基于甲基纤维素改性聚乙烯醇指示膜的制备、表征及对南美白对虾的鲜度指示

黄佳茵，周雅琪，陈美玉，李 苑，吴甜甜，胡亚芹,*

（1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，智能食品加工技术与装备国家地方联合工程实验室，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，南方果蔬保鲜技术集成科研基地，浙江省健康食品制造与品质控制国际合作基地，浙江 杭州 310058；2.浙江大学馥莉食品研究院，浙江 杭州 310058；3.浙江大学宁波研究院，浙江 宁波 315100）

随着消费观的转变，大众在食品鲜度的高要求对食品安全检验提出了巨大考验，涉及食品流通的多方角色亟需通过快速无损的检测手段获得产品信息，可将食品鲜度可视化的智能包装因此受到广泛关注[1]。

鲜度指示膜作为智能包装的一种，由指示剂和基材两个部分组成。大量研究利用合成色素如溴甲酚绿[2]等作为指示剂，但研究发现单一指示剂变色范围窄，对中间态腐败等级的颜色过渡不明显。Chen Huizi[3]和Nopwinyuwong[4]等的研究结果表明，复配指示剂具有更好的指示效果。因此，为提高变色效果，考虑到现已有关于溴甲酚紫和甲基红作为单一指示剂进行鲜度检测的报道[5-6]，本研究选择将价格低廉、易获得的二者复配制备指示剂，其具备鲜度可视化的可能，但目前鲜有将它们混合的文献研究。

目前，以定性滤纸为基材的合成色素指示膜研究较为广泛，但色素与滤纸的结合方式主要为物理吸附，难以保证稳定结合[3,7]。考虑到以天然可降解大分子作为基材是近来天然色素指示膜的热点，本研究创新性地将合成指示剂与大分子物质进行结合，以期通过更为紧密的结合得到更优性能。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）具良好成膜性能，但其富含大量裸露羟基的结构特点，易造成极差的耐水性能[8]。共混改性是改善聚合物性质的常用方式，纤维素作为生物相容性佳的物质，其分子链上羟基可与PVA产生氢键作用，降低活性羟基含量，提升耐水性等性能。葛鑫等[9]研究表明其制备的PVA-微晶纤维素复合膜具良好疏水性；Peresin等[10]研究同样表明PVA和纤维素可通过产生强烈相互作用获得优异性能。因此，来源广泛、价格低廉且在食品领域普遍认可的甲基纤维素（methyl cellulose，MC），作为一种纤维素衍生物，其分子链上同样富含大量羟基，可与PVA产生紧密结合，从而改善指示膜特性。然而目前鲜见有关于MC改性PVA的报道。

伴随食品的腐败，机体释放出的挥发性胺与指示膜中的水分反应产生OH-，从而改变环境酸碱度，指示剂在感应到酸碱度的变化后颜色发生改变。因此，在腐败过程中易释放大量挥发性含氮化合物的水产品，可作为指示膜鲜度检测对象。Mo Rijian等[2]成功制备溴甲酚绿指示膜并应用于鱼块鲜度检测；何华鹏等[6]制备溴甲酚紫复合膜对青鱼进行检测，其颜色伴随腐败呈由黄到紫的变化。此外，也有以天然色素如花青素[11]、茜素[12]为指示剂制备的指示膜应用于带鱼、虹鳟鱼片等水产品检测的报道。但相较于合成色素而言，天然色素获得方式较为繁琐。近年来有关鲜度指示膜应用于水产品的研究表明，由于指示剂特性各不相同，其检测阈值和适用的检测对象均存在差异，在实际研究中，应就具体指示膜对某种水产品的检测效果进行具体分析，而目前鲜有关于甲基红复配溴甲酚紫指示膜应用于南美白对虾鲜度检测的研究。

本研究以MC共混改性PVA为基材，溴甲酚紫和甲基红为混合指示剂制备指示膜。比较不同基材配比对指示膜物理性能及检测性能的影响，并将性能最优的指示膜以指示标签的形式应用于南美白对虾的鲜度检测，旨在为其实际应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活南美白对虾（Penaeus vannamei），单只质量为（12±1）g，养殖于舟山海域，购于浙江省杭州市骆家庄农贸市场。

溴甲酚紫、甲基红、PVA、MC 国药化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

MCR302智能型高级旋转流变仪 上海安东帕商贸有限公司；AVA TAR370傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）仪 美国Thermo Fisher公司；SU-8010扫描电子显微镜 日本日立公司；OCA20视频接触角测量仪 德国DATAPHYSI公司；UV-2600紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；PARAM XLW(M)智能数字拉力分析仪 济南兰光机电技术有限公司。

