一种KGM-花色苷膜及其制备方法与应用

本发明为食品包装膜领域，尤其涉及一种kgm-花色苷膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、食品包装在食品行业中至关重要，选取合适的包装是确保食品质量和新鲜度的关键。传统食用包装以石油衍生物为基础，具有难降解、机械性能差和污染大等缺点。为应对这一问题，基于天然聚合物，如如多糖、淀粉及蛋白质等，开发的可食用包装材料受到了广泛的关注。它们的使用可确保食品的完整性和安全性，能有效延长食品的货架时间，并防止了传统包装材料中的有害聚合物向食品中的迁移，从而降低了食品安全风险。

2、目前，kgm是使用最广泛的食品包装基质材料之一，它是一种天然的高分子可溶性膳食纤维，其分子链由d-葡萄糖和d-甘露糖残基按1:1.5或1:1.6的摩尔比以β-1,4-糖苷键链接聚合而成，主干链甘露糖的c3位置上含有β-1,3-糖苷键的支链结构，且32个糖残基上有3个支链，具有较高粘度、生物降解性和生物相容性，因此具有延长食品贮藏期的巨大潜力和潜在应用价值。但单独使用kgm开发的食品包装材料易溶于水，且具有机械性能、阻隔性能、抗菌及抗氧化活性差的劣势，尤其是无法及时反映出食品的新鲜指数。为解决这一问题，chang等对kgm进行双改性并引入纳米sio2形成复合膜结构，提高了其膜的力学性能、疏水性和抗氧化性。除对kgm改性外，也有学者报道可通过添加天然/合成聚合物来改善其膜的性能，如纤维素纳米晶须（cellulose nanocrystals, cnc）的加入能改善其膜的物理、机械和气体阻隔等性能。而将金银花叶提取物（hle）添加到kgm与明胶的复合食用膜中，能提升该膜的机械性能和抗菌能力。此外，抗菌型可食性涂膜已已在食品工业领域有应用，但单一的可食性涂膜不再能满足人们对食品保鲜的需求。因此，寻找抗菌、抗氧化和具有ph指示作用的多功能可食用涂膜是目前亟待解决的问题。

3、花色苷作为一类具有多种功能活性的天然产物，不仅具有抗氧化和抗菌能力，还能响应ph值呈现出相应的颜色。具体地，当体系ph<2时呈现红色；ph为3-6时体系由红色过渡到无色，当ph上升到7-8时体系颜色逐渐变紫；进一步ph升至8-10时体系则变为蓝色；而当ph>11时体系就变成黄色。基于上述颜色特征，zang等开发了一种基于明胶/聚乙烯醇基质和桑椹渣花青素提取物的ph指示膜，用于监测鲮鱼（cirrhinamolitorella）在储藏过程中的腐败情况，结果发现在24h观测期内，鲮鱼的ph因腐败产生了挥发性盐基氮（totalvolatile basic nitrogen, tvb-n）而升高，而改复合膜的颜色也随之而发生改变，且与tvb-n的改变呈现良好依赖性。zhai等也观察到了类似的结果，发现采用玫瑰茄花色苷作为指示剂，用于指示鱼肉的新鲜度变化，相关指示膜颜色也会随着鱼肉腐败程度的加深而由最初的红变逐渐转变为浅蓝色。需要注意的是，花色苷除作为ph指示剂外，还可用作为天然抗氧化剂和抗菌剂来防止食品成分氧化和微生物生长，以延长食品的保质期。例如，在壳聚糖/甲基纤维素的复合液中加入小果叶下珠花色苷制成食品包装膜，用来抑制食品中金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌的滋生。此外，sun等还发现桑葚花色苷的加入能提高kgm/壳聚糖复合膜的抗氧化活性，并且对大肠杆菌、金黄色葡萄球的抑菌活性展示出良好的抑制活性，从而延长了食品保质期。因此，花色苷不仅能够改善天然高分子材料膜的机械特性，并赋予其抗氧化和抑菌特性，还能够在食品储藏过程中改变自身颜色从而直观反映出食品的腐败情况，具有延长货物保质期和监测食品新鲜指数的潜力。

4、然而，不同植物来源的花色苷其组分存在较大差异，因此具有不同的ph敏感性、抗氧化能力和抗菌特性，这对开发含花色苷食品包装膜及其应用带来了巨大困难。因此，本研究以kgm作为基质，通过添加蓝莓花色苷（bba）、黑果枸杞花色苷（bwa）、蓝靛果花色苷（bha）和黑加仑花色苷（bca）制备四种kgm-花色苷膜，并研究所制薄膜的颜色特征、抗氧化和抑菌特性、以及机械特性，并开展傅里叶变换红外光谱和dsc热稳定性分析来探究kgm与各花色苷的结合机制，以期开发能够用于食品保鲜的kgm-花色苷膜。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种kgm-花色苷膜及其制备方法与应用，为解决现有技术中膜ph敏感性能弱，抗氧化能力弱，kgm食品包装材料抑菌效果不理想，膜抗外界冲击能力弱，无法实现实时监测食品新鲜度的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下方法：

