摘要
食品包装一度存在“包不离塑”的说法。而以塑料包装为代表的传统包装近年来引发了不少问题，比如环境污染问题，可再生资源耗竭问题以及食品安全相关问题。与此同时，随着国民食品安全意识的增强以及对于优质食品需求的增加都对食品包装提出了更新更高的要求，具有安全性高、可生物降解、来源更加广泛易得等独特优势的可食性材料则得到了人们的关注，使得可食用膜成为研究热点。而具有抗菌、抗氧化以及pH敏感性的花青素则则成为了可食用膜的首选指示性材料，用于制备功能性更加优越的可食用膜。 基于此，本课题首先挑选了9种成膜材料，即海藻酸钠（SA）、壳聚糖盐酸盐（CHC）、魔芋葡甘聚糖（KGM）、瓜尔胶（GG）、刺槐豆胶（LBG）、阿拉伯胶（AG）、大豆分离蛋白（SPI）、乳清分离蛋白（WPI）和酪蛋白酸钠（Cas-Na）。然后将它们单独或者共混成膜，通过多级筛选优化实验确定最佳的可食用膜配方，然后在此基础上，对作为天然指示剂的花青素的种类和添加量进行讨论，确定可视化可食用膜的最佳指示剂，然后将其应用于食品保鲜和新鲜度指示方面。具体研究结果如下： 1．可食性成膜材料的筛选 本文通过查阅大量文献及总结整理，分别从常用多糖类、蛋白类以及常用作增稠剂植物多糖胶中共选择9种可食性成膜材料进行单独成膜或者共混成膜实验，然后进行三次筛选实验（成膜性、外部感官评价及内部结构、综合性能评分法），结果发现SA和CHC不仅自身成膜性良好，而且与大多数物质共混也具有较好的成膜性。其中SA和CHC与GG、Cas-Na、WPI成膜的综合评分都很高，因此将对SA类4组膜（SA、SG、SC、SW）和CHC类4组膜（CHC、CG、CC、CW）进行后续优化实验。 2．可食用膜成膜条件的优化 首先对8组膜进行单因素实验。以甘油添加量、成膜材料比例、成膜材料添加量作为单因素，TS和E为评价指标进行分析。结果发现CHC类膜综合性能整体优于SA类膜，因此后续以CHC类的4组膜正交优化实验，以TS、E和WVP作为评价指标进行分析，最后进行验证实验确定最佳的成膜条件。结果如下：CHC膜的最佳成膜条件为CHC添加量为2.0%（w/v），甘油添加量为40%（w/w），此时TS为18.324MPa、E为38.925%、WVP为1.004×10-12g/(cm.s.Pa)；CG膜的最佳成膜条件为A1B2C2D2，此时TS为24.964MPa、E为44.725%、WVP为0.769×10-12g/(cm.s.Pa)；CC膜的最佳成膜条件为A2B1C2D3，此时TS为27.004MPa、E为50.172%、WVP为0.905×10-12g/(cm.s.Pa)；CW膜的最佳成膜条件为A3B2C1D3，此时TS为19.058MPa、E为46.914%、WVP为1.326×10-12g/(cm.s.Pa)。 3．可视化可食用膜的制备及结构表征 在最佳成膜条件的基础上，对作为天然指示剂的花青素的种类和添加量进行讨论。首先通过对蓝莓花青素、黑果枸杞花青素、桑葚花青素的颜色响应实验、稳定性实验及各项颜色参数表征，确定黑果枸杞花青素为最佳指示剂。然后对黑果枸杞花青素的添加量（0、0.25、0.50、0.75、1.0mg/mL）进行讨论，以膜的相关指标（TS、E、WVP）和花青素相关指标（DPPH自由基清除率、ΔE）进行综合评价，确定0.75mg/mL为黑果枸杞花青素的最佳添加量，而且可以发现CHC、CG、CC膜在添加黑果枸杞花青素后综合性能提升明显且优于CW膜。 然后对6组可视化可食用膜(CHC、CHC/G、CG、CG/G、CC、CC/G)进行性能测定及结构表征。结果发现添加花青素后对膜的机械性能和阻隔性能有所提高，膜的颜色明显改变，不透明度增加，透光率下降。由膜的扫描电镜图可以观察到，CHC类复合膜的微观结构比CHC膜更加致密紧凑，表面光滑平整。而且可以发现花青素的添加提高了复合物间的这种相互作用，傅里叶红外光谱图也显示了类似的结果。证明了成膜材料间、花青素与成膜材料间均具有很好的相容性。 4．可视化可食用膜在食品包装保鲜上的应用 将含有黑果枸杞花青素的3组可视化可食用膜（CHC/G、CG/G、CC）用于食品保鲜以及新鲜度指示实验中。由草莓涂膜保鲜实验可知，未涂膜的草莓在第1d已经开始出现腐烂现象，而涂膜后在第3-4d才开始出现腐烂现象。涂膜组不仅可以延缓草莓腐烂进程，还可以更好维持草莓的各项生理指标。新鲜度指示实验以肉类为主，可以发现随着保藏时间的延长，膜的颜色也随之发生了明显的变化，由红色或紫红色向蓝紫色转变，此时pH和菌落总数结果也显示肉类已经腐败变质，由此可以说明这3组膜可用于肉类新鲜度的可视化指示。而且可以发现经过涂膜的肉类在整个保藏期（9d）的pH和菌落总数都处于较低的水平，没有超过安全限制，空白组在第6d已经高于安全限值。 本文研究结果表明，各种成膜材料之间具有良好的相容性，而且制备的含有花青素的可视化可食用膜对不仅对各类食品具有保鲜的活性作用，还可以对肉类食品的新鲜度进行可视化指示。
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