1.3 方法

1.3.1 指示膜的制备

采用流延浇铸法制备基材质量分数为4%的指示膜，选择m（PVA）∶m（MC）＝1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1 5 种比例。将PVA加入100 mL蒸馏水，于75 ℃水浴加热并搅拌至溶解，随后加入MC，室温下磁力搅拌2 h，得PVA-MC膜液。取溴甲酚紫及甲基红粉末，分别溶于无水乙醇得5 g/L指示剂溶液，选择溴甲酚紫和甲基红溶液按3∶2（V/V）比例混合，得显色效果佳的复配指示剂溶液。取4 mL复配指示剂溶液，加入PVA-MC膜液，继续搅拌1 h，调节pH值至5.0，得指示剂体积分数为4%的成膜溶液。超声去泡后，取20 mL膜液倒至培养皿（d＝9 cm），置于35 ℃烘箱12 h成膜。揭膜后，避光贮存。将m（PVA）∶m（MC）比例为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1的5 种配比指示膜标记为X1～X5，以相同的方法制作的PVA指示膜为对照；以同法制备未添加指示剂的PVA/MC复合膜（m（PVA）∶m（MC）＝1∶1）用于FTIR表征及透光率测定，标记为PVA/MC。

1.3.2 指示膜结构表征

1.3.2.1 流变学特性测定

利用流变仪在25 ℃、剪切速率扫描范围0～200 s-1条件下观察黏度与切速率关系；在频率1 Hz、剪切力1.00%、温度25 ℃、保温时间45 min条件下，测定弹性模量（G’）和储能模量（G”）。

1.3.2.2 FTIR图谱测定

将指示膜各组分、PVA/MC复合膜及鲜度指示膜（X3）进行FIIR表征。膜干燥后于FTIR仪在透射模式下扫描红外光谱，波数范围4 000～500 cm-1，分辨率2 cm-1。

1.3.2.3 微观结构观察

取干燥膜经真空溅射喷金处理后，利用扫描电子显微镜观察其表面微观形貌并拍照。

1.3.3 指示膜物理特性测定

1.3.3.1 厚度及机械性能测定

用外径千分尺测量厚度，每张膜随机取6 个点，计算平均值，单位为μm；参照支雅雯等[13]的方法，测定拉伸强度（tensile strength，TS）和断裂伸长率（elongation at break，EB），将膜剪成80 mm×10 mm，初始夹距40 mm，拉伸速率25 mm/min，分别按照公式（1）、（2）计算TS及EB，平行4 次实验。

式中：F为拉伸过程最大力/N；S为有效受力面积/mm2；L1为断裂时膜长度/mm；L0为初始长度/mm。

1.3.3.2 疏水性能测定

将质量为m1的膜放置于鼓风干燥箱，设置温度为105 ℃，烘干至质量不再变化，测得质量为m2，按照公式（3）计算水分质量分数；将膜干燥后裁剪成1 cm×4 cm大小放置于视频接触角测量仪测定水接触角，测试介质为蒸馏水，设置液滴量为3.5 μL。

1.3.3.3 阻隔性能测定

将膜裁剪后放入比色皿，贴于皿壁，利用紫外-可见分光光度计在300～750 nm波长范围内进行光谱扫描，测定透光率；将膜包覆于盛有20 mL蒸馏水的50 mL小烧杯口，室温下放入含有硅胶的干燥器，每隔2 h称质量，共称取6 次，按公式（4）计算水蒸气透过率（water vapor permeability，WVP）。

式中：WVP为水蒸气透过率/（g/（m·s·Pa））；Δm为测定时与2 h前的质量差/g；d为厚度/mm；S为膜的有效面积/m2；Δp为膜两侧压强差（3 179 Pa）；t为时间（7 200 s）。

1.3.4 指示膜检测特性的测定

1.3.4.1 pH值响应能力

将膜裁剪为4 cm×4 cm正方形，浸没于pH 3～10的缓冲溶液，静置5 min，于标准光源下拍照，并提取图像特征信号CIELab，以初始色泽值为对照，按公式（5）计算总色差值（ΔE）。

