)兼容性好，可與熒光材料、導(dǎo)電材料等結(jié)合。近年來(lái)，水凝膠材料為敏感膜的構(gòu)建提供了新的途徑，在智能細(xì)菌傳感器方面顯示出良好的潛力和應(yīng)用前景。水凝膠一般是通過(guò)間接影響傳感器對(duì)其特征變量如酸堿度的測(cè)定，進(jìn)而影響傳感器系統(tǒng)的輸出[40]。細(xì)菌與水凝膠主要是通過(guò)靜電作用、疏水鍵和氫鍵等方式相互作用，但這些作用并不具有靶向性和特異性。因此，通常將酶、抗體和多糖等成分添加到水凝膠基質(zhì)中以增強(qiáng)其選擇性和靈敏度。Lin等[41]制備了一種具有吸附、釋放、分離、限制和自清潔功能的納米多孔控釋水凝膠，能夠?qū)ι硺悠分械膯我缓怂岷蛦我徊≡M(jìn)行快速、精確和無(wú)抑制的分析，制備所得的多功能水凝膠可以在20 min內(nèi)直接對(duì)新鮮水果和蔬菜中的大腸桿菌和傷寒沙門氏菌進(jìn)行絕對(duì)定量，且精度和靈敏度均較高。隨著結(jié)合高度敏感的熒光試劑和生物活性酶的復(fù)合水凝膠的深入發(fā)展，酶響應(yīng)水凝膠在細(xì)菌檢測(cè)和鑒定上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。Sadat等[32]基于細(xì)菌菌株產(chǎn)生酶的差異，利用與殼聚糖水凝膠結(jié)合的染料熒光底物的酶切反應(yīng)選擇性檢測(cè)致病性大腸桿菌，實(shí)現(xiàn)了致病性與非致病性大腸桿菌的有效區(qū)分。

3 展望

雖然負(fù)載活性物質(zhì)的復(fù)合水凝膠以其良好生物相容性和生物降解性被廣泛用于食品包裝材料的開發(fā)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的替代與控釋以及有害微生物的檢測(cè)，但其穩(wěn)定性、溶脹性、機(jī)械強(qiáng)度和熱性能仍是制約其在食品中應(yīng)用的主要因素。隨著環(huán)境友好型生物降解材料的使用，采用有機(jī)與無(wú)機(jī)聚合物作為水凝膠基質(zhì)材料并利用其共聚作用來(lái)增添復(fù)合材料的性能是食品包裝的研究熱點(diǎn)，其中，利用纖維素納米晶和淀粉納米晶等納米材料開發(fā)納米級(jí)復(fù)合水凝膠薄膜具有很大的應(yīng)用潛力?？芍甘臼称沸迈r度信息的智能包裝目前還無(wú)法大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，其安全性和穩(wěn)定性仍待提高。利用水凝膠替代淀粉和脂肪來(lái)開發(fā)低熱量食品仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，其口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值需進(jìn)一步提升才能進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。能保護(hù)食物中的生物活性分子并將其釋放至人體胃腸道特定位置的水凝膠遞送系統(tǒng)的創(chuàng)建對(duì)促進(jìn)其在食品工業(yè)中的應(yīng)用尤為重要，但如何控制生物活性分子釋放的時(shí)間、數(shù)量及速率有待進(jìn)一步探索。盡管水凝膠傳感器已被用于細(xì)菌檢測(cè)，但如何實(shí)現(xiàn)二者的有效響應(yīng)，如何搭建高穩(wěn)定性的分析檢測(cè)系統(tǒng)亟待深入研究。