学术动态

2024年9月17号，我院李文教授团队在食品领域国际期刊《Food Chemistry》（Q1, IF=8.8）在线发表题为“Enhancing sensitivity and stability of natural pigments in pH-responsive freshness indicators: A review”的综述性论文。我院2022级在读硕士生黄日华为第一作者，通讯作者为稻谷及副产物深加工国家工程研究中心邓靖教授和李文教授。

食品包装是食品供应链和现代商业贸易的重要组成部分。传统食品包装的主要功能是在整个生产和消费过程中形成一道保护屏障，防止微生物污染、环境波动和物理伤害。然而，由于消费者对更安全、更高质量食品的需求日益增长，对包装的要求也从传统的保护性转向多样化功能。近年来，智能包装已成为食品包装行业的一项现代技术。这种包装能够监测食品的变化，并对食品质量进行实时反馈，因此成为行业的流行趋势。作为一种智能包装，新鲜度指示器可实时监测食品在整个保质期内的新鲜度和变质情况。通过改变颜色，新鲜度指示器可以让消费者快速、无损地直观识别食品质量的变化。

食品变质往往伴随着pH值的变化，因此新鲜度指示器通常由pH响应型颜料和固体载体组成。化学合成色素和天然色素都可用作新鲜度指示剂，但化学合成色素（如甲基红、甲酚红、溴甲酚紫、溴甲酚蓝、溴甲酚绿、溴百里酚蓝等）可能具有一定的毒性和致癌性，对人体有潜在危害。因此，从各种植物中提取的天然色素，如花青素、姜黄素、甜菜素、茜素和紫草素等，因其安全、环保、可生物降解、pH值响应范围广等优点，在pH值敏感的新鲜度指示器中更受青睐和广泛应用。然而，基于天然色素的新鲜度指示器也有其局限性，包括颜色稳定性差、灵敏度和指示效果不能满足应用要求等。因此，提高天然色素保鲜指示器的实际应用效果至关重要。目前，已有一些关于使用不同方法改进新鲜度指示器的报道。他们主要采用了对天然色素进行改性或包埋、将天然色素与其他物质（辅助色素、金属离子等）混合等方法。本文旨在提供天然色素新鲜度指示器的最新优化策略，为制备高稳定性、高灵敏度的新鲜度指示器提供参考，促进智能包装的进一步发展。

研究亮点

l  新鲜度指示器通过颜色变化直观地显示食品新鲜度的变化。

l  天然色素是新鲜度指示器的不错选择。

l  优化策略提高了新鲜度指示器的稳定性和灵敏度。

l  为制备高稳定和敏感的指示薄膜提供理论指导。

研究结论

随着消费者对食品安全的日益关注，指示食品新鲜程度的新鲜度指示器受到广泛关注。为了避免合成色素的毒性和致癌性，消费者更青睐源自大自然、对人体无害的天然色素。然而，与合成色素相比，天然色素的稳定性较差，着色能力较弱。此外，天然色素不能随意调节以产生所需的颜色变化，这也限制了它们在食品工业中的应用。只有花青素、姜黄素、甜菜素、茜素和紫草素等具有pH响应特性的天然色素才适合作为新鲜度指示剂。本文回顾了天然色素基于pH值的变色原理，并探讨了如何改进其在新鲜度指示器中的应用。此外，本文还介绍了制作天然色素新鲜度指示器常用的各种技术，如溶剂浇注、静电纺丝、浸泡、挤压、热压和 3D/4D 打印。论文着重介绍了提高新鲜度指示器稳定性和灵敏度的优化策略。总之，本综述为未来高稳定性和高灵敏度新鲜度指示器的开发提供了理论依据，有望促进实验室研究与实际应用的深度融合。未来的研究可重点关注如何有效结合这些优化策略，以及如何克服成本和规模化生产的挑战，从而推动智能包装的商业化和普及。

基于天然色素的新鲜度指示器的优化策略原理图