李豐羽，孫雨晴，高丹，楊海明，滿建民*

負(fù)載桑葚花青素的葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜的制備與表征

李豐羽1,2,3，孫雨晴1，高丹1,2,3，楊海明1,2,3，滿建民1,2,3*

（1.貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院/農(nóng)業(yè)生物工程研究院，貴陽 550025；2.山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025；3.山地生態(tài)與農(nóng)業(yè)生物工程協(xié)同創(chuàng)新中心，貴陽 550025）

研究桑葚花青素（Mulberry Anthocyanins, MA）添加量對(duì)葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜理化性質(zhì)及功能活性的影響。以葛根淀粉和殼聚糖為成膜基材，MA為指示劑，采用流延法制備一種新型可食pH指示膜，測定葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜的物理性能、抗氧化性、pH指示等性質(zhì)，并將指示膜用于豬肉保鮮及新鮮度檢測研究。通過對(duì)添加不同MA含量的復(fù)合膜進(jìn)行性能測試，發(fā)現(xiàn)MA和葛根淀粉之間氫鍵的形成，極大地改善了復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度。MA的加入使得成膜厚度、不透明度、拉伸強(qiáng)度（Tensile Strength，TS）、水蒸氣透過率（Water Vapor Permeability，WVP）顯著提高，斷裂伸長率（Elongation At Break，EAB）顯著降低。此外，MA增強(qiáng)了復(fù)合膜的抗氧化性和pH敏感性，MA-4的DPPH自由基清除率達(dá)到最大值85.24%。將復(fù)合膜應(yīng)用于豬肉新鮮度檢測，與對(duì)照組相比，負(fù)載MA的復(fù)合膜可抑制豬肉pH值和TVB-N值，并產(chǎn)生肉眼可辨的顏色變化，其中MA-3的顏色變化最為敏感。加入一定量MA的復(fù)合膜能夠改善其拉伸強(qiáng)度、不透明度、pH敏感性和抗氧化活性，可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測豬肉新鮮度并延遲豬肉腐敗，為智能食品包裝材料的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

葛根淀粉；殼聚糖；桑葚花青素；復(fù)合膜；pH指示；新鮮度檢測

近年來，隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)食品質(zhì)量和安全越來越重視，食品包裝也發(fā)生了巨大的變化。塑料包裝在制備和流通過程中易釋放塑化劑，對(duì)人體和環(huán)境造成破壞，研發(fā)新型、綠色、環(huán)保、可降解的可食用智能包裝材料成為食品材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)[1]。食品智能包裝作為一種新型包裝材料，通過在成膜基材的基礎(chǔ)上添加功能性物質(zhì)，不僅可以延長食品保質(zhì)期，還可以監(jiān)測食品狀況，并實(shí)時(shí)反饋[2]。

淀粉作為自然界含量豐富的多糖之一，具有來源廣泛、可再生、可降解等優(yōu)點(diǎn)[3]。葛根淀粉含量較高，同時(shí)具有一定藥用價(jià)值，相較于被廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域的玉米淀粉，其凝沉性更低，冷糊黏度更好。同時(shí)葛根淀粉直鏈淀粉含量達(dá)19.8%，具有較好的成膜能力[4]。然而純淀粉膜存在阻隔和延展性差等缺點(diǎn)[5]，因此通常將淀粉與其他天然大分子物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合來改善其性能。殼聚糖作為可食性包裝膜原料，除具有安全、可再生性、生物相容性高等優(yōu)點(diǎn)外，還具有抗菌性，可被用來作為淀粉可食用膜的復(fù)合成分[6]。Zhong等[7]研究表明葛根淀粉和殼聚糖可以形成均一穩(wěn)定的復(fù)合膜，機(jī)械、阻隔和抗菌性能較純淀粉膜均有明顯改善。

