基于甲基纖維素改性聚乙烯醇指示膜的制備、表征及對南美白對蝦的鮮度指示

黃佳茵，周雅琪，陳美玉，李 苑，吳甜甜，胡亞芹,*

（1.浙江大學生物系統工程與食品科學學院，智能食品加工技術與裝備國家地方聯合工程實驗室，浙江省農產品加工技術研究重點實驗室，南方果蔬保鮮技術集成科研基地，浙江省健康食品制造與品質控制國際合作基地，浙江 杭州 310058；2.浙江大學馥莉食品研究院，浙江 杭州 310058；3.浙江大學寧波研究院，浙江 寧波 315100）

隨著消費觀的轉變，大眾在食品鮮度的高要求對食品安全檢驗提出了巨大考驗，涉及食品流通的多方角色亟需通過快速無損的檢測手段獲得產品信息，可將食品鮮度可視化的智能包裝因此受到廣泛關注[1]。

鮮度指示膜作為智能包裝的一種，由指示劑和基材兩個部分組成。大量研究利用合成色素如溴甲酚綠[2]等作為指示劑，但研究發現單一指示劑變色范圍窄，對中間態腐敗等級的顏色過渡不明顯。Chen Huizi[3]和Nopwinyuwong[4]等的研究結果表明，復配指示劑具有更好的指示效果。因此，為提高變色效果，考慮到現已有關于溴甲酚紫和甲基紅作為單一指示劑進行鮮度檢測的報道[5-6]，本研究選擇將價格低廉、易獲得的二者復配制備指示劑，其具備鮮度可視化的可能，但目前鮮有將它們混合的文獻研究。

目前，以定性濾紙為基材的合成色素指示膜研究較為廣泛，但色素與濾紙的結合方式主要為物理吸附，難以保證穩定結合[3,7]。考慮到以天然可降解大分子作為基材是近來天然色素指示膜的熱點，本研究創新性地將合成指示劑與大分子物質進行結合，以期通過更為緊密的結合得到更優性能。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）具良好成膜性能，但其富含大量裸露羥基的結構特點，易造成極差的耐水性能[8]。共混改性是改善聚合物性質的常用方式，纖維素作為生物相容性佳的物質，其分子鏈上羥基可與PVA產生氫鍵作用，降低活性羥基含量，提升耐水性等性能。葛鑫等[9]研究表明其制備的PVA-微晶纖維素復合膜具良好疏水性；Peresin等[10]研究同樣表明PVA和纖維素可通過產生強烈相互作用獲得優異性能。因此，來源廣泛、價格低廉且在食品領域普遍認可的甲基纖維素（methyl cellulose，MC），作為一種纖維素衍生物，其分子鏈上同樣富含大量羥基，可與PVA產生緊密結合，從而改善指示膜特性。然而目前鮮見有關于MC改性PVA的報道。

伴隨食品的腐敗，機體釋放出的揮發性胺與指示膜中的水分反應產生OH-，從而改變環境酸堿度，指示劑在感應到酸堿度的變化后顏色發生改變。因此，在腐敗過程中易釋放大量揮發性含氮化合物的水產品，可作為指示膜鮮度檢測對象。Mo Rijian等[2]成功制備溴甲酚綠指示膜并應用于魚塊鮮度檢測；何華鵬等[6]制備溴甲酚紫復合膜對青魚進行檢測，其顏色伴隨腐敗呈由黃到紫的變化。此外，也有以天然色素如花青素[11]、茜素[12]為指示劑制備的指示膜應用于帶魚、虹鱒魚片等水產品檢測的報道。但相較于合成色素而言，天然色素獲得方式較為繁瑣。近年來有關鮮度指示膜應用于水產品的研究表明，由于指示劑特性各不相同，其檢測閾值和適用的檢測對象均存在差異，在實際研究中，應就具體指示膜對某種水產品的檢測效果進行具體分析，而目前鮮有關于甲基紅復配溴甲酚紫指示膜應用于南美白對蝦鮮度檢測的研究。

本研究以MC共混改性PVA為基材，溴甲酚紫和甲基紅為混合指示劑制備指示膜。比較不同基材配比對指示膜物理性能及檢測性能的影響，并將性能最優的指示膜以指示標簽的形式應用于南美白對蝦的鮮度檢測，旨在為其實際應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活南美白對蝦（Penaeus vannamei），單只質量為（12±1）g，養殖于舟山海域，購于浙江省杭州市駱家莊農貿市場。

