《Food Chemistry: X》：Preparation and characterization of pH-indicator films based on chitosan and whey protein incorporated with beetroot extract and nisin for quality monitoring of cooked chicken breast meat
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研究人员开发了一种用于熟鸡肉保鲜的活性pH响应膜。甜菜根提取物赋予了膜pH响应性颜色变化和抗氧化活性。含甜菜根提取物的膜显示出改善的强度和阻隔性能。含乳酸链球菌素的膜减少了鸡肉中微生物生长和总挥发性盐基氮（TVB-N）的积累。在冷藏储存期间，膜的颜色变化与pH
研究人员开发了一种用于熟鸡肉保鲜的活性pH响应膜。甜菜根提取物赋予了膜pH响应性颜色变化和抗氧化活性。含甜菜根提取物的膜显示出改善的强度和阻隔性能。含乳酸链球菌素的膜减少了鸡肉中微生物生长和总挥发性盐基氮（TVB-N）的积累。在冷藏储存期间，膜的颜色变化与pH和TVB-N变化一致。
塑料污染已引发对传统食品包装环境影响的广泛关注。全球约36%的塑料产量用于包装，85%的一次性塑料食品饮料容器最终被填埋或成为不当处理的废弃物。熟鸡胸肉在储存期间易受微生物生长、脂质氧化和理化品质劣变的影响，而常规新鲜度评估如pH、总挥发性盐基氮（TVB-N）和微生物计数均需实验室分析，限制了快速监测。比色膜提供了一种简单的视觉新鲜度监测替代方案。已有研究将天然色素和抗菌剂掺入生物聚合物膜，但在壳聚糖/乳清蛋白膜中同时实现pH响应和抗菌功能并用于熟鸡胸肉的研究仍较少。因此，研究人员开发了含有甜菜根提取物和乳酸链球菌素的壳聚糖/乳清蛋白膜，系统评价其结构、理化、机械、阻隔、抗氧化、抗菌及pH响应性能，并考察其在冷藏条件下对熟鸡胸肉的保鲜和新鲜度指示能力。该研究将食品保鲜与视觉监测相结合，有望减少食物浪费，支持可持续发展目标12（负责任消费和生产）。
研究人员制备了四种膜：壳聚糖/乳清蛋白（CW）、添加甜菜根提取物（CWB）、添加甜菜根提取物和0.5%乳酸链球菌素（CWBN0.5）以及添加甜菜根提取物和1.0%乳酸链球菌素（CWBN1.0）。结果表明，甜菜根提取物赋予膜pH响应性颜色变化和抗氧化活性，乳酸链球菌素提供抗菌活性，尤其对金黄色葡萄球菌。改性膜的抗拉强度和阻隔性能提高，但延伸性降低。冷藏储存期间，这些膜通过减少脂质氧化、微生物生长和TVB-N积累来维持熟鸡胸肉品质，且膜的颜色变化与肉pH和TVB-N变化一致，显示出视觉新鲜度监测的潜力。
在技术方法上，研究人员采用溶剂浇铸法制膜。甜菜根经干燥、粉碎后，用酸化乙醇提取并冻干得到提取物。膜液由壳聚糖（3.0% w/v）和乳清蛋白（3.0% w/v）等体积混合，加入甘油作增塑剂，并按配方加入甜菜根提取物（2.0% w/v）和不同浓度乳酸链球菌素（0.5%或1.0% w/v）。新鲜甜菜根和鸡胸肉购自泰国巴吞他尼府某超市。表征技术包括：UV-Vis光谱评估pH响应性，扫描电子显微镜观察微观结构，傅里叶变换红外光谱分析官能团，并测定厚度、颜色、透光率、不透明度、水分含量、水溶性、溶胀度、水接触角、水蒸气透过率、氧气透过率、拉伸强度、断裂伸长率等。抗氧化活性采用DPPH自由基清除法，抗菌活性采用琼脂扩散法。应用实验中，熟鸡胸肉用膜包裹后于4℃储存12天，定期测定pH、颜色、剪切力、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）、TVB-N和总活菌数（TVC）。
研究结果部分：
3.1 pH responsiveness of beetroot extract and films（甜菜根提取物和膜的pH响应性）：通过UV-Vis光谱和肉眼观察，甜菜根提取物在pH 1–14显示从红粉色到红紫色再到黄色的颜色变化，主要归因于甜菜色素中的甜菜红素和甜菜黄素。pH≥10时特征吸收峰显著下降，表明碱性条件下色素不稳定。含甜菜根提取物的膜在pH 2–14呈现类似响应，乳酸链球菌素未明显影响膜的视觉pH响应。
3.2 Film characterization（膜的表征）：
3.2.1 厚度和颜色：甜菜根提取物使膜厚度从140 μm略有增加至148–154 μm，但差异不显著。膜L*值显著降低，a*和b*值升高，呈更暗、更红和更黄的外观，ΔE值达34.86–39.41，颜色变化明显。
3.2.2 透光率和不透明度：甜菜根提取物使膜不透明度从12.47 mm
?1增至23.39–24.50 mm
?1，并显著降低280 nm和350 nm的紫外透射率，提供良好紫外屏蔽能力。
3.2.3 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：所有膜显示相似的酰胺I和酰胺II谱带；甜菜根提取物引起小波数偏移，乳酸链球菌素使酰胺II带从1557 cm