式中：ΔL、Δa、Δb分别表示与初始亮度值、红绿值、黄蓝值的差值。

1.3.4.2 颜色稳定性

将膜放入聚乙烯自封袋中，分别贮藏于4 ℃和25 ℃，每2 d进行颜色指标（L、a、b值）采集，以第0天为对照，按公式（5）计算色差值表征颜色稳定性。

1.3.5 指示膜在南美白对虾鲜度检测的应用实验

本研究中将指示膜作为指示标签贴附于包装材料，进行鲜度检测的应用。将指示膜裁剪成1 cm×1 cm大小，贴于培养皿顶部内表面，取1 只虾放入，且不与指示膜直接接触，于4 ℃冰箱贮存10 d，每2 d测定相关指标；参照Ezati等[12]的方法测定pH值；根据GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》测定总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量。

1.4 数据统计分析

实验至少设3 次平行，使用SPSS 22.0软件进行数据分析，结果以平均值±标准差表示，利用单因素方差分析进行显著性差异分析，P＜0.05表示差异显著。利用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 成膜溶液流变学特性表征结果

图1 成膜溶液的静态流变学特性（A）和动态流变学特性（B）Fig.1 Steady (A) and dynamic (B) rheological behavior of film-forming solutions

成膜溶液静态流变学特性如图1A所示，伴随着剪切速率的增加黏度下降，符合非牛顿流体的特点[14]，表明膜液具良好成膜性。张利铭[15]和Glusac[16]等的研究同样得到成膜液剪切稀化的结果，分析是由于受剪切力影响，分子间缠结点解开，分子沿流动方向运动。对照组黏度最低，表明其体系内分子所受束缚最小，这是由于没有MC的辅助，PVA和指示剂的结合较为松散。此外，X1黏度最大，表明拥有更低的假塑性，体系内聚合物分子运动受限，形成有序网络结构[17]。

利用动态流变学特性进一步探究各组分相互作用，结果如图1B所示。低频率时，G’＜G”，随着频率的增加，G’增长速率逐渐超过G”，从而在某个位置呈现交点，这是典型聚合物溶液缠结行为[18]，表明各相混合均匀。比较各组，X1交点出现在更低频处，反映该体系内MC和PVA的分子间氢键作用更为强烈，缠结能力更强。相比之下，对照组交点出现在更为高频的位置，表明复合膜体系内虽产生一定的缠结行为，但程度不如其他组强烈。

2.2 膜的FTIR图谱

图2 指示膜成分及指示膜FTIR图谱Fig.2 FTIR spectra of indicator films

如图2所示，PVA的FTIR图谱在3 423 cm-1处存在一个较宽的—OH伸缩振动峰，表明含大量氢键，加入MC后，该吸收峰位移至3 446 cm-1处，这是新氢键的形成和不同基材间氢键强弱差异造成的波数改变[19]，而指示膜中较窄的吸收峰可表明MC与PVA分子链上的羟基结合，进而破坏了PVA晶型结构。PVA和MC分别在1 092 cm-1和1 061 cm-1处存在明显的—C—O特征吸收峰，在指示膜中，对应峰位移至1 063 cm-1处，证明复合体系内有新分子间作用力形成。MC在2 933 cm-1处的特征峰为—CH2伸缩振动峰，而在指示膜复配体系中，该特征峰位移至2 936 cm-1处，表明新氢键的形成。比较PVA/MC复合膜、指示膜及指示剂谱图，指示剂的引入不会对成膜基材的特征峰及成膜基材间的相互交联产生明显影响。FTIR结果表明，成膜体系内各组分主要通过分子间作用力产生氢键相互影响，且复配后化学组分并未发生改变。

2.3 膜的微观结构

图3 指示膜表面扫描电子显微镜图（×1 000）Fig.3 Scanning electron micrographs of surface of indicator films (× 1 000)

如图3所示，对照组表面光滑平整，表明复合膜体系内PVA和指示剂的极高的相适性，且能通过氢键的形成构建紧密网状结构。加入MC后，除极个别指示膜表面引入少量孔隙外（X5），大部分指示膜均拥有较为平滑的表面，表明溴甲酚紫和甲基红能均匀分布于膜表面，未产生肉眼可见的分离，上述结构表征结果相一致，可体现体系内各组分间具有高相容度。赵晓彤等[20]的研究结果同样表明PVA和纤维素之间具有高相容性，其表示纳米纤维素的填充作用可改善大豆分离蛋白/PVA/纳米纤维素复合膜结构，使得膜结构更为光滑平整。

