王欣，李停停，馮龍斐，張騰

（上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093）

食品新鮮度指示型包裝可以直觀反映食品的品質(zhì)及安全信息，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一[1]。食品包裝環(huán)境的pH 值與食品新鮮度密切相關(guān)[2]。花青素是一種來(lái)源廣泛的水溶性可食用天然色素，隨pH 值變化呈現(xiàn)明顯的顏色變化，是一種理想的pH 敏感指示劑[3]。例如，藍(lán)莓花青素已被用于監(jiān)測(cè)牛肉[4]、牛奶[5]的新鮮度。菲律賓蛤仔（Ruditapes.philippinarum），俗稱花蛤，是世界上主要的經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)之一。鮮活菲律賓蛤仔水分含量較高，易受體內(nèi)微生物生長(zhǎng)繁殖的影響而使新鮮度降低，導(dǎo)致樣品中蛋白質(zhì)的分解和揮發(fā)性鹽基總氮（TVB–N）含量的增加[6]，因此，亟須對(duì)其新鮮度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

膜的基材對(duì)食品新鮮度指示型包裝的構(gòu)建也很重要。其中，來(lái)源廣泛、生物相容性好、成膜能力高的殼聚糖是理想選擇之一[7]。當(dāng)然，為了改善單純殼聚糖基薄膜力學(xué)性能較差的問(wèn)題，研究者也嘗試將殼聚糖和明膠共混以提高膜的物理性能[8]，或者通過(guò)添加多酚類(lèi)、精油、多肽等天然生物活性化合物改善薄膜的物理及功能特性[9]。

本文以殼聚糖為基質(zhì)，通過(guò)復(fù)合明膠、乳酸鏈球菌素（Nisin）、迷迭香精油和藍(lán)莓花青素制備了5 種pH 敏感的殼聚糖基復(fù)合薄膜。在分析藍(lán)莓花青素及復(fù)合薄膜的pH 敏感和顏色響應(yīng)性的基礎(chǔ)上，對(duì)膜材的微觀結(jié)構(gòu)、物理特性和功能特性等進(jìn)行研究，并將較優(yōu)的指示膜應(yīng)用于花蛤冷藏過(guò)程中新鮮度的監(jiān)測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

主要材料：殼聚糖（CS，脫乙酰度≥95%），上海麥克林股份有限公司；明膠（G），上海維塔有限公司；乳酸鏈球菌素（N），浙江新銀象生物工程有限公司；迷迭香油（R），上海鼎芬化學(xué)科技有限公司；甘油，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；吐溫–80、藍(lán)莓花青素（ATH）、甲基紅、溴甲酚綠，上海麥克林股份有限公司；花蛤，上海壹佰米有限公司。

主要儀器：85–2 型恒溫磁力攪拌器，金壇市科析儀器有限公司；恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；C–400 型色差儀，日本Chroma Meter公司；UV–9100 D 紫外–可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；Synergy H4 多功能酶標(biāo)儀，美國(guó)BioTek Instruments Inc.；TA.XT.Plus 型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System 公司；GeminiSEM 300 掃描電子顯微鏡，德國(guó)Carl Zeiss 公司；自動(dòng)凱氏定氮儀，上海勇規(guī)分析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 pH 敏感薄膜的制備

將一定質(zhì)量的殼聚糖溶解在體積分?jǐn)?shù)為1%的乙酸溶液中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的CS 溶液。將一定質(zhì)量的明膠在去離子水中浸泡10 min，然后50 ℃水浴攪拌30 min，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的明膠溶液（G）。將CS 溶液與G 溶液以2 ∶1 的體積比混合得殼聚糖–明膠（CSG）溶液。分別在100 mL 的CS 和CSG 溶液中加入0.8 g 的Nisin，攪拌均勻得到CSN 和CSGN溶液。將迷迭香精油與吐溫–80 以1 ∶5 的質(zhì)量比進(jìn)行混合得乳化的精油，在100 mL 的CSN 和CSGN溶液中分別加入0.5 g 乳化的迷迭香精油，得到CSNR和CSGNR 溶液，每種溶液中都含有一定量的甘油（體積分?jǐn)?shù)為5%）。最后向CS、CSN、CSNR、CSGN 和CSGNR 溶液（100 mL）中加入0.06 g 的藍(lán)莓花青素，攪拌均勻后于室溫下靜置脫氣。取10 g 成膜溶液倒入直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿中，在溫度為40 ℃、相對(duì)濕度為 30%的條件下干燥 24 h，薄膜分別命名為CS–ATH、CSN–ATH、CSNR–ATH、CSGN–ATH 和CSGNR–ATH。取樣分析前，所有薄膜在溫度為25 ℃、相對(duì)濕度為50%下平衡48 h。

