花青素-壳聚糖基新鲜度指示膜的研究进展

消费者食品安全意识的提高为包装技术带来了新机遇,基于天然色素和生物聚合物的智能包装作为食品包装的最新技术被引入。这类包装可以将食品的状态在包装膜上显示出来,依据膜的颜色变化实时评估食品的新鲜度。近年来,花青素作为指示剂被广泛应用于智能包装膜,其中以壳聚糖为基质的指示膜用于食品的新鲜度监测较多。该文阐述了新鲜度指示膜的组成及监测原理,重点介绍了花青素-壳聚糖基指示膜的物理特性和功能特性及其在食品新鲜度监测中的研究进展,并指出新鲜度指示膜在应用过程中存在的问题,为进一步开发实用且准确的新鲜度指示膜提供一些思路。

生物基抗菌指示膜的研究进展

基于生物基材料的抗菌指示膜可通过膜颜色变化来准确反映出所包装食品的新鲜度。介绍了不同类型生物基抗菌指示膜的抗菌原理,综述了生物基抗菌指示膜的制备方法及其应用领域,并对生物基抗菌指示膜的发展前景进行了展望。

基于甜菜红素的pH指示膜性能研究

以甜菜红素为指示剂,木薯淀粉、花生壳纤维素为成膜基材,采用流延法制备pH指示膜,对指示膜进行性能表征,并分析不同甜菜红色素含量对指示膜热稳定性、机械性能、光学性能、含水量、水溶性以及pH敏感性的影响。通过红外光谱及扫描电镜分析发现甜菜红素与成膜基质相容性良好,各基团交联稳定。结果表明,40%(质量分数)的甜菜红素提高了指示膜的热稳定性能、紫外光阻隔性、断裂伸长率和水润胀率(33.54%至45.94%),降低了指示膜的含水率(15.33%至13.00%)和拉伸强度(7.69 MPa至2.22 MPa),熔点从105℃升至125℃。指示膜表现出良好的pH敏感性,在酸性环境下呈暗红色,中性时呈酒红色,碱性时呈黄色/紫色,色差均大于5,肉眼可视。表明甜菜红素pH指示膜具有广阔的开发前景。

基于细菌纤维素改性的明胶/姜黄素指示膜的制备与性能研究

为进一步拓宽姜黄素(Curcumin,Cur)在指示膜领域中的应用,本研究以姜黄素为指示剂,明胶(Gelatin,Gel)为成膜基质,细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)为改性剂制备Gel/BC/Cur指示膜。以GeL/Cur为对照,研究不同组分比例(Gel∶BC=1∶1、2∶1、1∶2)对指示膜微观结构、机械性能及颜色响应等指标的影响。傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明,GeL/BC共混膜基质与Cur之间存在分子相互作用。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,当BC引入到指示膜后,指示膜的结晶度明显增加。当Gel∶BC=11时,指示膜具有最优异的机械性能[抗拉强度为(7.06±0.34)MPa]、阻隔性能[水蒸气透过率为(4.69±0.49)g/m2·h]和颜色响应(ΔE>5)。上述结果为姜黄素在指示膜中的应用提供了良好的研究思路。

