基于紫薯花青素智能指示膜的制备及新鲜度指示应用研究

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天然花青素智能包装作为一种新型的包装技术为消费者提供有关食品质量的实时信息,因其安全性高且环保成为研究热点。本研究将紫薯花青素提取物作为指示剂,马铃薯淀粉、羧甲基纤维素钠以及魔芋葡甘露聚糖作为成膜基材制备智能指示膜,选择指示膜的成膜基材,优化最佳工艺配方,讨论了指示膜颜色稳定性和灵敏度,并以鱼肉作为受试材料,应用于新鲜度检测。具体研究内容及结果如下:(1)以马铃薯淀粉(S)、羧甲基纤维素钠(CMC)以及魔芋葡甘露聚糖(KGM)两两互配为成膜基材,紫薯花青素提取物(PSPA)作为新鲜度指示剂制备智能指示膜,比较三种智能指示膜液的流变学性能、光谱特性、指示膜的机械性能、微观结构及稳定性等的差异。结果表明,紫薯花青素是一种优异的pH指示颜料,成膜溶液(KSP,KCP,SCP)可用于制备智能指示剂薄膜。其中马铃薯淀粉/羧甲基纤维素钠/紫薯花青素智能指示膜(SCP膜)的抗拉强度(TS)最高(15.39±1.15 MPa),水溶性(WS)最低(24.17±1.21%),且颜色稳定性(△E)好;而魔芋葡甘露聚糖/羧甲基纤维素钠/紫薯花青素智能指示膜(KCP膜)断裂伸长率(EAB)最大为44.79%±1.43%。电镜扫描(SEM)表明不同智能指示膜微观结构差异大,其中SCP膜横切面光滑紧密。(2)紫薯花青素/淀粉/羧甲基纤维素钠智能指示膜(SCP)的制备与性能研究。研究马铃薯淀粉和CMC的比例、花青素质量浓度、甘油质量浓度对指示膜性能TS、EAB、WS、a值的影响。将指示膜的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CMC质量比6:4,花青素质量浓度为0.5%,甘油质量浓度为0.6%,可得指示膜的综合得分为63.8,此时对应的TS为21.48±0.12 MPa,EAB为28.88±0.08%,WS为19.24±0.21%,a为4.95±0.02。通过FT-IR、XRD和SEM分析各组分之间相容性好,截面平整光滑。(3)紫薯花青素智能指示膜(SCP膜)的颜色稳定及灵敏度研究。在20天内,指示膜的颜色变化值(△E)均小于5,在人眼不易察觉的范围内颜色稳定。但是指示膜在低温(4℃,-20℃)、低湿(43%)和无光照条件下表现出更好的稳定。在不同pH环境下(2.0-12.0),指示膜颜色变化明显,△E最大值达到15.98,同时指示膜对挥发性胺类物质的响应灵敏,随着挥发性气体的不断释放,指示膜的颜色由刚开始的红色变为绿色,最终变为黄色。(4)紫薯花青素智能指示膜对鱼肉新鲜度的监测研究,指示膜用于测定鱼肉新鲜度,通过测定鱼肉在4℃条件下贮藏8天内的pH值、感官评价、菌落总数(TVC)、挥发性盐基氮(TVB-N)等指标来与指示膜颜色变化对比,结果表明:在第5天时,鱼肉处于次新鲜状态,TVB-N值为18.78 mg/100g,指示膜为浅蓝色。6天后,TVB-N值>20 mg/100g,菌落总数超过最高范围7.0 lg CFU/g,指示膜为蓝色,并且指示膜颜色变化与TVB-N具有最高的相关性。通过提取紫薯花青素智能指示膜的颜色特征(RGB,Lab,HSV)并结合K最近邻算法建立模型,将指示膜颜色特征融合建模效果佳,最高模型识别率为98.68%。
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