溴甲酚紫、甲基紅、PVA、MC 國藥化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

MCR302智能型高級旋轉流變儀 上海安東帕商貿有限公司；AVA TAR370傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）儀 美國Thermo Fisher公司；SU-8010掃描電子顯微鏡 日本日立公司；OCA20視頻接觸角測量儀 德國DATAPHYSI公司；UV-2600紫外-可見分光光度計 日本島津公司；PARAM XLW(M)智能數字拉力分析儀 濟南蘭光機電技術有限公司。

1.3 方法

1.3.1 指示膜的制備

采用流延澆鑄法制備基材質量分數為4%的指示膜，選擇m（PVA）∶m（MC）＝1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1 5 種比例。將PVA加入100 mL蒸餾水，于75 ℃水浴加熱并攪拌至溶解，隨后加入MC，室溫下磁力攪拌2 h，得PVA-MC膜液。取溴甲酚紫及甲基紅粉末，分別溶于無水乙醇得5 g/L指示劑溶液，選擇溴甲酚紫和甲基紅溶液按3∶2（V/V）比例混合，得顯色效果佳的復配指示劑溶液。取4 mL復配指示劑溶液，加入PVA-MC膜液，繼續攪拌1 h，調節pH值至5.0，得指示劑體積分數為4%的成膜溶液。超聲去泡后，取20 mL膜液倒至培養皿（d＝9 cm），置于35 ℃烘箱12 h成膜。揭膜后，避光貯存。將m（PVA）∶m（MC）比例為1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1的5 種配比指示膜標記為X1～X5，以相同的方法制作的PVA指示膜為對照；以同法制備未添加指示劑的PVA/MC復合膜（m（PVA）∶m（MC）＝1∶1）用于FTIR表征及透光率測定，標記為PVA/MC。

1.3.2 指示膜結構表征

1.3.2.1 流變學特性測定

利用流變儀在25 ℃、剪切速率掃描范圍0～200 s-1條件下觀察黏度與切速率關系；在頻率1 Hz、剪切力1.00%、溫度25 ℃、保溫時間45 min條件下，測定彈性模量（G’）和儲能模量（G”）。

1.3.2.2 FTIR圖譜測定

將指示膜各組分、PVA/MC復合膜及鮮度指示膜（X3）進行FIIR表征。膜干燥后于FTIR儀在透射模式下掃描紅外光譜，波數范圍4 000～500 cm-1，分辨率2 cm-1。

1.3.2.3 微觀結構觀察

取干燥膜經真空濺射噴金處理后，利用掃描電子顯微鏡觀察其表面微觀形貌并拍照。

1.3.3 指示膜物理特性測定

1.3.3.1 厚度及機械性能測定

用外徑千分尺測量厚度，每張膜隨機取6 個點，計算平均值，單位為μm；參照支雅雯等[13]的方法，測定拉伸強度（tensile strength，TS）和斷裂伸長率（elongation at break，EB），將膜剪成80 mm×10 mm，初始夾距40 mm，拉伸速率25 mm/min，分別按照公式（1）、（2）計算TS及EB，平行4 次實驗。

式中：F為拉伸過程最大力/N；S為有效受力面積/mm2；L1為斷裂時膜長度/mm；L0為初始長度/mm。

1.3.3.2 疏水性能測定

將質量為m1的膜放置于鼓風干燥箱，設置溫度為105 ℃，烘干至質量不再變化，測得質量為m2，按照公式（3）計算水分質量分數；將膜干燥后裁剪成1 cm×4 cm大小放置于視頻接觸角測量儀測定水接觸角，測試介質為蒸餾水，設置液滴量為3.5 μL。

1.3.3.3 阻隔性能測定

將膜裁剪后放入比色皿，貼于皿壁，利用紫外-可見分光光度計在300～750 nm波長范圍內進行光譜掃描，測定透光率；將膜包覆于盛有20 mL蒸餾水的50 mL小燒杯口，室溫下放入含有硅膠的干燥器，每隔2 h稱質量，共稱取6 次，按公式（4）計算水蒸氣透過率（water vapor permeability，WVP）。

式中：WVP為水蒸氣透過率/（g/（m·s·Pa））；Δm為測定時與2 h前的質量差/g；d為厚度/mm；S為膜的有效面積/m2；Δp為膜兩側壓強差（3 179 Pa）；t為時間（7 200 s）。

