天然色素与碳点构建的多色复合膜：色彩调控、性能表征及在食品防伪包装中的应用

为解决传统食品包装材料的环境污染和功能单一问题，研究人员开发了基于天然色素（花园子黄/蓝、苋菜红）和白色碳点(WCDs)的PVA-CMC多色复合膜。该材料兼具色彩指示(ΔE)、气体阻隔(O2透过率1.614×102 cm3/(m2·24h·0.1MPa))、抗氧化(ABTS清除率86.71%)和UV激发荧光防伪功能，成功应用于牛肉新鲜度监测(pH响应)和樱桃番茄保鲜(30天失重降低48%)。

　　

当彩虹遇上黑科技：能变色会防伪的智能食品包装膜

超市货架上五彩斑斓的食品包装背后，隐藏着两大行业痛点：石油基塑料造成的白色污染，以及单调的包装功能难以满足食品安全监测需求。更令人担忧的是，全球每年因食品变质造成的浪费高达13亿吨，而传统包装无法实时反映内容物新鲜度。面对这些挑战，吉林化工学院化学与制药工程学院的研究团队另辟蹊径，从栀子果实、蓝莓等天然原料中提取色素，结合前沿纳米材料碳点(CDs)，打造出一款会"说话"的智能包装膜。这项发表在《LWT》的研究，让食品包装从被动保护升级为主动监测的"智能卫士"。

研究人员采用溶液浇铸法制备PVA-CMC基膜，通过FT-IR、SEM、TG-DTA表征材料结构，利用CIE 1931色度系统量化薄膜色彩参数(L,a,b值)，并测试了机械性能(拉伸强度8.81 MPa)、气体阻隔性(O₂/H₂O)及抗菌性能(抑菌圈直径10-11.66 mm)。通过pH缓冲液实验和牛肉/樱桃番茄保鲜实验验证功能应用，最后用WCDs实现UV荧光防伪图案。

结构决定功能：当纤维素遇上聚乙烯醇

XRD显示CMC与PVA通过氢键形成半结晶结构(21.5°衍射峰)，TG-DTA证实复合膜热分解起始温度达240℃。SEM图像显示颜色均匀的致密结构，添加栀子黄(0.727 g/L)的薄膜在446 nm处透光率降低28.57%，而苋菜红膜(0.256 g/L)在535 nm处形成特异性光过滤。

不止于颜值的多彩薄膜

通过调配栀子黄/蓝与苋菜红的比例，获得覆盖CIE色度图红橙黄绿蓝紫全色域的薄膜。其中紫色膜(栀子蓝:苋菜红=6:1)在538 nm处出现特征吸收峰，绿色膜(栀子黄:栀子蓝=1:1)则呈现447/596 nm双吸收峰。膜不透明度随色素浓度线性增加，苋菜红膜(0.173 g/L)的Opacity值达2.075 A·mm^-1，较空白膜提升334%。

会变色的"食品侦探"

蓝莓花青素膜在pH 1-14区间呈现"红→紫→绿→棕黄"的渐变(ΔE=37.05)，成功监测牛肉贮藏过程中TVB-N值从11.2升至24.8 mg/100g的变质过程。在樱桃番茄保鲜实验中，栀子蓝膜使30天失重仅1.10g，较对照组降低48%。

隐形的安全卫士

通过调控WCDs涂布浓度(5-10 mg/mL)，在365 nm紫外光下显现预设荧光图案。细胞实验证实WCDs对HepG2细胞存活率无影响(88.1-99.6%)，且花青素膜在酸/碱变色后仍保持防伪功能。

这项研究突破了传统包装材料功能单一的局限，通过天然色素实现"一膜多用"：栀子黄/蓝提供稳定色彩和抗菌性(抑菌圈10.33 mm)，花青素构建pH响应系统，WCDs赋予荧光加密功能。特别值得注意的是，材料12天可完全生物降解，其氧气透过率(1.614×10² cm³/(m²·24h·0.1MPa))优于普通聚乙烯膜。未来通过开发更多天然色素组合和优化成膜工艺，这种智能包装技术有望重塑食品供应链的安全监控体系。