壳聚糖/结冷胶双层pH敏感比色指示膜对猪肉新鲜度的视觉监测

2024-08-08 06:06   美国  

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壳聚糖/结冷胶双层pH敏感比色指示膜对猪肉新鲜度的视觉监测

导  读

2024年8月,安徽农业大学蒋龙伟副教授等在国际Top期刊《Food Packaging and Shelf Life》 (Q1,IF: 8.5)发表题为“Bilayer pH-sensitive colorimetric indicator films based on chitosan/purple carrot extract and gellan gum/Mg-carbon dots for visual monitoring of pork freshness”的研究性论文。蒋龙伟副教授(共一)和刘颖竹教授共同为通讯作者,第一作者为23级在读硕士刘甜甜。

以壳聚糖(CS)负载的紫胡萝卜花青素(PCA)为内层指示层,以结冷胶(GG)负载的Mg掺杂碳点(Mg-CDs)为保护外层,通过层层自组装构建了pH敏感的双层比色膜。X射线衍射和扫描电镜分析证实了双层膜的成功制备和Mg-CDs的掺入。傅里叶变换红外光谱表明,Mg-CDs与薄膜基体形成氢键。热重分析表明,Mg-CDs提高了双层膜的热稳定性。此外,7 wt% Mg-CDs的加入使薄膜的水蒸气渗透性、氧气渗透性和拉伸强度分别提高了0.94倍、0.79倍和3.18倍。添加Mg-CDs作为活性剂后,膜的抗氧化和抗菌活性显著增强。光照实验表明,在GG-Mg-CDs层中添加7 wt%的Mg-CDs后,在可见光照射21天和紫外线照射72小时后,相对色变(S值)仅增加了2.76%和4.69%。这些含有PCA和Mg-CDs的双层膜具有良好的pH响应性和生物安全性。C-P/G-7%CD薄膜综合性能最好,能有效反映猪肉在贮藏过程中的新鲜度。因此,本研究对于开发用于监测食品智能包装中肉类品质变化的双层薄膜具有很大的潜力。


研究亮点

  • 研制了一种外层填充Mg-CDs,内层填充PCA的新型双层膜。

  • Mg-CDs提高了双层膜的防紫外线性能和稳定性。

  • 双层膜具有优异的物理性能、功能性和生物安全性。

  • 双层膜的pH响应色变和NH3敏感可见。

  • 双层膜在猪肉变质过程中呈现明显的颜色变化。


研究结论

  • 本研究通过层层自组装成功制备了C-P/GG和C-P/G-CD双层比色膜。SEM和XRD分析不仅验证了双层膜的成功制备,而且证明了薄膜基质与Mg-CDs的相容性。当Mg-CDs的添加量为7 wt%时,薄膜的整体性能最好,透气性、透气性和抗拉强度分别提高了0.79倍、0.94倍和3.18倍。此外,该膜的抗氧化能力为91.77%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制区分别从8.07 mm和9.43 mm增加到19.60 mm和22.17 mm。此外,随着Mg-CDs含量的增加,比色膜在可见光和紫外光下的颜色稳定性得到改善。含有Mg-CDs的双层膜也具有pH和氨敏感性。采用C-P/G-7%CD薄膜作为智能指标,监测常温和4℃下猪肉新鲜度的变化。薄膜的颜色由黄色变为绿色,肉眼可见。

  • 本研究开发的薄膜在肉类食品监测中显示出良好的应用前景,未来将进一步研究利用该薄膜监测其他肉类、水果、蔬菜和谷物产品的新鲜度和延长保质期的潜力。然而,智能食品包装目前主要是在实验室小规模制备,成本高。理想情况下,智能包装应该是可重复使用和易于回收的。因此,扩大食品包装的实际应用,开发安全、可持续的包装材料是我们未来研究的重点。此外,还需要进行细胞毒性和饲养研究来进一步评价所制备膜的生物安全性,这将是我们未来研究的重点。


图文赏析

图文摘要

方案. PCA提取、Mg-CDs合成及C-P/G-CD基双层膜的制备工艺

PCA的颜色响应和Mg-CDs的表征

薄膜的结构表征

薄膜的性能测试以及pH和NH3敏感性的表征

薄膜稳定性测试

薄膜在不同温度下猪肉的视觉监测试验

原文链接

https://doi:10.1016/j.fpsl.2024.101336



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