基于火龙果果皮制备智能指示膜及其在猪肉包装中的应用

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随着食品包装在食品质量安全中扮演越来越重要的角色,智能包装膜作为一种新型的包装技术成为当下的研究热点,可通过监测并指示包装内部的环境变化反馈食品品质信息。火龙果果皮约占整果的三分之一,在鲜食及加工中往往被丢弃;其中含有的纤维、多酚和天然色素等亦被浪费。已有研究提取其中的果胶、纤维和天然色素等可用于功能食品加工,但过程比较复杂、利用率较低。近年来,环境友好型包装材料得到广泛研究,以果蔬加工副产物为原料制备可食膜及功能性包材不仅有利于资源的高效利用和环境保护,还可以满足多功能新型包装的需求。本文以火龙果果皮为成膜基质,制备指示膜,构建实时智能包装,同时模拟其成膜体系优化指示膜的性能,并用于监测猪肉的新鲜度,以期开发新型智能包装并实现火龙果果皮高值利用。主要研究结果如下:(1)分析火龙果果皮中成分组成、以果皮为原料提取的甜菜红素组成及其响应p H的显色反应和温度稳定性,以探究火龙果果皮直接制备智能指示膜的潜力。结果表明:果皮中含92.36%水分,1.44%果胶和1.24%粗纤维,以及5.82 mg/100g甜菜红素(均以湿重计算)。经纯化后所得提取物中甜菜红素为9.52 mg/g,含有6种结构的甜菜红素,其中以phyllocactin(46.49%)和betanin(34.35%)为主。在p H 3.0~7.0范围内,甜菜红素提取物溶液稳定呈紫红色;随着p H增大,逐渐变为紫色(p H 8.0~11.0)或黄色(p H12.0),表明甜菜红素可作p H天然指示剂。调节甜菜红素溶液的p H值为7.0和8.0,显著提高了甜菜红素对酪胺的响应灵敏度。此外,在4oC下甜菜红素溶液比较稳定。以上结果表明,火龙果果皮及其中的甜菜红素具备成膜和响应p H变化的能力。(2)基于火龙果果皮制备智能指示膜,探究果皮浆浓度(60%~100%)、甘油浓度(0%~4%)和成膜液p H值对其结构、物理机械性能以及氨响应灵敏度的影响,并对其在猪肉贮藏期间(4oC)的新鲜度监测效果进行初步评价。结果表明,以80%果皮浆,2%甘油,成膜液p H值为4.3制备的火龙果果皮基指示膜PPC80-GC2-p H4.3具有最强的分子间相互作用和最有序致密的结构,表现出良好的物理机械性。调节其成膜液p H为7.0制备的指示膜PPC80-GC2-p H7.0,在不削弱物理机械性能的同时显著提高了对氨的响应灵敏度,且在4oC下贮藏20 d后保持稳定(ΔE<5);其对氨、二甲胺和三甲胺的检测限分别为95.28μM、79.47μM、92.64μM。监测猪肉新鲜度的试验表明:指示膜PPC80-GC2-p H7.0在猪肉贮藏4 d(次新鲜)时由初始紫红色变为亮红色,6 d(腐败)时呈现淡粉色,ΔE值均>5,且存在显著性差异(p<0.05),可区分猪肉的新鲜程度。(3)以果胶、羧甲基纤维素、甜菜红素提取物模拟火龙果果皮成膜体系,提高指示膜的疏水性、机械物理性能和响应氨的灵敏度。结果表明,由0.8%果胶、0.4%明胶、1.0%羧甲基纤维素以及0.5%甜菜红素提取物制备的指示膜PEGE1-CMC-BE0.5接触角为92.47°,具有最大的拉伸强度和最小的水蒸气透过率。调整指示膜中甜菜红素提取物的含量为0.5%~0.1%,结果表明,含有0.3%甜菜红提取物的指示膜PEGE1-CMC-BE0.3具有最大的拉伸强度和最小的水蒸气透过率,同时响应氨的灵敏度最高。调整其成膜液p H值为7.0制备的指示膜PEGE1-CMC-BE0.3-p H7.0拉伸强度和断裂伸长率显著增加,同时进一步提高了响应氨的灵敏度。在猪肉的新鲜度监测实验中(4oC),指示膜PEGE1-CMC-BE0.3-p H7.0颜色逐渐趋向于黄色,第4 d和6 d的ΔE值均>5,且存在显著性差异(p<0.05),表明其可区分猪肉的新鲜级、次新鲜级和腐败级。
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