1.2.2 藍(lán)莓花青素溶液的紫外光譜掃描

在Liu 等[10]的方法基礎(chǔ)上作適量修改。取50 μL藍(lán)莓花青素溶液（1 g/L）至5 mL 的pH 緩沖液中，混勻后使用紫外分光光度計(jì)掃描獲得藍(lán)莓花青素在不同pH 值（3～12）的緩沖溶液下的吸收光譜（波長(zhǎng)范圍為300～800 nm）。其中，緩沖液由0.2 mol/L的Na2HPO4、0.2 mol/L 的檸檬酸和0.2 mol/L 的NaOH溶液混合制備而成。

1.2.3 智能指示膜在不同pH 值緩沖溶液中的顏色響應(yīng)

將5 種薄膜剪切成方形（2 cm×2 cm），在pH 值為3～12 的緩沖溶液中浸泡10 min 后取出，去除薄膜表面多余的緩沖溶液，在固定光源下拍照記錄薄膜的顏色變化。

1.2.4 膜的表征

1.2.4.1 厚度

使用數(shù)顯千分尺測(cè)定樣品的厚度，在薄膜上隨機(jī)取10 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，最后計(jì)算平均值。

1.2.4.2 透過(guò)率和不透明度

將薄膜裁剪成1 cm×4 cm的長(zhǎng)方形，在300～800 nm掃描范圍內(nèi)測(cè)量薄膜（20 mm×40 mm）的透過(guò)率（T）。薄膜的不透明度（O）根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：A600為薄膜在600 nm 處的吸光度；d為薄膜厚度，mm。

1.2.4.3 水分含量和水溶性

薄膜的水分含量根據(jù)Shen 等[11]的方法修改后測(cè)定。薄膜（20 mm×20 mm）于室溫下稱量后，在105 ℃下干燥24 h 后再次稱量。根據(jù)式（2）計(jì)算樣品薄膜的水分含量（M）。

將上述干燥脫水后的樣品浸泡于蒸餾水（25 mL）中，在25 ℃下振搖24 h 后再次在105 ℃下干燥24 h后稱量。根據(jù)式（3）計(jì)算薄膜的水溶率（S）。

式中：m1為干燥前的質(zhì)量；m2為干燥后的質(zhì)量；m3為浸泡后的質(zhì)量。

1.2.4.4 力學(xué)性能

應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定薄膜的拉伸強(qiáng)度（TS）和斷裂伸長(zhǎng)率（EB）。用千分尺測(cè)量薄膜厚度后，將長(zhǎng)方形薄膜（33 mm×22 mm）用夾具固定；輸入樣品的長(zhǎng)度、寬度和厚度后，以3.33 mm/s 的拉伸速度進(jìn)行測(cè)試，每組樣品重復(fù)6 次。

1.2.4.5 掃描電子顯微鏡觀察

應(yīng)用掃描電子顯微鏡（GeminiSEM 300）分析薄膜的表面和橫截面形貌。將薄膜樣品在液氮中冷凍破碎后噴金鍍膜，然后置于樣品臺(tái)，并在10.0 kV 的加速電壓下觀察薄膜的表面和橫截面形貌。

1.2.4.6 抗氧化特性

DPPH 自由基的清除能力的測(cè)量方法是在Chen等[12]的方法基礎(chǔ)上稍作修改。以殼聚糖添加量為基礎(chǔ)，將樣品稀釋至0～5 mg/mL。取2.0 mL 樣品和2 mL DPPH 無(wú)水乙醇溶液（0.4 mmol/L）混合，搖勻后于25 ℃避光孵育30 min，在517 nm 處測(cè)量吸光度，根據(jù)式（4）計(jì)算DPPH 自由基清除率（RDPPH）。