基于酰基化花青素的高稳定性新鲜度可视化指示膜及其应用

本研究将提取的玫瑰茄花青素酰基化,比较分析了酰基化前后花青素在不同温度和光照条件下的稳定性,结果表明酰基化花青素具有较高的光热稳定性。以聚乙烯醇和β-环糊精作为成膜基材,花青素作为指示剂,制备智能指示膜并研究其机械性能、灵敏度和颜色稳定性等。结果显示:酰基化玫瑰茄花青素/聚乙烯醇/β-环糊精(polyvinyl alcohol/β-cyclodextrin/acylated roselle anthocyanin,PCRA)膜的拉伸强度约为玫瑰茄花青素/聚乙烯醇/环糊精(polyvinyl alcohol/β-cyclodextrin/roselle anthocyanin,PCR)膜的3倍,且PCRA膜的微观结构致密,水蒸气透过率较高,为2.06×10^(-6)g/(m·h·Pa);同时指示膜表现了较高的稳定性但其灵敏度下降。最后将PCRA膜用于典型高价值牛肉新鲜度的监测,结果表明,在4℃贮藏环境下,牛肉在第6天时的挥发性盐基氮含量为16.81 mg/100 g,表明牛肉已经不新鲜,此时PCRA膜的颜色由粉色变为蓝绿色,可有效反映牛肉的新鲜度;同时将牛肉品质的理化信息和指示膜的颜色信息建立模型,较高的相关系数进一步验证指示膜用于牛肉新鲜度监测的可行性。研究结果可为后续食品智能包装的开发提供参考。

负载蓝莓花青素的壳聚糖基智能指示膜监测花蛤新鲜度的研究

目的研发一种可视化的新鲜度指示薄膜,探究其在花蛤新鲜度监测中的可行性。方法以对pH敏感的蓝莓花青素为指示剂,壳聚糖为基质,通过复合明胶、乳酸链球菌素(Nisin)和迷迭香精油制备5种智能指示膜,研究其pH敏感性、颜色响应性、微观结构、阻隔特性、力学性能、含水率、水溶性、抗氧化、抗菌等特性。结果蓝莓花青素溶液在pH值为3~12内颜色响应明显。随着膜组分的增加,薄膜微观结构的粗糙度增加,而水蒸气阻隔性能逐渐降低。Nisin和迷迭香精油的添加显著增强了抗氧化和抗菌能力。壳聚糖/Nisin/迷迭香精油–蓝莓花青素(CSNR–ATH)膜的紫外线阻隔性能较优而水溶性低。CSNR–ATH膜在花蛤的冷藏过程中能灵敏反映花蛤新鲜度的变化,复合指示膜由淡绿色变为黄绿色。结论负载蓝莓花青素的壳聚糖基智能指示膜为花蛤新鲜度的监测提供了一种新的选择。

卡拉胶基复合花青素微胶囊指示膜的制备、表征及其对冷鲜牛肉新鲜度的监测

为了研制一种稳定的花青素指示膜用以监测冷鲜牛肉的新鲜度,本研究先制备出复合花青素微胶囊(composite anthocyanin microcapsules,CAM),再以卡拉胶(carrageenan,Car)和羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC)为膜基材,加入不同体积分数(5%、10%、15%、20%)的CAM制备Car/CMC/CAM(CC/CAM)指示膜,并对不同膜的结构和物理性能进行表征,然后将指示膜应用于牛肉新鲜度的监测中。结果表明,CMC的加入提升了单一Car膜的机械性能、阻隔性能和热稳定性;其中指示膜CC/CAM-3的抗拉伸强度(17.76 MPa)最高,水蒸气透过率(1.35×10^(-11)g/(m·s·Pa))最低,横截面紧实整齐;傅里叶变换红外光谱分析结果表明指示膜的各组分结构相似,相容性良好。指示膜暴露于氨气中,膜颜色发生显著变化,由最初的粉色逐渐变成蓝绿色,最终变为黄色,利用这一特性对4℃贮藏条件下牛肉新鲜度进行监测,结果表明牛肉在贮藏第4天和第7天分别达到次级新鲜和腐败,相应地指示膜CC/CAM-3也从粉色变为紫色和绿色。综上,CC/CAM-3对牛肉新鲜度变化最敏感,可用于监测其新鲜度。