3、本发明提供的一种kgm-花色苷膜的制备方法是：

4、s1：将蓝莓、黑果枸杞、蓝靛果和黑加仑成熟果采摘后放入真空冷冻干燥机干燥得到干果，将所述干果粉碎后得到浆果干粉；称取所述浆果干粉，置于三角瓶中，加入甲醇甲酸溶液，使用保鲜膜封住瓶口，置于室温及避光条件下重复浸提多次，将得到的浸提液进行合并后进行离心，去掉果渣、蛋白质以及多糖杂质，收集上清液即为各浆果花色苷提取物，将其置于-18℃冰箱避光保存备用；

5、s2：以xda-7hp为介质，依次以蒸馏水和40%乙醇水溶液为流动相进行梯度洗脱，对所述各浆果花色苷提取物进行分离纯化，收集乙醇洗脱液，经减压浓缩、真空冷冻、干燥后得到各浆果花色苷冻干粉；

6、s3：称取kgm粉末溶解在添加了甘油的蒸馏水中，在水浴锅中连续搅拌制备得到kgm乳液；

7、s4：将制备好的所述kgm乳液在60℃下水浴条件下继续搅拌0.5h作为膜基质；称取步骤s2中的所述各浆果花色苷冻干粉，配置成6mg/ml花色苷溶液，之后按照1ml：100g加入到所述膜基质中，充分搅拌混匀得到kgm-花色苷混合乳液；

8、s5：将所述kgm-花色苷混合乳液倒置于培养皿中使其平铺，并进行干燥，将所得样品中kgm的总含量保持为1.0g，得到kgm-花色苷膜。

9、优选的，所述将蓝莓、黑果枸杞、蓝靛果和黑加仑成熟果采摘后放入真空冷冻干燥机干燥得到干果，将所述干果粉碎后得到浆果干粉的步骤，包括：将蓝莓、黑果枸杞、蓝靛果和黑加仑成熟果采摘后放入真空冷冻干燥机干燥得到干果，将所述干果粉碎后通过80目筛收集筛余物，得到浆果干粉，将所述浆果干粉置于-18℃冰箱保存。

10、优选的，所述甲醇甲酸溶液的浓度体积比为98:2。

11、优选的，称取所述浆果干粉，置于三角瓶中，加入甲醇甲酸溶液，使用保鲜膜封住瓶口，置于室温及避光条件下重复浸提多次的步骤，包括：称取所述浆果干粉，置于三角瓶中，加入甲醇甲酸溶液，所述甲醇甲酸溶液的体积比为98:2，使用保鲜膜封住瓶口，置于室温及避光条件下浸提8h-10h，重复浸提3次后，将得到的浸提液进行合并。

12、优选的，所述将得到的浸提液进行合并后进行离心的步骤，包括：将得到的浸提液进行合并后，在4℃条件下3000g离心10min。

13、优选的，所述称取kgm粉末溶解在添加了甘油的蒸馏水中，在水浴锅中连续搅拌制备得到kgm乳液的步骤，包括：称取kgm粉末溶解在添加了甘油的蒸馏水中，所述甘油的含量为1%，在60℃的水浴锅中连续搅拌2h制备得到kgm乳液。

14、优选的，所述浆果花色苷冻干粉和所述膜基质的质量比为6:100。

15、优选的，将所述kgm-花色苷混合乳液倒置于培养皿中使其平铺，并进行干燥，将所得样品中kgm的总含量保持为1.0g，得到kgm-花色苷膜的步骤，包括：将所述kgm-花色苷混合乳液倒置于培养皿中，在35℃条件下干燥48h，将所得样品中kgm的总含量保持为1.0g，得到kgm-花色苷膜，并将所述kgm-花色苷膜在25℃、4.0%相对湿度下储藏备用。

16、本发明提供的根据前文所述的一种kgm-花色苷膜的制备方法所制备的一种kgm-花色苷膜。

17、本发明提供的根据前文所述的一种kgm-花色苷膜在延长食品保质期的活性包装膜和作为智能包装膜实时监测食品的新鲜度的应用。

18、本发明的有益效果体现在：本发明通过在kgm基质中添加不同的花色苷，成功制备了活性智能包装薄膜。由于花色苷与kgm之间相互作用形成氢键，提高了膜的ph敏感性能、抗氧化活性、抗菌能力及机械强度。因此，kgm-花色苷膜不仅可作为延长食品保质期的活性包装膜，还可以作为智能包装膜实时监测食品的新鲜度。