桑葚，又名桑果、桑椹，是一種藥食同源食物，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，且我國桑葚資源豐富，在全國各省市均有桑葚的分布[8]。桑葚花青素（Mulberry Anthocyanins, MA）取自桑葚果實(shí)，是一種水溶性的天然色素，作為天然黃酮類物質(zhì)其安全性高、無毒、來源豐富且具有抗氧化活性和抑菌活性，相較于藍(lán)莓、枸杞等花青素，原料來源更加廣泛，價(jià)格更加低廉。此外，桑葚花青素對(duì)pH值的變化也十分敏感[9]，可作為pH指示劑應(yīng)用于包裝材料中。Liu等[10]通過在卡拉膠基質(zhì)中引入桑葚花青素，成功制備了抗氧化和智能pH敏感膜。馮永莉等[11]將桑葚花青素共混于羧甲基纖維素中制備指示膜，結(jié)果表明桑葚花青素的添加對(duì)指示膜的理化性能產(chǎn)生了影響，并證明了該膜可應(yīng)用到魚肉新鮮度的檢測中。將桑葚花色素引入淀粉/殼聚糖復(fù)合膜的研究至今鮮有報(bào)道，桑葚花青素對(duì)葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜理化性質(zhì)的影響需進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并且該復(fù)合膜在檢測和抑制食品腐敗中的性能也有待評(píng)估。

本研究旨在以葛根淀粉和殼聚糖為成膜基材，MA為指示劑，采用流延法制備一種新型可食包裝指示膜。探究不同MA添加量對(duì)葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜物理性能、抗氧化性、pH指示性能等的影響，并將指示膜用于豬肉保鮮及新鮮度檢測研究，以期為智能食品包裝材料的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

主要材料：葛根（Pueraria），購自廣西壯族自治區(qū)梧州市藤縣；桑葚干（Mulberry Stem），購自安徽省亳州市；殼聚糖（Chitosan），購自正宏生物科技有限公司。

主要儀器：RE-200B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；FD-A10N-50冷凍干燥機(jī)，上海皓莊儀器有限公司；7600SE型紫外分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀，美國賽默飛世爾科技公司；Nicolet iS50傅里葉變換紅外光譜儀，美國賽默飛世爾科技公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 桑葚花青素的提取

桑葚花青素的提取參照欒琳琳等[12]、衛(wèi)春會(huì)等[13]的方法。將桑葚干置于45 ℃烘箱烘干至恒重，粉碎過200目篩。用體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液作為提取劑，按照料液比（/）1∶20于50 ℃水浴超聲20 min。利用布氏漏斗進(jìn)行抽濾后，濾液在40 ℃下避光旋蒸得到花青素濃縮液，經(jīng)凍干處理得到MA提取物。采用pH示差法對(duì)花青素含量進(jìn)行測定[14]，計(jì)算得到MA質(zhì)量濃度為241.80 mg/L。

1.2.2 桑葚花青素光譜特征

將0.25 mL的MA溶解在3 mL不同pH緩沖液（pH=2～11）中來分析MA的pH敏感性，使用相機(jī)記錄MA溶液靜置0 h和4 h后的顏色，并用紫外可見分光光度計(jì)測定不同pH值下MA溶液的紫外吸光度[15]，掃描波長為400～800 nm。

1.2.3 負(fù)載桑葚花青素的葛根淀粉-殼聚糖復(fù)合膜的制備

參考陳曉梅等[16]、Xu等[17]的方法，稍作改動(dòng)。稱量3.0 g葛根淀粉于60 mL去離子水中，在85 ℃水浴下磁力攪拌30 min后加入0.45 g殼聚糖和0.75 g甘油，繼續(xù)磁力攪拌20 min。冷卻至25 ℃后，加入不同量的MA提取物，分別得到MA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、6%、12%、18%、24%的淀粉-殼聚糖混合液。磁力攪拌10 min，然后在50 ℃下超聲（40 kHz）脫氣30 min。分別稱取30 g最終的混合液緩慢流延至15 cm×15 cm× 2 cm亞克力板中，40 ℃下烘干后揭取成膜，制得含有0%、6%、12%、18%、24%MA的復(fù)合膜，記為MA-0、MA-1、MA-2、MA-3和MA-4，并置于干燥器中平衡備用。

