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为解决传统食品新鲜度检测复杂、耗时等问题，研究人员开发含蓝莓花青素（BA）的 HPMC-κ- 卡拉胶 - 明胶（H-K-G-B）智能膜。该膜抗氧化性强，对 NH?敏感、pH 响应显色，还构建了智能手机检测平台，为智能食品包装提供新方案。
在食品储存与运输过程中，微生物活动和环境因素常导致食品品质受损，传统人工新鲜度评估方法操作复杂、耗时且成本高，难以满足现代需求。因此，开发精准实时的食品新鲜度监测系统至关重要。智能包装技术作为一种变革性解决方案，可通过实时视觉指标为消费者提供新鲜度、安全风险等信息。其中，pH 响应智能系统通过检测与食品腐败相关的 pH 变化，以颜色转变提供视觉新鲜度指标，具有重要应用潜力。然而，合成染料虽 pH 敏感性高但存在安全隐患，天然色素则因稳定性问题限制了实际应用。
为解决上述问题，国内研究人员开展了关于智能 pH 响应膜的研究，旨在开发一种基于天然蓝莓花青素的智能包装材料，实现对水产品新鲜度的无损监测。研究人员开发了一种含有蓝莓花青素（BA）的羟丙基甲基纤维素 -κ- 卡拉胶 - 明胶（H-K-G-B）智能膜，该研究成果发表在《Food Chemistry: X》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过扫描电子显微镜（SEM）观察膜的表面形态结构；利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和 X 射线衍射（XRD）分析膜的分子相互作用和结构；采用 DPPH 和 ABTS 自由基清除实验评估膜的抗氧化性能；通过测量不同 pH 缓冲溶液中膜的颜色参数（L*、a*、b * 值）和吸光度，研究膜的 pH 响应性；将膜置于含氨溶液上方，分析其对挥发性氨的颜色响应；在三文鱼保鲜实验中，测定 pH、总挥发性盐基氮（TVB-N）和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）等品质参数，并利用智能手机获取膜的图像，通过 Python 分析管道提取颜色信息。
3.1 膜的形态和结构分析
通过 SEM 观察发现，H-K-G 膜表面粗糙但致密，随着 BA 的加入，H-K-G-B 膜表面变得更光滑紧凑，表明 BA 改善了复合膜的相容性。FT-IR 分析显示，H-K-G 膜中形成了分子间和分子内氢键，BA 与 H-K-G 基质通过氢键结合。XRD 分析表明，BA 的添加对 H-K-G 基质的无定形结构影响很小，进一步证明了 H-K-G-B 膜的良好相容性。
3.2 膜的物理化学性质
抗氧化实验表明，BA 的加入显著提高了膜的抗氧化性能，H-K-G-B 8 膜的 DPPH 和 ABTS 自由基清除率分别达到 82.92% 和 86.44%。光阻隔实验显示，BA 的加入降低了膜的透光率，提高了紫外光阻隔效果。水蒸气透过率（WVP）测试表明，BA 含量增加使膜结构更致密，WVP 值降低，H-K-G-B 8 膜具有优异的水蒸气阻隔性能。机械性能测试显示，BA 的添加提高了膜的拉伸强度（TS）和杨氏模量，H-K-G-B 8 膜的 TS 为 5.85 MPa，杨氏模量为 24.05 MPa。溶胀率实验表明，BA 提供的亲水基团使膜的溶胀率提高，有利于捕获水溶性气体。降解实验显示，BA 促进了膜的降解，H-K-G-B 8 膜在 80 天的降解率为 23.16%。细胞毒性实验表明，H-K-G-B 膜的细胞存活率高于 96%，具有生物相容性。
3.3 膜的 pH 响应性和颜色稳定性
BA 溶液在不同 pH 条件下呈现不同颜色，其紫外 - 可见吸收光谱也随之变化，表明 BA 可作为 pH 响应的天然指示剂。H-K-G-B 膜在 pH 2.0-12.0 范围内呈现明显的颜色变化，H-K-G-B 8 膜的 ΔE 值与 pH 值（8.0-12.0）呈良好的线性关系（R2=0.9502）。颜色稳定性实验表明，H-K-G-B 膜在 4°C 和 25°C 下储存 14 天，ΔE 值均小于 1.0，低温下稳定性更好。
3.4 膜对挥发性氨的比色响应
H-K-G-B 膜对挥发性氨敏感，颜色随氨诱导时间变化，BA 含量越高，膜的氨敏感性越高，H-K-G-B 8 膜的氨敏感性最高达 32.79%，表明该膜可用于检测富含蛋白质食品腐败时释放的挥发性碱。
3.5 膜在三文鱼新鲜度监测中的应用
三文鱼储存实验表明，随着储存时间延长，TVB-N、pH 和 TBARS 值上升，H-K-G-B 膜的 ΔE 值与这些新鲜度指标呈极显著正相关。根据 TVB-N 阈值推导的 pH 阈值，可将食品新鲜度分为新鲜、中度变质和重度变质三类。H-K-G-B 8 膜对 TVB-N 和 TBARS 的检测具有高灵敏度和低检测限。
3.6 智能手机辅助的食品新鲜度检测
构建的智能手机检测平台，通过识别 H-K-G-B 膜的颜色信息，实现了对三文鱼新鲜度的可视化监测。RGB 值与 pH、TVB-N 和 TBARS 值均呈良好的线性关系，消费者可通过上传膜的图片快速获取食品新鲜度信息，辅助购买决策。
综上所述，本研究开发的 H-K-G-B 智能膜具有优异的机械性能、抗氧化性、pH 响应性和氨敏感性，可成功应用于三文鱼新鲜度监测。构建的智能手机检测平台实现了食品新鲜度的实时、无损检测。该研究为智能食品包装提供了科学有效的解决方案，有望在食品保鲜领域推广应用，对保障食品安全和推动可持续包装发展具有重要意义。