1.3.4 指示膜檢測特性的測定

1.3.4.1 pH值響應能力

將膜裁剪為4 cm×4 cm正方形，浸沒于pH 3～10的緩沖溶液，靜置5 min，于標準光源下拍照，并提取圖像特征信號CIELab，以初始色澤值為對照，按公式（5）計算總色差值（ΔE）。

式中：ΔL、Δa、Δb分別表示與初始亮度值、紅綠值、黃藍值的差值。

1.3.4.2 顏色穩定性

將膜放入聚乙烯自封袋中，分別貯藏于4 ℃和25 ℃，每2 d進行顏色指標（L、a、b值）采集，以第0天為對照，按公式（5）計算色差值表征顏色穩定性。

1.3.5 指示膜在南美白對蝦鮮度檢測的應用實驗

本研究中將指示膜作為指示標簽貼附于包裝材料，進行鮮度檢測的應用。將指示膜裁剪成1 cm×1 cm大小，貼于培養皿頂部內表面，取1 只蝦放入，且不與指示膜直接接觸，于4 ℃冰箱貯存10 d，每2 d測定相關指標；參照Ezati等[12]的方法測定pH值；根據GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》測定總揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量。

1.4 數據統計分析

實驗至少設3 次平行，使用SPSS 22.0軟件進行數據分析，結果以平均值±標準差表示，利用單因素方差分析進行顯著性差異分析，P＜0.05表示差異顯著。利用Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 成膜溶液流變學特性表征結果

圖1 成膜溶液的靜態流變學特性（A）和動態流變學特性（B）Fig.1 Steady (A) and dynamic (B) rheological behavior of film-forming solutions

成膜溶液靜態流變學特性如圖1A所示，伴隨著剪切速率的增加黏度下降，符合非牛頓流體的特點[14]，表明膜液具良好成膜性。張利銘[15]和Glusac[16]等的研究同樣得到成膜液剪切稀化的結果，分析是由于受剪切力影響，分子間纏結點解開，分子沿流動方向運動。對照組黏度最低，表明其體系內分子所受束縛最小，這是由于沒有MC的輔助，PVA和指示劑的結合較為松散。此外，X1黏度最大，表明擁有更低的假塑性，體系內聚合物分子運動受限，形成有序網絡結構[17]。

利用動態流變學特性進一步探究各組分相互作用，結果如圖1B所示。低頻率時，G’＜G”，隨著頻率的增加，G’增長速率逐漸超過G”，從而在某個位置呈現交點，這是典型聚合物溶液纏結行為[18]，表明各相混合均勻。比較各組，X1交點出現在更低頻處，反映該體系內MC和PVA的分子間氫鍵作用更為強烈，纏結能力更強。相比之下，對照組交點出現在更為高頻的位置，表明復合膜體系內雖產生一定的纏結行為，但程度不如其他組強烈。

2.2 膜的FTIR圖譜

圖2 指示膜成分及指示膜FTIR圖譜Fig.2 FTIR spectra of indicator films

如圖2所示，PVA的FTIR圖譜在3 423 cm-1處存在一個較寬的—OH伸縮振動峰，表明含大量氫鍵，加入MC后，該吸收峰位移至3 446 cm-1處，這是新氫鍵的形成和不同基材間氫鍵強弱差異造成的波數改變[19]，而指示膜中較窄的吸收峰可表明MC與PVA分子鏈上的羥基結合，進而破壞了PVA晶型結構。PVA和MC分別在1 092 cm-1和1 061 cm-1處存在明顯的—C—O特征吸收峰，在指示膜中，對應峰位移至1 063 cm-1處，證明復合體系內有新分子間作用力形成。MC在2 933 cm-1處的特征峰為—CH2伸縮振動峰，而在指示膜復配體系中，該特征峰位移至2 936 cm-1處，表明新氫鍵的形成。比較PVA/MC復合膜、指示膜及指示劑譜圖，指示劑的引入不會對成膜基材的特征峰及成膜基材間的相互交聯產生明顯影響。FTIR結果表明，成膜體系內各組分主要通過分子間作用力產生氫鍵相互影響，且復配后化學組分并未發生改變。

2.3 膜的微觀結構

圖3 指示膜表面掃描電子顯微鏡圖（×1 000）Fig.3 Scanning electron micrographs of surface of indicator films (× 1 000)