1.2.4 顏色的測定

參照Li等[18]的方法，在同一條件下用相機(jī)拍攝復(fù)合膜，后使用Photoshop CC 2020對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行顏色識(shí)別，分別記錄膜的*（亮度）、*（由綠到紅）、*（由藍(lán)到黃）[19]?？偵睿éぃ┑挠?jì)算見式（1）。

式中：0*、0*和0*是pH值為7時(shí)的顏色值。

1.2.5 厚度的測定

使用游標(biāo)卡尺在每張薄膜上隨機(jī)測量10個(gè)點(diǎn)，求取平均值。

1.2.6 力學(xué)性能的測定

將薄膜條（1.0 cm×8.0 cm）固定在質(zhì)構(gòu)分析儀夾具上，初始距離為4.4 cm，測試速度為2 mm/s。每組重復(fù)測試6次，抗拉伸強(qiáng)度（Tensile Strength,S）和斷裂伸長率（Elongation At Break,AB）的計(jì)算見式（2）和式（3）。

式中：S為抗拉伸強(qiáng)度，MPa；為膜斷裂時(shí)承受的最大拉伸力，N；為膜的寬度，mm；為膜的厚度，mm。

式中：AB為斷裂延伸率，%；1為膜的初始長度，mm；為膜斷裂時(shí)的長度，mm。

1.2.7 水蒸氣透過率的測定

參考GB/T 1037—2021《塑料薄膜與薄片水蒸氣透過性能測定杯式增重與減重法》[20]，每組重復(fù)測定3次。水蒸氣透過率（Water Vapor Permeability, WVP）的計(jì)算見式（4）。

式中：WVP為水蒸氣透過率，g·mm/(m2·h)；?為經(jīng)過時(shí)間后瓶增加的質(zhì)量，g；為復(fù)合膜的厚度，mm；為水蒸氣透過膜的面積/m2；為稱量時(shí)間間隔，h。

1.2.8 不透明度的測定

參照Zhao等[21]的方法，采用紫外可見分光光度計(jì)在600 nm下掃描膜樣品（0.8 cm×2 cm），每組重復(fù)測定3次，不透明度的計(jì)算見式（5）。

式中：為薄膜在600 nm處的吸光度；為薄膜厚度，mm。

1.2.9 傅里葉變換紅外光譜（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）分析

將4種復(fù)合膜在45 ℃干燥箱中烘至恒質(zhì)量，利用傅里葉紅外光譜儀在透射模式下測定樣品的紅外吸收光譜。在4 000～400 cm?1內(nèi)對(duì)樣品掃描32次，分辨率為4 cm?1。

1.2.10 抗氧化能力的測定

參照薛瑾[22]的方法，略作修改。稱取40 mg的膜置于試管中，加入4 mL甲醇，在室溫和避光條件下放置2 h。吸取3 mL浸泡液與1 mL濃度為150 μmol/L的DPPH甲醇溶液振蕩混勻，避光靜置30 min?；旌? mL甲醇與1 mL濃度為150 μmol/L的DPPH甲醇溶液用作參照，測定517 nm處的吸光度值，膜樣品的DPPH自由基清除率計(jì)算見式（6）。

式中：0和1分別為參照試樣和樣品的吸光度值。

1.2.11 pH敏感性的測定

配置不同pH值的緩沖溶液（pH值為2.0～11.0）。將1 mL不同pH的緩沖溶液分別滴至膜樣品（2 cm× 2 cm）中。用相機(jī)記錄復(fù)合膜浸泡10 min和靜置4 d后的顏色。

1.2.12 復(fù)合膜在豬肉新鮮度監(jiān)測中的應(yīng)用

選取新鮮豬肉的后腿肉部分，用刀具切成數(shù)個(gè)2 g左右的小塊，分別放入直徑為3.5 cm的培養(yǎng)皿皿底中。將負(fù)載不同MA含量的復(fù)合膜分別剪切成4組直徑為3.5 cm的圓形，貼于豬肉上方的皿蓋內(nèi)部上表面，置于常溫條件下貯藏48 h。每12 h取出一盒，測定豬肉樣品的pH值和TVB-N含量，并記錄不同新鮮度狀態(tài)下復(fù)合膜的顏色變化。