基于黑苹果果皮花青素的虾鲜度指示膜的制备及应用

以壳聚糖(chitosan,CS)、海藻酸钠(sodium alginate,SA)为成膜基材,通过添加黑苹果果皮花青素(black apple peel anthocyanin,BAA)提取物制备智能指示膜(CS-SA-BAA薄膜),并将其应用于虾新鲜度监测。分析比较BAA提取物添加量对复合薄膜微观形貌、厚度、颜色、机械性能、水分质量分数、紫外线透过率等的影响;并进一步研究利用复合薄膜监测虾新鲜度的可行性。结果表明:添加BAA提取物到复合薄膜中使组分之间发生了相互作用,BAA提取物在复合薄膜中分散良好,且复合薄膜机械性能得到显著提升,水分质量分数和紫外线透过率下降。此外,BAA提取物在pH 1~14范围内颜色由红色变为黄色,对酸碱度有明显响应,含有15%BAA提取物的复合薄膜对pH值敏感,可将其应用于虾新鲜度指示。在4℃下贮藏的第5天,虾的总挥发性盐基氮含量和pH值超过了虾的腐败阈值,表明虾已经腐败,同时复合薄膜的颜色由最初的红色变为深灰色。因此,CS-SA复合膜可作为良好的载体固定BAA以制备智能指示膜,用于虾新鲜度监测。

基于没食子酸-花色苷指示膜的制备及其在基围虾鲜度指示中的应用

该研究以明胶/聚乙烯醇复配作为成膜基质,蓝莓花色苷和没食子酸分别作为指示剂和辅色剂,制备鲜度指示膜用于基围虾的鲜度指示。通过对紫外-可见光谱、红外光谱、微观观察和机械性能方面的研究,表明没食子酸的加入使花色苷在不同pH值条件下呈现的色调更丰富;加入花色苷和没食子酸之后,没有新的峰产生,说明与成膜基质的相容性很好;复合膜的断裂伸长率在1000%~1200%之间,抗拉强度和厚度适中;相比花色苷膜,复合膜的ΔE值显著增大(P<0.05);添加少量的没食子酸能够使膜的横截面相对光滑(花色苷:没食子酸m/m=1:0.3和1:0.5)。将指示膜用于基围虾的鲜度指示,24~48 h内,基围虾腐败变质,总挥发性盐基氮含量逐渐升高,指示膜ΔE的变化呈现显著性差异(P<0.05),但添加没食子酸的复合膜颜色由灰色变为黄色,更易被肉眼识别。因此,花色苷与没食子酸复合膜可以实现基围虾腐败的智能指示,该研究为开展不同水产品鲜度指示膜的研究提供参考。

基于pH驱动法的姜黄素/明胶指示膜制备、表征及对刀额新对虾的新鲜度指示

目的制备姜黄素/明胶(curcumin/gelatin,Gel/Cur)指示膜并应用于刀额新对虾(Metapenaeus ensis)的新鲜度指示,拓宽姜黄素作为pH指示剂在水产品新鲜度可视化检测中的应用。方法以明胶为成膜基质,姜黄素为指示剂,pH驱动法制备指示膜,比较不同成膜pH对指示膜微观结构、机械性能及颜色响应能力等指标的影响,并将Gel/Cur指示膜应用于刀额新对虾新鲜度检测。结果pH驱动法显著提高了姜黄素和明胶的相容性,傅里叶变换红外光谱分析表明,姜黄素在pH驱动过程中主要通过氢键和疏水相互作用包埋于明胶网络中。X射线衍射和扫描电子显微镜结果显示,姜黄素在pH驱动过程中以无定形形态存在,而不同成膜pH导致了姜黄素在指示膜内的溶解性差异,影响了指示膜的微观结构。当最终成膜液pH=7.0时,指示膜具有最优异的柔韧性(断裂伸长率为49.46%)、阻隔性能[水蒸气透过率为(18.64±0.31)×10^(-10) g/(m·Pa·s)]和颜色响应能力。此外,将性能最优的指示膜用于刀额新对虾(4℃)新鲜度指示,在实验期间指示膜出现明显的颜色变化,并对应鲜度等级划分,相关性分析表明指示膜色差值(ΔE)与pH、挥发性盐基氮含量存在显著正相关(R2=0.92806),表明指示膜能够对鲜虾的新鲜度进行可视化实时监测。结论pH驱动法制备的Gel/Cur指示膜可以作为水产品新鲜度实时检测的智能包装。

