用于食品腐败监测的聚乙烯醇/单宁/花青素（PVA/TA/ANT）复合膜的开发及其性能研究

本研究开发了一种基于聚乙烯醇（PVA）、单宁（TA）和花青素（ANT）的智能包装复合膜（PTGA），具备pH响应变色、抗氧化和抗菌功能，可实时监测食品腐败。通过乙醇/水共溶剂体系和热处理工艺，显著提高了薄膜的均匀性、耐水性和功能稳定性，在鸡肉腐败模型中ΔE值变化显著（达15.93），验证其在实际食品保鲜监测中的潜力。

　　

Highlight

本研究通过将亲水性合成聚合物聚乙烯醇（PVA）、天然多酚化合物单宁酸（TA）和从紫薯提取的花青素（ANT）整合，开发了一种智能比色薄膜。PVA具备优异的成膜性和生物相容性，TA提供抗氧化与抗菌功能，而ANT赋予其pH响应变色特性。采用无催化剂的溶液浇铸工艺，结合乙醇-水共溶剂系统，成功实现高含量TA的均匀掺杂，避免沉淀问题。TA与ANT的协同作用使薄膜兼具生物活性和可视化的新鲜度指示功能。

Materials

PVA（水解度：98–99%，分子量：31,000–50,000 g/mol）和TA购自Sigma-Aldrich公司（美国）。用作增塑剂的甘油和乙醇（99.5%）购自首尔公司（韩国）。2,2′-联氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）购自罗氏诊断（瑞士）。用于ANT提取的紫薯粉和新鲜鸡胸肉均采购自本地市场。

Characterization of ANT extract from purple sweet potato

对从紫薯直接提取的ANT的pH响应性进行了研究。将ANT溶解于pH 1至12的缓冲溶液中（浓度2 mg/mL），可观察到从红色、蓝色、绿色到黄色的颜色变化（图1a）。通过紫外-可见光谱进一步观测ANT的颜色变化：如图1b所示，不同pH下出现不同的最大吸收峰——pH 1时最大吸收峰位于530 nm。

Conclusions

本研究通过将PVA、TA和ANT结合，开发出一种用于智能食品包装的PTGA复合膜。该薄膜采用简易的溶液浇铸法制备，无需复杂工艺，短暂热处理（100°C，30分钟）提升了其耐水性。TA的加入显著增强了抗氧化与抗菌性能，而ANT的引入使薄膜能依据pH及氨气暴露时间发生明显颜色变化。应用该薄膜监测室温存放48小时的鸡胸肉腐败过程时，其颜色参数（a、b及ΔE）与挥发性碱性氮（TVB-N）和pH变化高度相关，证实PTGA薄膜在食品腐败监测中具备实际应用潜力。