豬肉樣品攪碎，加入20 mL蒸餾水，浸泡攪拌30 min后過濾，用pH計(jì)測定濾液的pH值[23]；參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[24]的方法測定豬肉中的總揮發(fā)性鹽基氮（Total Volatile Base Nitrogen, TVB-N）含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和單因素方差分析（ANOVA）。每組實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑葚花青素的吸收光譜特性

桑葚花青素在不同pH緩沖液中的顏色變化如圖1a所示。當(dāng)pH值為2～11時(shí)，其顏色隨溶液pH的升高呈現(xiàn)紅色—粉紅色—紫色—藍(lán)色—綠色的變化，這些變化主要?dú)w因于花青素化學(xué)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變[9]。當(dāng)pH值為2時(shí)，由于強(qiáng)酸環(huán)境中主分子結(jié)構(gòu)以黃烊鹽離子形式存在，溶液呈現(xiàn)紅色[25]。隨著pH值的不斷上升，黃烊鹽陽離子經(jīng)水合平衡逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色假堿，導(dǎo)致溶液中紅色逐漸變淺[2]。當(dāng)pH值為7時(shí)，結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，顏色呈現(xiàn)為原本的紫色。當(dāng)pH>7時(shí)，酸堿中和成為主要反應(yīng)，花青素失去氫離子，醌型堿逐漸成為主要結(jié)構(gòu)，溶液呈現(xiàn)出藍(lán)色和綠色。最后，如圖1b所示，由于醌型堿在pH>8時(shí)極不穩(wěn)定，易被降解生成其他產(chǎn)物，溶液顏色隨著時(shí)間的推移逐漸變?yōu)辄S色[11]。

桑葚花青素在不同pH緩沖液中的紫外-可見吸收光譜如圖2所示。由于基團(tuán)的不穩(wěn)定性，酸堿條件會(huì)造成其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致顏色發(fā)生變化，最大吸收波長和吸光度也隨之不斷改變[15]。當(dāng)pH值為2～6時(shí)，吸收強(qiáng)度隨pH的增加而逐漸降低；當(dāng)pH值為7時(shí)，最大吸收峰明顯右移；當(dāng)pH值為8～11時(shí)，最大吸收峰再次明顯右移。溶液顯示的是最大吸收光的互補(bǔ)色光顏色，當(dāng)pH值為2～6時(shí)，溶液主要吸收綠光波長（493～567 nm），溶液顏色對(duì)應(yīng)它的互補(bǔ)色（紅色）；當(dāng)pH值為8～11時(shí)，溶液主要吸收黃光波長（580～595 nm），溶液顏色對(duì)應(yīng)它的互補(bǔ)色（藍(lán)色）。綜上，桑葚花青素在pH值為2～6、7和8～11條件下，顏色和吸光光譜可以完全區(qū)分開來，可用于食品新鮮度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.2 顏色及不透明度

顏色是消費(fèi)者對(duì)食品包裝的直觀感受。從表1可以看出，隨著MA含量的增加，復(fù)合膜亮度（*）顯著降低，紅值（*）和總色差（Δ）顯著升高，黃值（*）除MA-2外均顯著升高（<0.05）。如圖3所示，MA-0呈半透明白色，復(fù)合膜的紫色隨著MA含量的增加而逐漸加深。

圖1 桑葚花青素在不同pH下的顏色變化

圖2 桑葚花青素在不同pH下的紫外-可見吸收光譜

表1 復(fù)合膜的顏色值

Tab.1 Color values of composite films

注：同列肩標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著(<0.05)。

圖3 復(fù)合膜的外觀圖

不透明度是食品包裝的重要光學(xué)特性。從表2可以看出，MA-0的不透明度最低，加入MA后復(fù)合膜的不透明度升高且與添加量呈正相關(guān)（<0.05），這與復(fù)合膜的顏色結(jié)果一致。Hamzah等[26]認(rèn)為薄膜中花青素的高含量導(dǎo)致厚度增加，因此降低了薄膜的透明度。膜的顏色會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)食品新鮮度的判斷，因此選擇合適的MA添加量對(duì)復(fù)合膜尤為重要。

