用于猪肉新鲜度视觉监测和延长保质期的纳米二氧化硅复合指示膜的理性设计

《Food and Bioprocess Technology》：Rational Design of Nano-Silica Composite Indicator Films for Visual Monitoring of Pork Freshness and Shelf-Life Extension

本研究的智能包装膜采用HPMC/Zn-Alginate复合基体，整合龙眼皮花青素作为pH敏感染料，经化学气相处理并添加纳米二氧化硅/硬脂酸疏水层，显著提升水阻性和UV屏蔽性（接触角116.9°）。膜体对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率达99.99%，机械强度达33.3 MPa，水蒸气渗透率降低至0.33×10?11 g/m·s·Pa。实测猪肉包装6天出现紫色转绿色显色（pH和TVB-N值升高），至第9天包装组TVB-N值（49.57 mg/100g）仍低于对照组（51.4 mg/100g），验证其保鲜效能。

　　

摘要

本研究开发了一种新型多功能智能包装薄膜，旨在提升食品的新鲜度并具备检测氨气的能力。该薄膜采用羟丙基甲基纤维素（HPMC）和海藻酸锌（ZA）制成，并添加了火龙果皮中的花青素（DE）作为pH敏感染料。在HPMC/ZA/DE薄膜表面均匀旋涂了一层由硬脂酸和纳米二氧化硅（0.2克SiO?溶于1.5毫升溶液中）组成的疏水层，随后通过化学气相处理进一步改良以提高其防水性能。所得到的HPMC/ZA/DE/SiO?薄膜表现出优异的物理性能：高水接触角为116.9°，显示出强烈的疏水性和有效的紫外线屏蔽效果。该薄膜具有显著的抗菌活性，对大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抑制率达到了99.99%。机械测试表明，其拉伸强度（33.3 MPa）优于未经改性的对照薄膜，且水蒸气透过率（0.33×10?11克/米·秒·帕）更低。在实际应用中，用这种智能薄膜包裹的猪肉样品在4°C下储存了6天。第6天时观察到颜色从紫色变为绿色，这表明pH值和TVB-N（总挥发性氮）水平升高，表明食品开始变质。具体而言，第9天时，包装猪肉的TVB-N值为49.57毫克/100克，而对照组达到了51.4毫克/100克，从而证实了该薄膜的抑腐效果。这项工作为开发智能活性包装提供了一种有前景的策略，并展示了其在保护多种易腐食品方面的潜力，不仅限于猪肉。