基于聚乳酸与葡萄酒副产物花青素的pH敏感型智能食品包装薄膜的开发与应用研究

本研究针对食品包装领域对可生物降解与智能化材料的迫切需求，创新性地利用葡萄酒工业副产物（WB）中富含的花青素（Anthocyanins）开发pH响应型聚乳酸（PLA）薄膜。研究人员通过评估冻干与微波干燥对花青素活性的影响，发现冻干技术更利于色素保留；将花青素提取物（AE）以10%-70%比例掺入PLA基质后，薄膜机械强度随AE添加量增加而降低（76 MPa→7 MPa），但10% AE时仍保持60 MPa；不透明度显著提升（1.37→11.32），增强了显色响应灵敏度；热稳定性略有下降（Tg 60°C→54°C，Tm 156°C→~150°C）。该薄膜在酸碱性环境中呈现显著颜色变化，为食品新鲜度指示提供了可持续的智能包装解决方案。

　　

随着对可生物降解和智能包装材料的需求日益增长，农业工业副产物的高值化利用研究加速推进。葡萄酒工业副产物（Wine industry byproducts, WB）富含花青素（Anthocyanins）——一类具有卤色特性（halochromic）的天然色素，可作为食品新鲜度指示剂。本研究旨在通过掺入富含花青素的WB提取物，开发pH敏感的聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）基薄膜。作为高值化过程的一部分，研究人员还评估了WB的干燥动力学这一必要预处理步骤，以确定合适的干燥技术从而促进花青素回收。随后采用溶液浇铸法将花青素提取物（Anthocyanin Extracts, AE）以10%–70%的比例掺入PLA基质，并对所得薄膜的机械、热学、光学及pH响应特性进行系统表征。结果表明，冻干法比微波干燥更能保留花青素活性。机械强度随AE添加量增加而下降，从纯PLA的76 MPa降至70% AE时的7 MPa，而含10% AE的薄膜仍保持60 MPa。不透明度从1.37增加到11.32，增强了卤色显色可见性。热稳定性略有下降，玻璃化转变温度（T_g）从60°C移至54°C，熔点（T_m）从156°C降至约150°C。重要的是，复合薄膜在不同pH值下呈现明显颜色变化，尤其在碱性条件下响应更为显著。这些发现表明，将WB升级再造为PLA基卤色薄膜具有可行性，为智能食品包装应用提供了可持续的传统塑料替代方案。