基于功能化甲壳素微胶囊的智能PBAT包装膜用于虾新鲜度监测

本研究创新性地将姜黄素/茜素功能化甲壳素微胶囊与聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）复合，开发了一种兼具高效抗菌（对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制率超95%）和pH响应型显色功能的智能包装膜。该薄膜通过微胶囊技术拓宽了天然染料的显色范围并增强稳定性，结合氧化锌纳米粒子（ZnO NPs）的抗菌特性，成功应用于虾新鲜度实时监测，为食品安全监测提供了可降解的智能解决方案。

　　

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Materials

甲壳素（分子量M_W=3×10⁵ Da）购自上海旭硕生物科技有限公司。尿素（CH₄N₂O，分析纯）来源于天津富晨化学试剂有限公司。甲壳素的脱乙酰度（DA）为0.91。姜黄素（Cur，C₂₁H₂₀O₆，分析纯）由北京索莱宝科技有限公司提供。茜素（Ali，C₁₄H₈O₄，分析纯）购自上海麦克林有限公司。氧化锌纳米粒子（ZnO，分析纯）、Span-85（分析纯）、Tween-85（分析纯）、异辛烷（C₈H₁₈，分析纯）和叔丁醇（C₄H₁₀O，分析纯）均通过标准商业渠道采购。

The visible spectra of natural dyes at different pH values

图1展示了姜黄素及其与茜素复合物在不同pH条件下的颜色变化和紫外-可见光谱。如图1(a)所示，姜黄素溶液在pH 5–7时呈现亮黄色；pH 8时变为红色；pH 9–12时则转为橙红色。这种颜色跃迁源于姜黄素分子中可逆的质子化-去质子化平衡反应——在酸性和中性条件下以酮式结构为主，碱性环境中则转变为烯醇式结构。更有趣的是，当姜黄素与茜素复合后，显色范围显著拓宽，从琥珀色到绛红色，呈现出更丰富的色阶变化，这为高精度pH传感提供了理想的光学信号基础。

Conclusion

本研究成功将负载Cur和Ali的甲壳素微胶囊引入PBAT基质，开发出可用于肉类新鲜度监测的pH智能包装薄膜。pH测试表明，Cur与Ali复合后产生更丰富的色彩变化谱系。微胶囊技术显著提升了姜黄素在紫外光照条件下的稳定性。虽然微胶囊的加入略微降低了PBAT薄膜的机械性能和阻隔性能，但ZnO NPs的引入成功增强了材料的抗菌功能，使其对食源性病原体展现出卓越的抑制效果。该智能包装系统为食品新鲜度可视化监测提供了创新性解决方案。