蝶豆花花青素/羧甲基纤维素钠/结冷胶pH指示膜的制备与表征

为开发智能包装用pH指示膜,以天然多糖结冷胶(gellan gum,GG)为成膜基质,甘油为增塑剂,蝶豆花花青素(Clitoria ternatea,CT)为天然pH指示剂,羧甲基纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose,CMC)为锁定剂,采用流延法制备具有pH响应性的生物可降解智能指示膜(GG/CMC/CT,GMC)。对指示膜微观结构表征及分析,结果表明,CT与GG、CMC具有良好的相容性且够被锁定在GMC指示膜中。随着CT的添加,GMC指示膜的热稳定性增强。适量的添加CT,会使指示薄膜表面变得平滑且截面也较为平整致密。随着CT含量的增加,指示膜的抗拉强度及阻隔水蒸气能力呈下降趋势,当CT含量达到20%(质量分数,基于GG和CMC)时,断裂伸长率和阻隔氧气的能力达到最优,分别为21.76%和1.76 cm^(3)·mm/(m^(2)·d·atm)。pH响应测试结果表明,随CT添加量的增加,色度向红色及蓝色方向变化,GMC20及GMC30指示膜在不同pH下均具有良好的响应效果,但考虑成本因素,选择GMC20作为智能包装pH指示膜。

基于玫瑰茄花青素的猪肉新鲜度智能指示膜研究

本研究以玫瑰茄花青素提取物制备可检测肉类新鲜度的智能指示膜,分别以淀粉、壳聚糖和聚乙烯醇两两混合作为成膜基底材料,比较分析了不同基底材料复合膜在机械性能、水溶性、微观结构以及颜色稳定性等方面的差异。结果表明:壳聚糖/聚乙烯醇/玫瑰茄花青素复合膜的抗拉强度最大,为98.28 MPa;聚乙烯醇/淀粉/玫瑰茄花青素复合膜的断裂伸长率最大,为88.16%,含水率最低且稳定性最高;扫描电子显微镜结果表明不同基底材料复合膜的微观结构差异较大。将聚乙烯醇/淀粉/玫瑰茄花青素复合膜用于猪肉新鲜度的检测,结果表明:在25℃贮藏环境下,随着时间延长,猪肉的挥发性盐基氮的含量不断上升,36 h后,猪肉的挥发性盐基氮值大于15 mg/100 g,表明猪肉已经腐败,同时复合膜的颜色变成淡紫色,60 h后变为褐色。研究结果可为猪肉新鲜度智能指示膜的研究开发提供参考。

淀粉-羧甲基纤维素钠-花青素指示膜的制备及在鱼肉鲜度指示中的应用

以马铃薯淀粉、羧甲基纤维素钠为成膜基材,紫薯花青素作为指示剂制备指示膜。研究马铃薯淀粉和羧甲基纤维素钠的比例、花青素质量分数、甘油质量分数对指示膜性能抗拉伸强度、断裂伸长率、水溶性、颜色(a值)的影响,将指示膜性能综合分作为响应值,采用响应面法优化制备工艺参数,并对最优指示膜进行表征。结果表明,当马铃薯淀粉和羧甲基纤维素钠质量比6∶4、花青素质量分数0.5%、甘油质量分数0.6%时,指示膜的综合分为63.8,此时对应的抗拉伸强度为(21.48±0.12)MPa,断裂伸长率为(28.88±0.08)%,水溶性为(19.24±0.21)%,a值为4.95±0.02。通过傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射和扫描电镜分析各组分之间相容性好,截面平整光滑。将指示膜用于监测草鱼新鲜度,鱼肉的挥发性盐基氮值、pH值以及菌落总数分别达到21.55 mg/100 g、7.58、7.3(lg(CFU/g))时,指示膜由红色变为蓝紫色。研究结果可为指示膜用于食品货架期指示应用提供参考。