2.3 厚度及力學(xué)性能

薄膜厚度與成膜材料密切相關(guān)，會(huì)直接影響薄膜不透明度、WVP、TS等相關(guān)物理特性[27]。由表2可知，MA-0膜厚為最小值，引入MA后，膜的厚度顯著增加。Li等[28]認(rèn)為MA的存在可能會(huì)降低復(fù)合膜的內(nèi)聚力并產(chǎn)生塑化效應(yīng)，從而獲得更高的自由體積，使復(fù)合膜變厚。

TS和EVB是評(píng)估膜力學(xué)性能的重要指標(biāo)。從表2可以看出，隨著MA的加入，復(fù)合膜的EVB呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。與MA-0相比，MA-1～MA-4呈現(xiàn)較低的EVB值，其中MA-2的EVB最低（14.59%）。EVB降低可能是因?yàn)镸A作為水溶性色素，親水性強(qiáng)，在復(fù)合膜中的分散性差，阻礙了MA與葛根淀粉分子間的結(jié)合，導(dǎo)致復(fù)合膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響[28]。然而，當(dāng)MA質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過12%時(shí)，復(fù)合膜的TS顯著升高，EVB有所回升。Wang等[27]認(rèn)為花青素中的含氧基團(tuán)與淀粉中的羥基形成的氫鍵，可以使淀粉與花青素之間形成較強(qiáng)的界面結(jié)合，促進(jìn)聚合物鏈的移動(dòng)，提高薄膜的彈性和柔韌性。

表2 復(fù)合膜的厚度、不透明度、TS、EVB和WVP

Tab.2 Thickness, opacity, TS, EVB and WVP of composite films

注：同列肩標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著（<0.05）。

2.4 水蒸氣透過率

水蒸氣透過率（WVP）反映了膜阻隔食品和外部環(huán)境的水分交換能力[29]。一般來說，WVP值越低，意味著水蒸氣阻隔性能越強(qiáng)。如表2所示，MA-0的WVP值呈現(xiàn)最小值。當(dāng)MA添加量小于18%時(shí)，MA未對(duì)復(fù)合膜的WVP值產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)MA添加量大于18%時(shí)，WVP值顯著增大，可能是由于MA自身的聚合導(dǎo)致孔洞出現(xiàn)，難以阻擋水分子的通過，導(dǎo)致WVP值出現(xiàn)升高的情況[30]。

2.5 FTIR分析

紅外光譜分析可以用來研究薄膜中內(nèi)部組分之間的相互作用[31]。MA-0～MA-4的FTIR光譜如圖4所示。位于2 927 cm?1處的吸收峰是由于CH2拉伸振動(dòng)引起的。1 649 cm?1處表示C=O的振動(dòng)峰，添加MA前后該吸收峰未發(fā)生改變，說明殼聚糖和MA之間未產(chǎn)生氫鍵。MA-1～MA-3與MA-0之間具有相似的FTIR光譜，而MA-4則在1 728 cm?1處出現(xiàn)新的特征峰，Zhao等[32]報(bào)告了殼聚糖/阿拉伯膠/血橙花青素薄膜與純殼聚糖/阿拉伯膠薄膜具有相似的FTIR光譜，沒有形成新的化學(xué)鍵。這些結(jié)果表明，少量MA的摻入不會(huì)改變復(fù)合膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，MA與復(fù)合膜之間沒有發(fā)生化學(xué)相互作用。此外，位于996 cm?1左右處的峰表示C?O伸縮振動(dòng)吸收峰。當(dāng)?shù)矸壑屑尤隡A后，與C?O鍵有關(guān)的強(qiáng)振動(dòng)峰大大減弱，在MA-4中表現(xiàn)更加明顯。位于3 200 cm?1附近處的寬峰表示O?H伸縮振動(dòng)吸收峰。當(dāng)MA達(dá)到一定含量時(shí)，?OH基團(tuán)略帶減少，峰位置和強(qiáng)度的輕微變化表明MA和淀粉分子之間可能存在物理相互作用。