?1移至1547 cm
?1，但主官能团保留，表明极性基团环境变化但基质结构未被破坏。
3.2.4 扫描电子显微镜（SEM）：甜菜根提取物和乳酸链球菌素使膜表面粗糙度增加，但所有膜截面均保持紧凑连续，无裂纹、大孔洞或相分离。
3.2.5 水分含量（MC）、水溶性（WS）和溶胀度（SP）：与CW相比，CWB的MC、WS和SP略有下降（如MC从26.46%降至23.81–24.79%），但差异不显著；乳酸链球菌素无显著影响。
3.2.6 水接触角（WCA）：所有膜WCA均大于90°（96.47–101.26°），表面呈疏水性，配方间无显著差异。
3.2.7 水蒸气透过率（WVP）：甜菜根提取物使WVP从3.11×10
?9降至2.45×10
?9 g·mm·m
?2·Pa
?1·s
?1（p<0.05）；乳酸链球菌素使WVP回升至2.72–2.81×10
?9，但仍显著低于CW。
3.2.8 氧气透过率（OP）：甜菜根提取物使OP从4.95×10
?10显著降至1.90×10
?10 cc·mm·m
?2·Pa
?1·s
?1；乳酸链球菌素使OP数值回升至2.67×10
?10，但与CW和CWB差异均不显著。
3.2.9 机械性能：甜菜根提取物使拉伸强度（TS）从14.27 MPa显著增至20.85 MPa，断裂伸长率（EB）从54.85%降至46.13%；乳酸链球菌素使TS达到21.13–22.41 MPa，但与CWB差异不显著，表明其对机械性能的额外影响有限。
3.2.10 抗氧化活性：甜菜根提取物使DPPH自由基清除活性从37.22%显著提高至70.77%，乳酸链球菌素未带来额外抗氧化贡献。
3.2.11 抗菌活性：CW和CWB对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均无抑菌圈；CWBN0.5和CWBN1.0对金黄色葡萄球菌分别产生1.7 mm和4.7 mm抑菌圈，仅CWBN1.0对大肠杆菌产生3.0 mm抑菌圈，表明乳酸链球菌素的抗菌活性主要针对革兰氏阳性菌。
3.3 Application of films to cooked chicken breast meat（膜在熟鸡胸肉上的应用）：
3.3.1 pH：储存期间所有样品pH从6.09–6.12升至6.38–6.66；第12天未包裹对照最高（6.66），CWBN1.0最低（6.38），含乳酸链球菌素处理组的pH较低，与其较低的TVC和TVB-N一致。
3.3.2 颜色：膜包裹的鸡肉L*和a*值随时间变化，含甜菜根膜的样品出现轻微红色染色，提示色素可能迁移。膜本身的ΔE第12天达23.04–32.91，颜色变化与肉pH和TVB-N变化趋势一致，支持视觉新鲜度监测的可行性。
3.3.3 剪切力：所有样品剪切力随储存增加，但从第3天起膜包裹样品显著低于未包裹对照，表明膜有助于保持肉的嫩度，可能与减少水分流失有关。
3.3.4 TBARS：储存期间TBARS值上升，第9和12天含甜菜根提取物的处理组TBARS值（0.44–0.47和0.48–0.53 mg MDA/kg）显著低于CW（0.55和0.64 mg MDA/kg），表明甜菜根提取物有效抑制脂质氧化。
3.3.5 TVB-N：TVB-N值随时间增大，第12天CWBN1.0最低（13.72 mg/100g），显著低于未包裹对照（22.26 mg/100g），且与较低TVC一致，说明乳酸链球菌素减少微生物蛋白降解，延缓挥发性氮化合物积累。
3.3.6 微生物分析：总活菌数（TVC）从第6天起明显上升，第12天含乳酸链球菌素的两种膜处理组TVC显著低于对照，其中CWBN1.0最低，表明乳酸链球菌素抑制微生物增殖。
讨论部分指出，甜菜根提取物改善膜强度和阻隔性能可能与其同聚合物基质的非共价相互作用有关；乳酸链球菌素的亲水和离子化基团可能增加水蒸气透过率。膜抗菌活性主要针对革兰氏阳性菌，而革兰氏阴性菌外膜限制其作用。实际应用中，轻微红色染色表明色素可能迁移，会影响产品外观和指示剂可靠性。未来需评估迁移物安全性、长期稳定性、感官接受度及食品接触法规符合性，商业应用还需考虑规模化生产、成本、生物降解性和生命周期评估。
研究结论可翻译为：将甜菜根提取物和乳酸链球菌素掺入壳聚糖/乳清蛋白膜改善了功能性能。甜菜根提取物增强了抗氧化活性并实现了可见的pH响应颜色变化，而乳酸链球菌素提供了抗菌活性，特别是对金黄色葡萄球菌。改性膜还显示出更高的拉伸强度和阻隔性能，但延伸性降低。在冷藏储存中，这些膜通过减少脂质氧化、微生物生长和TVB-N积累，帮助维持熟鸡胸肉品质。含乳酸链球菌素的膜微生物数和TVB-N值更低，其中CWBN1.0在第12天数值最低。含甜菜根膜的膜颜色变化与肉pH和TVB-N变化一致，表明视觉新鲜度监测的潜力。这些发现支持甜菜根提取物和乳酸链球菌素作为熟鸡胸肉活性智能包装中互补功能性添加剂的潜力。在实际食品接触应用前，仍需进行迁移、长期安全性和膜稳定性及商业化规模可行性研究。