如圖3所示，對照組表面光滑平整，表明復合膜體系內PVA和指示劑的極高的相適性，且能通過氫鍵的形成構建緊密網狀結構。加入MC后，除極個別指示膜表面引入少量孔隙外（X5），大部分指示膜均擁有較為平滑的表面，表明溴甲酚紫和甲基紅能均勻分布于膜表面，未產生肉眼可見的分離，上述結構表征結果相一致，可體現體系內各組分間具有高相容度。趙曉彤等[20]的研究結果同樣表明PVA和纖維素之間具有高相容性，其表示納米纖維素的填充作用可改善大豆分離蛋白/PVA/納米纖維素復合膜結構，使得膜結構更為光滑平整。

2.4 膜的厚度及機械性能

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

膜厚度與基材密切相關[21]，其大小會直接影響膜的相關物理特性。表1表明，引入MC后，厚度顯著增加（P＜0.05）。TS與物質晶型和分子間氫鍵作用力有關[22]，MC的加入可大幅提升復合膜的TS，可能是由于MC與PVA之間緊密氫鍵網絡的形成。伴隨著MC占比的增加，TS逐漸增大，由X5的（51.84±5.00）MPa增至X1的（65.36±4.29）MPa，分析是由于當MC占比增加到一定程度時，自身會發生聚集纏繞，從而與PVA結合產生更為牢固的結構。EB可反映材料的柔軟性能，MC的引入顯著降低了復合膜的EB，X1～X5的EB較對照組分別降低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是一種極具柔性的材料，加入MC后可在一定程度上提升復合體系的剛性，分析可能是由于MC與PVA之間產生強烈相互作用，縮短分子間的距離，使體系內分子結構更為緊密[23]，導致EB降低，柔性下降。何神濤等[24]比較不同比例共混的PVA/丁二酸酯淀粉復合膜發現，過多的PVA會降低膜力學性能，與本研究結果一致，分析可能與較為疏散的結構體系有關。

2.5 膜的疏水性能

水分質量分數可表征材料與外界水分接觸的能力，其值越高，膜疏水性能越差。如表2所示，隨著PVA添加量的增加，指示膜水分質量分數呈現先下降后上升的變化趨勢，分析最初的下降可能是由于少量PVA可提供更多水分通道。水接觸角作為衡量材料表面潤濕參數的指標，其角度越大，表明潤濕性越差，材料疏水性能越強。MC的引入將水接觸角大小由對照膜的18.10°增加至43.96°～57.30°，表明可大幅提升疏水性能，與水分質量分數的評價結果相吻合。葛鑫等[9]的研究結果同樣表明纖維素在改善PVA疏水性方面有顯著作用，分析與微結構有關。MC所含的大量羥基可與PVA通過氫鍵結合，構建緊密有序的網絡，縮短分子間距離，減少PVA中活性親水基團的暴露，從而降低復合膜結合水的能力。

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

2.6 膜阻隔性能

圖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

透光率的大小可用來反映復合膜體系內共混各相的相容性，透光率越小，光阻隔性能越強，良好的紫外阻隔性能可在一定程度上保護食品免受光照干擾。首先，對成膜基材的透光率進行探究。如圖4A所示，未添加指示劑的PVA/MC復合膜透光率最高，這與二者極高的透明度有關。當加入指示劑后，透光率明顯下降，這是由于溴甲酚紫和甲基紅復配指示劑具有較深的色澤，表明該指示劑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劑的性質所決定。其次，比較對照組和各實驗組，引入MC后，透光率明顯降低。分析可能是由于MC的加入使PVA原始結構遭到破壞，光散射在非晶區及晶區界面產生，光通路進而發生改變[25]，表明網絡結構的變化可改善復合膜光阻隔性能。Lee等[26]的研究同樣表明，引入雙醛纖維素后PVA基復合膜的透光率有略微降低，其認為這與二者在體系內的均勻分散有關。

WVP可表征復合膜對水分的阻隔性能。由圖4B可知，WVP與MC添加量呈反比，X1的WVP最低，僅為（1.66±0.22）×10-8g/（m·s·Pa），這是由于此時MC的大量存在會降低PVA活性親水基團的含量；而X5體系內親水性PVA占較大比重，易溶脹造成疏松結構，進而使得水分容易通過，使得WVP達到最大值（2.13±0.04）×10-8g/（m·s·Pa）。同時，MC的引入也會顯著改善復合膜的水分阻隔性能，這與疏水性能結果相一致。分析是由于MC與PVA的緊密結合，會在體系內部搭建緊致有序的結構網絡，從而阻礙水分擴散通路，降低通過速率[27]。