式中：A0為2 mL DPPH 自由基（乙醇）溶液與2 mL 無(wú)水乙醇反應(yīng)后的吸光度；A1為2 mL DPPH 自由基（乙醇）溶液與2 mL 樣品反應(yīng)后的吸光度；A2為2 mL 樣品與2 mL 無(wú)水乙醇反應(yīng)后的吸光度。

ABTS 自由基的清除能力的測(cè)量方法在Wu 等[13]的方法基礎(chǔ)上稍作修改。將7.0 mmol/L 的ABTS 溶液與2.45 mmol/L 過(guò)硫酸鉀溶液混合得到7 mmol/L的ABTS 儲(chǔ)備液，使用前在室溫下避光反應(yīng)12～16 h。ABTS 儲(chǔ)備液用甲醇稀釋，使其在734 nm 處的吸光度為（0.700±0.020）。測(cè)定時(shí)將1 mL 樣品和4 mL 的ABTS 儲(chǔ)備液充分混合，振蕩30 s 后避光孵育6 min，于734 nm 處測(cè)定吸光度，以上實(shí)驗(yàn)均以抗壞血酸（VC）為陽(yáng)性對(duì)照。根據(jù)式（5）計(jì)算ABTS 自由基清除活性（RABTS）。

式中：A3為4 mL ABTS 自由基溶液與1 mL 去離子水反應(yīng)后的吸光度；A4為4 mL ABTS 自由基溶液與1 mL 樣品反應(yīng)后的吸光度；A5為4 mL 樣品與1 mL去離子水反應(yīng)后的吸光度。

1.2.4.7 抗菌特性

以紙片擴(kuò)散法分析薄膜溶液的抗菌性能[14]。6 mm定性濾紙片于5 mL 棕色玻璃瓶中滅菌干燥后，在無(wú)菌條件下分別將5 種薄膜溶液注入棕色瓶中。以無(wú)菌水為陰性對(duì)照，浸泡1 h（按每個(gè)紙片飽和吸水量為500 μL 計(jì)）。分別取300 μL 菌液濃度為108CFU/mL的溶藻弧菌（V.alginolyticus）、副溶血性弧菌（V.parahaemolyticus）、金黃色葡萄球菌（S.aureus）和大腸桿菌（E.coli）等菌液進(jìn)行平板涂布，靜置3～5 min后，用無(wú)菌鑷子將制備好的紙片緊貼于瓊脂平板表面。在37 ℃下倒置培養(yǎng)12 h，以直尺十字交叉法測(cè)量抑菌圈直徑，讀取整毫米數(shù)，無(wú)明顯抑菌作用的記作濾紙片大?。? mm）。抑菌作用判定標(biāo)準(zhǔn)：抑菌圈直徑≥20 mm，高度敏感；抑菌圈直徑為[12,20)mm，中度敏感；抑菌圈直徑為[7,12)mm，弱敏感；抑菌圈直徑<7 mm，不敏感。

1.2.4.8 鮮活花蛤的新鮮度監(jiān)測(cè)

選擇性能較佳的薄膜應(yīng)用于鮮活花蛤新鮮度的監(jiān)測(cè)。挑選可對(duì)外界刺激作出迅速響應(yīng)的鮮活花蛤（60±0.2）g，置于PE 盒中，將指示膜（2 cm×2 cm）貼于PE 盒蓋的內(nèi)壁，然后用聚丙烯薄膜密封。在4 ℃下保藏5 d，每天測(cè)定樣品的TVB–N 含量和pH 值。其中，TVB–N 含量測(cè)定參照GB 5009.228—2016 中的自動(dòng)凱氏定氮儀法，pH 值參照GB 5009.237—2016中的方法進(jìn)行測(cè)定[15]。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 21.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA 方差分析。采用 Duncan 多重極差檢驗(yàn)評(píng)價(jià)差異的顯著性（P<0.05 為顯著性差異）。采用Origin 8.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖表及圖譜分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓花青素溶液的紫外光譜掃描