2.4 膜的厚度及机械性能

表1 指示膜厚度和机械性能Table 1 Thickness and mechanical properties of indicator films

膜厚度与基材密切相关[21]，其大小会直接影响膜的相关物理特性。表1表明，引入MC后，厚度显著增加（P＜0.05）。TS与物质晶型和分子间氢键作用力有关[22]，MC的加入可大幅提升复合膜的TS，可能是由于MC与PVA之间紧密氢键网络的形成。伴随着MC占比的增加，TS逐渐增大，由X5的（51.84±5.00）MPa增至X1的（65.36±4.29）MPa，分析是由于当MC占比增加到一定程度时，自身会发生聚集缠绕，从而与PVA结合产生更为牢固的结构。EB可反映材料的柔软性能，MC的引入显著降低了复合膜的EB，X1～X5的EB较对照组分别降低91.11%、92.23%、90.02%、89.19%和48.09%，其中PVA占比最多的X5具有最高的EB，表明PVA是一种极具柔性的材料，加入MC后可在一定程度上提升复合体系的刚性，分析可能是由于MC与PVA之间产生强烈相互作用，缩短分子间的距离，使体系内分子结构更为紧密[23]，导致EB降低，柔性下降。何神涛等[24]比较不同比例共混的PVA/丁二酸酯淀粉复合膜发现，过多的PVA会降低膜力学性能，与本研究结果一致，分析可能与较为疏散的结构体系有关。

2.5 膜的疏水性能

水分质量分数可表征材料与外界水分接触的能力，其值越高，膜疏水性能越差。如表2所示，随着PVA添加量的增加，指示膜水分质量分数呈现先下降后上升的变化趋势，分析最初的下降可能是由于少量PVA可提供更多水分通道。水接触角作为衡量材料表面润湿参数的指标，其角度越大，表明润湿性越差，材料疏水性能越强。MC的引入将水接触角大小由对照膜的18.10°增加至43.96°～57.30°，表明可大幅提升疏水性能，与水分质量分数的评价结果相吻合。葛鑫等[9]的研究结果同样表明纤维素在改善PVA疏水性方面有显著作用，分析与微结构有关。MC所含的大量羟基可与PVA通过氢键结合，构建紧密有序的网络，缩短分子间距离，减少PVA中活性亲水基团的暴露，从而降低复合膜结合水的能力。

表2 指示膜含水率和水接触角Table 2 Moisture contents and water contact angles of indicator films

2.6 膜阻隔性能

图4 指示膜透光率（A）和MVP（B）Fig.4 Light transmission properties (A) and water vapor permeability (B) of indicator films

透光率的大小可用来反映复合膜体系内共混各相的相容性，透光率越小，光阻隔性能越强，良好的紫外阻隔性能可在一定程度上保护食品免受光照干扰。首先，对成膜基材的透光率进行探究。如图4A所示，未添加指示剂的PVA/MC复合膜透光率最高，这与二者极高的透明度有关。当加入指示剂后，透光率明显下降，这是由于溴甲酚紫和甲基红复配指示剂具有较深的色泽，表明该指示剂的引入可提升指示膜的紫外屏障特性，指示膜的光阻隔性能主要由指示剂的性质所决定。其次，比较对照组和各实验组，引入MC后，透光率明显降低。分析可能是由于MC的加入使PVA原始结构遭到破坏，光散射在非晶区及晶区界面产生，光通路进而发生改变[25]，表明网络结构的变化可改善复合膜光阻隔性能。Lee等[26]的研究同样表明，引入双醛纤维素后PVA基复合膜的透光率有略微降低，其认为这与二者在体系内的均匀分散有关。

WVP可表征复合膜对水分的阻隔性能。由图4B可知，WVP与MC添加量呈反比，X1的WVP最低，仅为（1.66±0.22）×10-8g/（m·s·Pa），这是由于此时MC的大量存在会降低PVA活性亲水基团的含量；而X5体系内亲水性PVA占较大比重，易溶胀造成疏松结构，进而使得水分容易通过，使得WVP达到最大值（2.13±0.04）×10-8g/（m·s·Pa）。同时，MC的引入也会显著改善复合膜的水分阻隔性能，这与疏水性能结果相一致。分析是由于MC与PVA的紧密结合，会在体系内部搭建紧致有序的结构网络，从而阻碍水分扩散通路，降低通过速率[27]。

上述研究结果表明，指示膜结构特性与物理特性间存在着一定的关联。紧密有序网络结构的构建，可通过形成强烈的分子间作用力，提升机械性能，改善疏水性能，同时增强阻隔性能，进而有助于指示膜拥有优异的物理特性。