不同基材复配紫薯花青素制备智能指示膜及其应用

以马铃薯淀粉(starch,S)、羧甲基纤维素钠(carboxymethyl-cellulose sodium,CMC)以及魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan,KMG)两两互配为成膜基材,紫薯花青素(P)作为新鲜度指示剂,制备智能指示膜,比较KMG/S/P(KSP)、S/CMC/P(SCP)、KMG/CMC/P(KCP)3 种智能指示膜的力学性能、水分质量分数、水溶性、微观结构、相容性及稳定性等的差异,并运用鱼肉进行初步应用评价。结果表明:SCP膜的抗拉伸强度最高((15.39±1.15)MPa)、水溶性最低((24.17±1.21)%),且颜色稳定性好;而KCP膜断裂伸长率最大((44.79±1.43)%);扫描电子显微镜观察结果表明不同智能指示膜微观结构差异明显,其中SCP膜横切面光滑紧密。利用SCP检测鱼肉新鲜度,25 ℃下鱼肉贮藏24 h后挥发性盐基氮含量达15.2 mg/100 g,已经开始腐败,此时智能指示膜显示出浅红色,48 h后变为浅蓝色。因此,SCP膜适合新鲜度检测,且运用紫薯花青素开发稳定的指示膜有良好的应用前景。

基于甲基纤维素改性聚乙烯醇指示膜的制备、表征及对南美白对虾的鲜度指示

为实现水产品鲜度可视化实时监测,本研究以甲基纤维素(methyl cellulose,MC)共混改性聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)为成膜基材,复配溴甲酚紫甲基红制备指示膜,比较基材配比对结构、物理及检测性能的影响,并应用于南美白对虾鲜度检测。结果表明:各组分相容性强,流变学结果表明m(MC)∶m(PVA)=3∶1时分子间作用力最强烈。MC的引入可改善PVA性能,当PVA和MC质量比为1∶3时,指示膜具有最高的抗拉强度((65.36±4.29)MPa)、疏水性能(水接触角(57.30±0.81)°)和阻隔性能。各指示膜均能对pH值响应,且具良好颜色稳定性。将性能最优的指示膜用于南美白对虾(4℃)鲜度检测,4 d时指示膜由红褐色转为紫褐色,对应次级鲜度;8 d时pH值和总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量分别达7.73±0.01和(60.90±7.00)mg/100 g,指示膜变为黑色,对应完全腐败。差异显著性分析表明指示膜颜色在不同鲜度区间具有明显差异,相关性分析表明指示膜色差值与pH值、TVB-N含量呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关。鉴于伴随虾不同程度的腐败,指示膜可产生肉眼可辨的颜色变化,故可根据指示膜颜色对所保鲜虾类的鲜度等级进行划分,实现食品鲜度实时监控,具良好应用前景。

紫甘蓝花青素智能指示膜的制备及其在牛乳新鲜度监测中应用

为研究不同紫甘蓝花青素含量对大豆分离蛋白基智能指示膜性能的影响,提高指示膜的综合包装性能,考察指示膜对巴氏杀菌乳新鲜度的监测效果。以大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate,SPI)为原料,添加紫甘蓝花青素(Purple Cabbage Anthocyanins,PCA)制备指示膜,对其结构、热性能、机械性能、色度及其稳定性和pH敏感性进行表征和分析,并将指示膜应用于巴氏杀菌乳新鲜度监测中。结果表明:相对于SPI/Na_(2)SO_(4)膜,含有质量分数4%紫甘蓝花青素的指示膜,拉伸强度从2.46MPa增加到3.77 MPa,断裂伸长率从105.36%增加到131.96%;与标准白的色差从21.13增加到52.88,指示膜明度降低,色度偏黄绿色,结晶温度比SPI/Na_(2)SO_(4)膜升高。指示膜的色度在常温下5 d内不出现可视性色差,但pH敏感性强。将指示膜应用于巴氏杀菌乳新鲜度监测中,指示膜的颜色随着牛乳变质由绿变红,指示膜与原始膜的色差变化与巴氏杀菌乳的pH值变化呈相反趋势,且色差可见。因此,该指示膜具有监测巴氏杀菌乳腐败过程的潜力,应用前景广阔。