藍(lán)莓花青素在不同pH 值緩沖溶液下的顏色變化和紫外–可見(jiàn)光譜如圖1 所示。隨pH 值由3 增加至6，紅色溶液逐漸變淺；pH 值為7～10 時(shí)，溶液顏色變?yōu)樽霞t色，隨pH 值的增大逐漸加深；在pH值為10～11 時(shí)，溶液顏色變淺；而在pH 值為12 時(shí)溶液變?yōu)樯铧S綠色。當(dāng)pH 值＜5 時(shí)，溶液在510 nm處存在特征吸收峰，隨著酸度的增加，吸光度逐漸降低。pH 值為7 時(shí)，特征吸收峰右移至550 nm 處。pH 值為7～10 時(shí)，特征吸收峰出現(xiàn)在580 nm 處，且吸光度增加。當(dāng)pH 值為11～12 時(shí)，580 nm 處的吸光度逐漸降低。這種顏色變化、吸收峰及吸光度的變化與花青素在不同的pH 條件下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變有關(guān)。Alizadeh-Sani 等[16]發(fā)現(xiàn)，花青素在強(qiáng)酸性條件下主要以呈紅色的黃翁陽(yáng)離子存在，在510 nm（pH 值為3）附近產(chǎn)生特征吸收峰，隨著酸性減弱，花青素失去氫質(zhì)子，主要以無(wú)色的甲醇假堿形式存在，吸光度降低，吸收峰紅移。pH 值為6～10 時(shí)，陰離子醌堿開(kāi)始產(chǎn)生，吸收峰進(jìn)一步紅移，吸光度增加。最后，在強(qiáng)堿溶液中（pH 值為11～12）花青素被降解，吸光度降低且峰值消失[17]。

圖1 藍(lán)莓花青素在不同緩沖溶液中的UV–vis 光譜及顏色變化Fig.1 UV-vis spectra and color changes of blueberry anthocyanins in different buffer solutions

2.2 復(fù)合薄膜對(duì)pH 的顏色響應(yīng)

圖2 為5 種薄膜在不同pH 緩沖溶液中的顏色變化。從整體來(lái)看，薄膜在pH 值為3～5 時(shí)整體偏紅色，隨酸性的降低紅色逐漸變淺；當(dāng)pH 值為6～7 時(shí)薄膜顏色逐漸變?yōu)樗{(lán)色/綠色；當(dāng)pH 值為7～10 時(shí)，隨pH 增大藍(lán)綠色薄膜顏色逐漸加深；當(dāng)pH 值為11～12時(shí)顏色向黃綠色轉(zhuǎn)變。GSNR–ATH 膜的顏色變化更為明顯，而CS–ATH 膜的顏色整體偏暗。當(dāng)pH 值小于7 時(shí)，CSGN–ATH 和CSGNR–ATH 膜的顏色為淺粉色，區(qū)分度較小。

圖2 不同薄膜在pH 值為3～12 的緩沖溶液中的顏色變化Fig.2 Color change of different films in buffer solutions of pH 3-12

2.3 厚度

厚度與膜的物理性能（如力學(xué)性能、水蒸氣滲透性和透光率等）密切相關(guān)。圖3 為5 種薄膜厚度的變化。

圖3 不同薄膜樣品的厚度Fig.3 Thickness of different film samples

由圖3 可知，CS–ATH 薄膜的厚度為0.064 mm，而CSN–ATH、CSNR–ATH、CSGN–ATH、CSGNR–ATH膜的厚度顯著增大（P<0.05）。這是由于膜的厚度一般與成膜制劑中的固體濃度成正比。CSNR–ATH 膜厚度最大，為0.103 mm；CSN–ATH 與CSGN–ATH膜的厚度相似，分別為 0.092 mm 和0.096 mm；CSGNR–ATH 膜厚度較小，為0.083 mm。