2.7 膜的pH值响应能力

灵敏的pH值响应能力是指示膜必备条件之一。如表3所示，随着pH值的增加，L、a、b值整体呈下降趋势，指示膜呈现由红橙到紫再到黑的变化过程。这是由于溴甲酚紫和甲基红在环境酸碱度发生变化的过程中会参与质子传递，分子轨道的不同能级可造成吸光性质的差异，从而呈现颜色差异[28]。通常认为当色差值ΔE大于5时，该颜色变化可被肉眼读出[29]。本研究中，在水产品腐败pH值集中变化区（6～8），5 组指示膜ΔE均大于5，表明新鲜到腐败的差异可由指示膜颜色肉眼识别。其中，拥有最优物理特性的X1在该区间（pH 6～8）ΔE变化最大，表明良好的物理性能有助于指示剂显色特性的保护，从而提升指示膜检测性能。

表3 指示膜的pH值响应能力Table 3 pH response of indicator films

2.8 膜的颜色稳定性

图5 指示膜在25 ℃（A）和0 ℃（B）贮存过程中的颜色稳定性Fig.5 Color stability of indicator films during storage at 25 (A) and 4 ℃ (B)

颜色稳定性对指示膜在判别水产品鲜度的实际应用中至关重要，本研究中，利用指示膜在不同贮藏时间与贮藏第0天的色差值（ΔE）可表征其在较长贮藏时间内的颜色变化，实现对指示膜稳定性的评价[1,30]。随着贮藏时间的延长，各指示膜ΔE均逐渐增加，暗示颜色稳定性的下降，这可能与指示剂的氧化分解有关。低温环境贮存可更好地保护其稳定性，表明指示剂易受热影响。如图5所示，基材配比不同的各指示膜稳定性在同等贮存条件下不存在明显差异，这是由于颜色稳定性主要与指示剂相关。Merz等[31]的研究结果同样表明，其制备的花青素指示膜颜色稳定性主要由花青素含量决定。通常而言，水产品鲜度在冷藏和常温贮存条件下可分别维持0.5 d和7 d，图5表明，在远超于鲜度维持时间的贮藏末期，ΔE均小于5，表明制备的指示膜具较高颜色稳定性。邹小波等[1]制备的花青素/壳聚糖/PVA指示膜颜色稳定性低于本研究，一方面是由于花青素易降解；另一方面则与体系结构有关。指示膜的高稳定性可侧面表征各组分的高结合度，如结构表征所述，指示剂可均匀地嵌入由成膜基材组成的网络结构，使其与外界的接触受阻，进而降低变性能力。此外，良好的物理特性能为膜体系创造相对稳定的环境，使保护指示剂不受破坏，提升了颜色稳定性。

2.9 指示膜在南美白对虾鲜度检测中的应用结果

基于上述指示膜性能比较，选择X1指示膜进行南美白对虾鲜度检测的应用探究。如图6所示，贮藏8 d时pH值显著增加至7.73±0.01（P＜0.05），此时品质可明显区别于新鲜样，标记为完全腐败，且通常认为当pH值大于7.7时，水产品不可食用。TVB-N含量可作为水产品鲜度的评价指标，根据其含量可将鲜度等级划分为一级鲜度（＜15 mg/100 g）、二级鲜度（15～20 mg/100 g）、三级鲜度（2 0 ～3 0 m g/1 0 0 g）和完全腐败（＞30 mg/100 g）[32]。贮藏第4天，南美白对虾TVB-N含量上升至（28.23±4.04）mg/100 g，对应三级鲜度，随后TVB-N含量持续增加，到6 d时已增至（48.07±2.02）mg/100g，超出可食用标准。上述两个化学指标评价结果并不完全相同，是因为TVB-N可直接由含氮化合物降解产生，而该反应速率较快。因此，将pH值和TVB-N含量这两个化学指标进行结合，而非依靠单一指标进行判断，可更全面准确地评价鲜度。贮藏前2 d，南美白对虾pH值较低，TVB-N含量小于10 mg/100g，可认为处于一级鲜度；到贮藏中期（4～6 d），pH值和TVB-N含量均快速上升，虽TVB-N含量已达腐败标准，但pH值仍远低于腐败标准，因此可认为处于二级鲜度；贮藏末期（8～10 d），pH值和TVB-N含量均已超过可食用标准，可认为已完全腐败。综上所述，将4 ℃贮藏下的虾鲜度划分为3 个等级：0～2 d，一级鲜度；4～6 d，次级鲜度；8～10 d，完全腐败。