2.6 抗氧化性

抗氧化性的測定是基于抗氧化劑清除DPPH自由基的能力[32]。MA-0具有最低的DPPH自由基清除活性。許多研究表明，膜的抗氧化性能具有明顯的活性成分含量依賴性[33-35]。復(fù)合膜的DPPH自由基的清除活性隨著MA含量的增加而迅速增加，當(dāng)MA添加量為24%時(shí)，MA-4對(duì)DPPH自由基的清除率高達(dá)85.24 %（圖5）。復(fù)合膜抗氧化性的增強(qiáng)主要?dú)w因于膜中MA的存在，使其可以通過結(jié)構(gòu)中豐富的酚羥基來捕獲自由基。此外，MA氧化也會(huì)影響到膜pH指示的精準(zhǔn)性[36]。

2.7 pH敏感性

復(fù)合膜在不同的緩沖溶液（pH值為2～11）中表現(xiàn)出顯著的顏色差異。如圖6a所示，加入MA的復(fù)合膜隨溶液pH值的升高呈現(xiàn)紅色—紫色—藍(lán)色—綠色的變化。由于MA在堿性條件（pH值為9～11）下極不穩(wěn)定，因此MA被降解生成其他產(chǎn)物，致使復(fù)合膜的顏色隨著時(shí)間的推移逐漸變?yōu)辄S色。在相同的pH值下，復(fù)合膜的顏色隨著MA添加量的增加而逐漸加深，而MA-0是無色的，并且在不同的緩沖溶液中沒有顯示出顯著的顏色變化。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)復(fù)合膜的pH敏感性歸因于MA，這與MA的pH敏感性結(jié)果相一致。綜上，復(fù)合膜可作為指示劑，實(shí)時(shí)監(jiān)測基于pH敏感性的食品新鮮度。

圖4 復(fù)合膜的FTIR圖

圖5 復(fù)合膜的DPPH自由基清除活性

圖6 復(fù)合膜在pH=2～11溶液中的顏色變化

2.8 復(fù)合膜在豬肉保鮮監(jiān)測中的應(yīng)用

pH值是評(píng)價(jià)豬肉品質(zhì)的指標(biāo)之一。新鮮肉的pH值為5.8～6.2，次級(jí)鮮肉的pH值為6.3～6.6，變質(zhì)肉的pH值為6.7以上[37]。新鮮豬肉的初始pH值為5.72。貯藏24 h起，MA-0～MA-4包裹處理的豬肉pH值均顯著低于對(duì)照組（<0.05）。其中，MA-3在貯藏期間抑制豬肉pH值上升的作用更強(qiáng)，這可能是MA起到了抗氧化效果，pH值隨著MA含量的增高而降低。MA-4由于WVP值過高，包裹效果下降，使得抗氧化效果降低。以上結(jié)果說明復(fù)合膜包裝對(duì)豬肉pH值的升高有一定延緩作用，且添加了MA的復(fù)合膜對(duì)抑制豬肉pH值的作用更強(qiáng)。

由于酶和微生物相互作用，使蛋白質(zhì)分解為氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)[38]，其含量反映了肉類的新鮮度。TVB-N含量≤15 mg/100 g時(shí)為新鮮肉，TVB-N含量>20 mg/100 g時(shí)為變質(zhì)肉[39]。新鮮豬肉的初始TVB-N含量為2.8 mg/100 g。從圖7b可知，MA-0～MA-4包裹處理豬肉的TVB-N值均顯著低于對(duì)照組（<0.05）。其中，在不同貯藏時(shí)間中，MA-3抑制豬肉TVB-N值的作用更強(qiáng)，這與pH值的變化基本一致。由以上結(jié)果可知，添加了MA的復(fù)合膜可以延緩肉樣腐敗變質(zhì)。