2.4 透光率和不透明度

紫外–可見(jiàn)光阻隔性能是評(píng)價(jià)食品包裝阻礙紫外–可見(jiàn)光能力的重要指標(biāo)。如圖4 所示，5 組薄膜均表現(xiàn)出較強(qiáng)的紫外光阻隔性能，薄膜在600 nm 處的透光率從大到小依次為 CSNR–ATH、CSN–ATH、CS–ATH、CSGN–ATH、CSGNR–ATH?；ㄉ摘?dú)特的官能團(tuán)使其具有強(qiáng)烈吸收紫外線的能力[18]。殼聚糖–明膠薄膜阻光性較高，可能是由于明膠能夠均勻分散在殼聚糖基質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，透射光在殼聚糖–明膠聚合物界面處會(huì)發(fā)生光的散射或反射[19]。

圖4 不同薄膜的UV–vis 光吸收光譜和透光率Fig.4 UV-vis light absorption spectra and transmittance of different films

由圖5 可知，與透光率結(jié)果一致，CSNR–ATH的不透明度（1.45 mm–1）顯著低于其他4 組薄膜的，而CSGN–ATH 不透明度最高（2.47 mm–1）。薄膜中添加的天然顆粒改變了聚合物之間的相容性，從而表現(xiàn)出不同的不透明度[20]。有研究表明，花青素的添加會(huì)對(duì)殼聚糖復(fù)合物復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，導(dǎo)致光散射和反射，增加了不透明度[18]?？傮w而言，5種薄膜均具有一定抵御紫外線的潛力。

圖5 不同薄膜樣品的不透明度Fig.5 Opacity of different film samples

2.5 水分含量和水溶性

由圖6 可知，CS–ATH 膜水分含量最高，為69.02%；其次為CSGN–ATH 和CSGNR–ATH 膜，水分含量分別為66.60%和67.22%；CSN–ATH 膜的水分含量降低至63.76%；CSNR–ATH 膜的水分含量最低，為61.27%。平衡水分含量高不僅與制備工藝有關(guān)，還與殼聚糖、明膠和甘油的親水性有關(guān)[10]。CSN–ATH 膜水分含量較低可能是由于殼聚糖的氨基與乳酸鏈球菌素中的羧基結(jié)合生成酰胺鍵，釋放出水分子，形成氫鍵[21]，從而減少了殼聚糖基質(zhì)無(wú)定形區(qū)域中水和聚合物之間的氫鍵[22]。此外，精油也可通過(guò)氫鍵作用限制多糖與水之間的相互作用，降低水分含量。

水溶性是反映薄膜耐水性和穩(wěn)定性的重要參數(shù)。圖6 表明，5 組薄膜的水溶性范圍為70.98%～82.88%。與單純殼聚糖薄膜的水溶性（20.00%±0.30%）相比[23]，CS–ATH 膜的水溶性高達(dá)74.78%，這可能是由于殼聚糖和花青素之間相互作用導(dǎo)致吸水的親水位點(diǎn)數(shù)量增加[24]。CSN–ATH（82.88%）與 CSGN–ATH（80.83%）的水溶性都相對(duì)較高，而CSNR–ATH 膜的水溶性最低，說(shuō)明迷迭香油的添加顯著改變了薄膜的水溶性[25]。

2.6 質(zhì)構(gòu)特性

拉伸強(qiáng)度（TS）和斷裂伸長(zhǎng)率（EB）可以反映食品包裝的機(jī)械阻力和柔韌性。由圖7 可知，薄膜成分顯著影響膜的力學(xué)性能（P<0.05）。CS–ATH 膜的拉伸強(qiáng)度為2.70 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為76.02%，添加Nisin 后，CSN–ATH 膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率顯著增大（P<0.05）。這可能是由于乳鏈球菌肽通過(guò)氫鍵與殼聚糖連接增加了分子間交聯(lián)的數(shù)量，使薄膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[26]。含有明膠的CSGN–ATH 薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率則低于CSN–ATH 薄膜的。這可能是因?yàn)镃S 與明膠溶液混合后得到的CSG 溶液的pH 值相對(duì)增大，使Nisin 在CSG 溶液中的溶解度降低，且Nisin 的添加阻礙了殼聚糖和明膠之間的相互作用，使得CSGN–ATH 薄膜力學(xué)性能降低[27]。加入迷迭香精油后，CSNR–ATH 和CSGNR–ATH 薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也低于CSN–ATH 和CSGN–ATH 薄膜。這是因?yàn)槭杷跃偷拇嬖趯?dǎo)致生物聚合物在重排時(shí)形成了不均勻的膜網(wǎng)絡(luò)和不連續(xù)的微觀結(jié)構(gòu)，使得機(jī)械阻力下降[28]。CSGN–ATH 組的斷裂伸長(zhǎng)率高于CSNR–ATH 膜的，表明與迷迭香精油相比，明膠的添加可以增加薄膜的斷裂伸長(zhǎng)率。這是因?yàn)槊髂z的羥基能夠插入殼聚糖鏈之間，從而降低分子內(nèi)和分子間的結(jié)合，有助于增加殼聚糖鏈之間的距離，提高薄膜的延伸性[29]。