图6 南美白对虾pH值和TVB-N含量变化Fig.6 Changes in pH and TVB-N content of P.vannamei during storage

图7 指示膜对南美白对虾鲜度指示应用结果Fig.7 Application of indicator films in freshness monitoring of Penaeus vannamei

图7为将指示膜应用于虾后的鲜度检测实拍图。未放置南美白对虾的空白组在贮藏期间并未发生明显视觉变化，表明指示膜的颜色变化是由于虾腐败挥发物质释放所致，而非指示剂自身变化。比较指示膜在不同时间的颜色，0～2 d为鲜艳红褐色，为一级鲜度；4 d时，指示膜颜色转为紫褐色，此时TVB-N含量超过一级鲜度标准；8 d时，指示膜呈现为黑色，TVB-N含量达到（60.90±7.00）mg/100 g，pH值为7.73±0.01，表明完全腐败。需要注意的是，虽然指示膜颜色可以明显区分新鲜（0～2 d）和腐败（4～10 d），但由于4 d之后的指示膜颜色较深，其颜色变化难以从图片中直观感知。因此，需对颜色及化学指标进行数据分析，进一步探究二者的关联。

表4 指示膜用于南美白对虾鲜度检测的颜色变化Table 4 Color changes of indicator films when applied in shrimp freshness monitoring

表4为X1指示膜的颜色指标变化，随着贮藏时间的延长，L、a和b值逐渐下降，ΔE则呈现上升趋势，其变化与指示膜的pH响应行为一致。差异显著性分析表明L、a值和ΔE在不同鲜度等级区间存在显著差异（P＜0.05），证实利用指示膜颜色对鲜度进行区分的可行性。Pearson相关性分析结果表明，L、a与ΔE化学评价指标均显著或极显著相关（表5）。此外，对ΔE和pH值、TVB-N含量分别进行线性回归拟合，所得到的高决定系数（R2＝0.855 2/0.896 8）表明指示膜判别与化学指标评价结果相一致（图8）。综合以上分析，可将指示膜颜色与鲜度等级进行关联，即红褐色为一级鲜度，紫褐色为次级鲜度，黑色则为完全腐败。比较孟令伟等[33]制备的溴甲酚紫指示膜在猪肉鲜度检测中呈现由黄到紫的二元变色，以及Dong Huilin等[34]以萘醌染料为指示剂在虾鲜度检测中从红到紫的变化，可发现相较于单一指示剂简单的颜色变化，本研究采用的复配指示剂可呈现多级鲜度的判别，实现对食品鲜度的实时监控。Chen Huizhi等[3]制备的甲基红溴百里酚蓝指示膜，同样表明了复配指示剂在猪肉鲜度检测的优势。

表5 指示膜颜色指标与化学评价指标的皮尔逊相关性分析Table 5 Pearson correlation analysis between film color and chemical spoilage indexes

图8 指示膜ΔE与 pH值（A）和TVB-N含量（B）的回归拟合分析结果Fig.8 Regression analysis of ΔE versus pH (A) and TVB-N content (B)

3 结 论

本研究以MC共混改性PVA为基材，制备溴甲酚紫和甲基红为指示剂的鲜度检测指示膜。结构表征结果表明，体系内各组分间通过氢键作用力形成紧密网络，且相容性好，其中，m（MC）∶m（PVA）＝3∶1的指示膜表面光滑，流变学研究结果暗示其分子间作用力最为强烈；MC的引入可大幅度改善PVA相关物理性能，X1指示膜具有最强的机械性能、疏水性能及阻隔性能；检测性能研究发现，制备的指示膜均能对pH值变化作出响应，且均具有较高的颜色稳定性；将最优性能的X1应用于南美白对虾鲜度检测，冷藏条件下贮藏4 d，指示膜颜色由红褐色转为紫褐色，对应次级鲜度，随后在贮藏第8天转变为黑色，此时南美白对虾pH值为7.73±0.01，TVB-N含量达（60.90±7.00）mg/100 g，已完全腐败。不同鲜度等级指示膜颜色存在明显差异，且指示膜颜色与鲜度化学指标显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）相关。综上，本研究制备的指示膜具有优良的性能，可作为指示标签可视化呈现水产品鲜度变化，具有实时监测的应用潜能。今后研究应从探究指示膜的安全性、毒性及对包装食品品质的影响等角度展开，以验证其作为包装材料的可行性。