蓝莓残渣花青素与藻酸盐基薄膜的深共熔溶剂设计：用于食品新鲜度监测的智能比色包装开发

本文创新性地利用深共熔溶剂（DES）从蓝莓加工残渣中提取花青素，并作为增塑剂开发具有pH响应特性的智能包装薄膜。研究表明，胆碱氯化物:甲酸（2:1）DES提取效率达230.34 mg/L，所制薄膜机械强度0.24 MPa，水蒸气透过率0.0026 g·mm/m2·h·kPa，可实时监测肉类腐败（24-48小时显色变化），为食品废弃物升级回收和绿色包装提供新策略。

　　

Highlight

本研究开创性地利用深共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents, DES）的双重功能——既作为蓝莓残渣花青素的高效提取剂，又作为生物可降解薄膜的增塑剂，开发出具有比色响应特性的智能包装材料。

Chemicals

实验采用胆碱氯化物（Choline Chloride, CC, >99.9%）作为DES的氢键受体（HBA），甲酸（Formic Acid, FA）、柠檬酸（Citric Acid, CA）等作为氢键供体（HBD）。抗氧化测试使用DPPH•自由基，薄膜基质为海藻酸钠（Sodium Alginate, SA）和壳聚糖。

Extraction process

通过参数优化发现，胆碱氯化物:甲酸（2:1）DES在25°C、30分钟、固液比1:3条件下提取效率最高（230.34 mg/L）。与传统酸化甲醇（MeOH）相比，DES提取的花青素虽热稳定性稍逊（25°C保存72小时保留率~85%），但抗氧化活性相当（IC₅₀ 61.07 vs. 58.65 mg/mL）。

Conclusion

DES基薄膜展现出卓越的pH响应特性：从酸性环境的鲜红色（pH 1, a* = +23.65）到强碱性环境的蓝绿色（pH 14, a* = ?2.53）。实际应用中，该材料能在24-48小时内通过颜色变化精准指示鸡肉、虾和牛肉的新鲜度，机械性能（0.24 MPa抗拉强度）和阻水性（0.0026 g·mm/m²·h·kPa）均满足食品包装需求。

CRediT authorship contribution statement

作者贡献声明：Yanjin Su负责实验设计与数据分析，Nayrim Brizuella Guerra撰写初稿，Rondinelli D. Herculano参与方法学指导，Cassamo U. Mussagy统筹课题设计与论文修订。

Funding

研究获ANID/FONDECYT 1250170和FAPESP（2023/17448-6）资助，作者感谢CNPq（15073/2024等）和UNESP的奖学金支持。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。