圖7 不同薄膜樣品的力學(xué)性能Fig.7 Mechanical properties of different film samples

2.7 SEM

由圖8 可知，薄膜形態(tài)受添加成分的影響且粗糙度不同。CS–ATH 膜具有連續(xù)、均勻和相對(duì)光滑的表面（圖8a）以及致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖8f）。而CSN–ATH膜表面（圖8b）的粗糙度略有增加，但橫截面（圖8g）微觀結(jié)構(gòu)仍光滑且規(guī)則。CSGN–ATH 膜表面（圖8d）具有一些光滑區(qū)域和一些粗糙區(qū)域，可觀察到裂紋和褶皺，這可能與膜基質(zhì)內(nèi)花青素與殼聚糖和明膠成分之間的相互作用有關(guān)。從CSNR–ATH（圖8c）和CSGNR–ATH 膜（圖8e）的表面圖像可觀察到明顯的粗糙及褶皺斷裂。同時(shí)，CSNR–ATH（圖8h）和CSGNR–ATH 膜（圖8j）的橫截面圖像有空腔存在，這可能是迷迭香精油的疏水性造成的[30]。

圖8 不同薄膜樣品的掃描電子顯微鏡圖像Fig.8 Scanning electron microscope images of different film samples

2.8 薄膜的抗氧化特性

圖9 為薄膜對(duì)DPPH 和ABTS 自由基的清除活性的測(cè)定結(jié)果。圖9表明，在CS的質(zhì)量濃度為0～5 mg/mL時(shí)，5 種薄膜溶液對(duì)ABTS 自由基的清除率高于對(duì)DPPH 自由基的清除率。這可能是由于DPPH 溶解在乙醇溶液中，而有機(jī)溶劑不容易與親水性聚合物相互作用，從而抑制活性成分的釋放。Ezati 等[31]用甲醇DPPH 溶液也得到了類(lèi)似的結(jié)果。5 種薄膜溶液的抗氧化能力隨樣品溶液濃度的增加而增強(qiáng)，如圖9a 所示。在質(zhì)量濃度為5 mg/mL 時(shí)，VC、CS、CSN、CSNR、CSGN 和CSGNR 薄膜溶液對(duì)DPPH 自由基溶液的清除率分別為50.41%、14.15%、10.65%、15.54%、61.33%和69.66%。含有精油的CSNR 和CSGNR 薄膜溶液對(duì)DPPH 自由基的抗氧化活性顯著提高，這是由于迷迭香精油中含有大量具有抗氧化作用的酚酸和萜類(lèi)化合物[32]。Gómez–Estaca 等[33]研究表明，明膠中的肽對(duì)自由基有一定的清除能力。圖9b 中，當(dāng)CS 的質(zhì)量濃度為5 mg/mL 時(shí)，VC、CS、CSN、CSNR、CSGN 和CSGNR 薄膜溶液對(duì)ABTS 自由基的清除率分別為99.00%、45.72%、90.95%、81.93%、78.00%和79.00%。表明添加Nisin、明膠和迷迭香精油后顯著提高了復(fù)合薄膜對(duì)ABTS 自由基的清除能力。

