基于黑豆皮花青素的智能包装膜制备及其在食品保鲜监测中的应用研究

《Food Microbiology》：Preparation and application of black bean hull anthocyanin-based smart packaging film

本文报道了一种以大豆分离蛋白(SPI)为基质的智能包装膜，通过添加黑豆皮花青素、香兰素及三元疏水改性溶液（巴西棕榈蜡/纳米二氧化硅/聚二甲基硅氧烷），成功构建兼具疏水性与pH指示功能的活性包装体系。研究表明SPIB-60膜（含6%花青素）拉伸强度达17.77±0.65?MPa，较纯SPI膜提升约3倍，对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)具有显著抗菌性，并在pH?3-11区间呈现亮红至棕黄的视觉色变，可实时监测葡萄新鲜度。

　　

Highlight

本研究成功开发了一种基于黑豆皮花青素的智能包装膜系统，该体系以大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate, SPI)为基质，整合了花青素的pH响应特性、香兰素的抗菌功能以及三元疏水改性溶液（巴西棕榈蜡/纳米二氧化硅(SiO₂)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)）的防水性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对薄膜结构进行表征，证实香兰素和黑豆皮花青素已成功分子级嵌入SPI基质，形成结构均一、功能协同的复合薄膜。

表征分析

如Fig. 1A所示，纯SPI膜(SPIB-0)表面光滑且致密，而添加20%花青素的SPIB-20膜开始出现细微褶皱和不规则孔隙，截面呈现纤维状交织网络结构。随着花青素含量增加至60%(SPIB-60)，膜表面形成更为明显的微纳层级粗糙结构，截面可见多层堆叠的片层状排列，这种结构变化显著增强了薄膜的机械性能和功能整合度。

结论

本研究成功构建了一种集抗菌性、疏水性和pH指示功能于一体的智能包装膜系统。实验结果表明，黑豆皮花青素基智能包装膜具备优异的结构完整性、机械强度和功能响应性。该薄膜在pH?3-11范围内呈现从亮红色到棕黄色的显著色变，对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)表现出显著抗菌活性，并可有效应用于葡萄成熟度与保鲜状态的实时监测。