改性花青素涂覆聚丙烯新鲜度指示膜的制备与研究

以乙酸为酰化剂对玫瑰茄花青素改性处理制得新鲜度指示剂,选用聚乙烯醇(PVA)为基液,与改性花青素共混制得新鲜度指示液,以聚丙烯(PP)为基膜采用旋涂法制备食品新鲜度指示膜。对改性花青素进行红外光谱及紫外-可见光光谱分析,对指示膜pH响应性、热稳定性和光照稳定性进行了研究。结果表明,红外光谱显示玫瑰茄花青素成功引入酰基;紫外-可见光谱显示改性后的花青素溶液在可见光区域最大吸收峰下的吸光度突变区间由pH值2~3迁移到pH值3~4;指示膜pH响应测试显示随着pH值升高指示膜由红变浅粉再变绿;所制备改性花青素指示膜在光照和不同温度下的颜色稳定性均高于未改性花青素指示膜。

蓝莓花青素智能指示膜的制备及应用

以蓝莓花青素(BA)作为新鲜度指示剂,以玉米淀粉(CS)、羧甲基纤维素(CMC)为成膜基材,采用流延法制备智能指示膜。分析不同质量分数花青素对复合膜在机械性能、含水率、水蒸气透过率、热稳定性、红外光谱、表面微结构以及灵敏度等的影响。结果表明:当BA质量分数为3%时,指示膜的断裂伸长率最高,含水率与水蒸气透过率最低,且灵敏度最好;当BA质量分数为18%时,抗拉伸强度最高,热稳定性最好。傅里叶红外光谱及扫描电镜分析表明,BA与其它两种成膜基质相容性良好,且能改善各分子间的相容性。将指示膜用于牛肉新鲜度的监测,在25℃下牛肉贮藏24 h,挥发性盐基氮达15.94 mg/100 g,表明牛肉开始腐败,此时指示膜颜色变为浅紫色,贮藏48 h后变为浅蓝色。本研究结果可为蓝莓花青素智能指示膜的开发应用提供参考。

基于改性玫瑰茄花青素的新鲜度指示膜研制及其在鲳鱼包装中的应用

目的将一种基于改性玫瑰茄花青素的新鲜度指示膜用于鲳鱼保鲜包装,并对指示膜的新鲜度指示效果进行评价。方法以酰化改性玫瑰茄花青素为新鲜度指示剂,聚乙烯醇为涂布液基质,聚丙烯为基膜,制备新鲜度指示膜,研究其对挥发氨的响应性;以鲳鱼为研究对象进行包装应用试验。结果随着挥发氨浓度的增大,指示膜颜色由红变紫再变绿;鲳鱼由新鲜级变为次新鲜级直至腐败级时,指示膜颜色均发生变化,具有与鲳鱼样本品质较强的关联性;指示薄膜颜色变化主成分得分呈明显的聚类趋势,与样本新鲜级相对应;基于偏最小二乘回归的TVB-N模型能有效预测鲳鱼的TVB-N值。结论新鲜度指示膜具有用于鱼类产品新鲜度检测的潜力。

水溶性可食酸碱指示膜的初步研究

以可食性食品原料作为载体,通过对比不同添加量普鲁兰多糖对可食膜柔韧性、脆性、黏性等质构指标和溶解时间等指标,确定了水溶性可食膜的配方为明胶添加量5%,甘油添加量0.5%,海藻糖添加量0.5%,普鲁兰多糖添加量2.5%;继而对比分析了紫桑葚粉在不同pH值下色差及颜色变化,确定采用0.02%的桑葚粉加入普鲁兰多糖-海藻糖-甘油-明胶可食膜中,其溶于水后可通过颜色的变化实现对食品酸碱程度的表征。