圖9 薄膜溶液的抗氧化特性Fig.9 Antioxidant properties of film solution

2.9 薄膜溶液的抗菌特性

5 種薄膜溶液對(duì)V.alginolyticus、V.Parahaemolyticus、S.aureus和E.coli的抗菌活性如圖10 所示。5 種薄膜溶液對(duì)V.alginolyticus的抑菌效果均不顯著（抑菌圈小于7 mm），但CS 薄膜溶液對(duì)V.Parahaemolyticus的抑菌圈直徑為（8.61±0.96）mm，顯著大于其他4 種薄膜溶液（P<0.05）對(duì)V.Parahaemolyticus的抑菌圈直徑。帶正電荷的殼聚糖可以作為陽(yáng)離子的螯合劑，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性[34]，或通過(guò)靜電相互作用與細(xì)胞膜上脂多糖的陰離子部分結(jié)合，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[35]。CSN、CSNR、CSGN、CSGNR等4 種復(fù)合薄膜溶液對(duì)金黃色葡萄球菌均有顯著的抑菌效果，而CSGN 和CSGNR 溶液的抑菌效果低于CSN 和CSNR 溶液的，說(shuō)明明膠的加入削弱了薄膜溶液的抑菌效果。這是因?yàn)閹ж?fù)電荷的明膠中和了殼聚糖的正電，從而導(dǎo)致溶液的抗菌活性減弱[8]。

圖10 不同薄膜溶液對(duì)4 種菌株的抑制作用Fig.10 Inhibition of different film solutions on four strains of bacteria

2.10 花蛤的新鮮度監(jiān)測(cè)

選擇顏色變化明顯和物理性能優(yōu)異的CSNR–ATH膜進(jìn)行鮮活花蛤的新鮮度監(jiān)測(cè)，結(jié)果如圖11 所示。圖11a 中，在微生物和酶的作用下，冷藏過(guò)程中鮮活花蛤的新鮮度不斷降低，蛋白質(zhì)和氨基酸被分解為氨和胺類(lèi)等揮發(fā)性堿性含氮物質(zhì)，包裝環(huán)境中的揮發(fā)性含氮物質(zhì)及pH 值不斷增加[36]?；ǜ虺跏嫉膒H 值為6.96，冷藏3 d 后，pH 值增大至7.31，在第5 天時(shí)增大至7.34。TVB–N 變化更為顯著，花蛤初始的TVB–N含量為4.76 mg/100 g，此時(shí)圖11b 中的膜為淺綠色。冷藏3 d 后，TVB–N 值顯著增加至16.83 mg/100 g，此時(shí)膜的顏色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罹G色。根據(jù)GB 2733—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品》，貝類(lèi)TVB–N 的新鮮臨界值為15 mg/100 g，花蛤冷藏3 d時(shí)已超過(guò)不可食用的限值。第4 天時(shí)，TVB–N 值增加到23.53 mg/100 g，包裝盒內(nèi)產(chǎn)生明顯腐敗性氣味，膜的顏色向黃綠色轉(zhuǎn)變。第5 天時(shí)TVB–N 值達(dá)到25.92 mg/100 g，薄膜達(dá)到最終的黃綠色。結(jié)果表明，CSNR–ATH 膜可以有效反映鮮活花蛤在冷藏期間新鮮度的變化。

3 結(jié)語(yǔ)

以殼聚糖為基質(zhì)，藍(lán)莓花青素為pH 指示劑，通過(guò)復(fù)合明膠、Nisin 和迷迭香精油制備了5 種智能指示膜。經(jīng)過(guò)對(duì)pH 敏感性、顏色響應(yīng)性、微觀結(jié)構(gòu)、阻隔特性、力學(xué)性能、含水率、水溶性、抗氧化、抗菌等特性的比較，發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓花青素在不同pH 緩沖溶液中的顏色變化顯著；CSNR–ATH 膜具有較好的紫外線阻隔能力、最低的水分含量和水溶性，且有較強(qiáng)的抗氧化能力和抗菌效果。以CSNR–AT 膜監(jiān)測(cè)鮮活花蛤冷藏期間的新鮮度，發(fā)現(xiàn)隨花蛤新鮮度的下降，該膜顏色變化明顯且能反映TVB–N 含量的變化，表明CSNR–ATH 膜可以作為鮮活花蛤新鮮度的智能指示劑。