以復(fù)合膜的顏色變化反映豬肉的3個(gè)新鮮度等級(jí)如圖7c～e所示，豬肉新鮮時(shí)復(fù)合膜呈現(xiàn)不同程度的粉紫色。儲(chǔ)藏24 h時(shí)豬肉為次級(jí)新鮮，MA-1～MA-4的顏色呈現(xiàn)為紫色，儲(chǔ)藏48 h時(shí)豬肉開始腐敗，MA-1～MA-4的顏色變?yōu)榫G色或黃色，其中MA-3完全變成黃色，可見MA-3用來監(jiān)測豬肉新鮮度最為敏感。

圖7 豬肉儲(chǔ)藏期間的pH值、TVB-N含量及顏色變化

3 結(jié)語

本研究將MA添加到葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜中，探究了不同MA含量對(duì)復(fù)合膜理化性質(zhì)及功能活性的影響。由于MA和葛根淀粉之間氫鍵的形成，極大地改善了復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度。MA的加入也提高了復(fù)合膜的厚度、不透明度和水蒸氣透過率，但EAB略有下降。負(fù)載MA的復(fù)合膜具有很好的抗氧化性，在pH值為2～11的緩沖溶液中表現(xiàn)出明顯的變色，并且在豬肉貯藏過程中也產(chǎn)生肉眼可辨的顏色變化，其中MA-3的顏色變化最為敏感。此外，與對(duì)照組相比，負(fù)載MA的復(fù)合膜也可抑制豬肉的pH值和TVB-N值，用于延緩肉樣腐敗變質(zhì)。因此，該復(fù)合膜可以作為一種新型智能食品包裝，通過復(fù)合膜顏色的變化快速辨別食品鮮度。在未來，負(fù)載MA的葛根淀粉/殼聚糖復(fù)合膜有望成為快速判斷肉類新鮮度的有效方法。

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Preparation and Characterization of Pueraria Starch-chitosan Composite Edible Films Loaded with Mulberry Anthocyanins

LI Feng-yu1,2,3, SUN Yu-qing1, GAO Dan1,2,3, YANG Hai-ming1,2,3,MAN Jian-min1,2,3*

(1. College of Life Sciences/Institute of Agro-bioengineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region (Ministry of Education), Guiyang 550025, China; 3. Collaborative Innovation Center for Mountain Ecology & Agro-Bioengineering (CICMEAB), Guiyang 550025, China)

The work aims to study the effects of the added amount of mulberry anthocyanins (MA) on the physicochemical properties and functional activity of pueraria starch/chitosan composite films. A new type of edible pH indicating films was prepared by casting with pueraria starch and chitosan as film-forming substrates and MA as an indicator. The physical properties, oxidation resistance, pH indication and other properties of pueraria starch/chitosan composite films were determined, and the indicator film was used for pork preservation and freshness detection studies. The results showed that the formation of hydrogen bonds between MA and pueraria starch greatly improved the tensile strength of the composite film. The addition of MA resulted in a significant increase in thickness, opacity, tensile strength (TS), water vapor permeability (WVP), and a significant decrease in elongation at break (EAB). In addition, MA improved the oxidation resistance and pH sensitivity of the composite film. The DPPH radical scavenging rate of MA-4 reached a maximum value of 85.24%. When the composite film was applied to the pork freshness test, the MA-loaded composite film had better antimicrobial properties compared with the control group, which could produce a color change visible to the naked eye, with MA-3 showing the most sensitive color change. Composite films incorporating a certain amount of MA are able to improve their tensile strength, opacity, pH sensitivity, and antioxidant activity, and could be used to monitor pork freshness in real time and delay pork spoilage, providing a basis for further research on smart food packaging materials.

pueraria starch; chitosan; mulberry anthocyanin; composite film; pH indication; freshness testing

TB484

A

1001-3563(2023)23-0052-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.007

2023-09-29

貴州省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合基礎(chǔ)-ZK[2022]一般090）；貴州大學(xué)引進(jìn)人才科研項(xiàng)目（貴大人基合字[2015]56）

責(zé)任編輯：曾鈺嬋