上述研究結果表明，指示膜結構特性與物理特性間存在著一定的關聯。緊密有序網絡結構的構建，可通過形成強烈的分子間作用力，提升機械性能，改善疏水性能，同時增強阻隔性能，進而有助于指示膜擁有優異的物理特性。

2.7 膜的pH值響應能力

靈敏的pH值響應能力是指示膜必備條件之一。如表3所示，隨著pH值的增加，L、a、b值整體呈下降趨勢，指示膜呈現由紅橙到紫再到黑的變化過程。這是由于溴甲酚紫和甲基紅在環境酸堿度發生變化的過程中會參與質子傳遞，分子軌道的不同能級可造成吸光性質的差異，從而呈現顏色差異[28]。通常認為當色差值ΔE大于5時，該顏色變化可被肉眼讀出[29]。本研究中，在水產品腐敗pH值集中變化區（6～8），5 組指示膜ΔE均大于5，表明新鮮到腐敗的差異可由指示膜顏色肉眼識別。其中，擁有最優物理特性的X1在該區間（pH 6～8）ΔE變化最大，表明良好的物理性能有助于指示劑顯色特性的保護，從而提升指示膜檢測性能。

表3 指示膜的pH值響應能力Table 3 pH response of indicator films

2.8 膜的顏色穩定性

圖5 指示膜在25 ℃（A）和0 ℃（B）貯存過程中的顏色穩定性Fig.5 Color stability of indicator films during storage at 25 (A) and 4 ℃ (B)

顏色穩定性對指示膜在判別水產品鮮度的實際應用中至關重要，本研究中，利用指示膜在不同貯藏時間與貯藏第0天的色差值（ΔE）可表征其在較長貯藏時間內的顏色變化，實現對指示膜穩定性的評價[1,30]。隨著貯藏時間的延長，各指示膜ΔE均逐漸增加，暗示顏色穩定性的下降，這可能與指示劑的氧化分解有關。低溫環境貯存可更好地保護其穩定性，表明指示劑易受熱影響。如圖5所示，基材配比不同的各指示膜穩定性在同等貯存條件下不存在明顯差異，這是由于顏色穩定性主要與指示劑相關。Merz等[31]的研究結果同樣表明，其制備的花青素指示膜顏色穩定性主要由花青素含量決定。通常而言，水產品鮮度在冷藏和常溫貯存條件下可分別維持0.5 d和7 d，圖5表明，在遠超于鮮度維持時間的貯藏末期，ΔE均小于5，表明制備的指示膜具較高顏色穩定性。鄒小波等[1]制備的花青素/殼聚糖/PVA指示膜顏色穩定性低于本研究，一方面是由于花青素易降解；另一方面則與體系結構有關。指示膜的高穩定性可側面表征各組分的高結合度，如結構表征所述，指示劑可均勻地嵌入由成膜基材組成的網絡結構，使其與外界的接觸受阻，進而降低變性能力。此外，良好的物理特性能為膜體系創造相對穩定的環境，使保護指示劑不受破壞，提升了顏色穩定性。

2.9 指示膜在南美白對蝦鮮度檢測中的應用結果

基于上述指示膜性能比較，選擇X1指示膜進行南美白對蝦鮮度檢測的應用探究。如圖6所示，貯藏8 d時pH值顯著增加至7.73±0.01（P＜0.05），此時品質可明顯區別于新鮮樣，標記為完全腐敗，且通常認為當pH值大于7.7時，水產品不可食用。TVB-N含量可作為水產品鮮度的評價指標，根據其含量可將鮮度等級劃分為一級鮮度（＜15 mg/100 g）、二級鮮度（15～20 mg/100 g）、三級鮮度（2 0 ～3 0 m g/1 0 0 g）和完全腐敗（＞30 mg/100 g）[32]。貯藏第4天，南美白對蝦TVB-N含量上升至（28.23±4.04）mg/100 g，對應三級鮮度，隨后TVB-N含量持續增加，到6 d時已增至（48.07±2.02）mg/100g，超出可食用標準。上述兩個化學指標評價結果并不完全相同，是因為TVB-N可直接由含氮化合物降解產生，而該反應速率較快。因此，將pH值和TVB-N含量這兩個化學指標進行結合，而非依靠單一指標進行判斷，可更全面準確地評價鮮度。貯藏前2 d，南美白對蝦pH值較低，TVB-N含量小于10 mg/100g，可認為處于一級鮮度；到貯藏中期（4～6 d），pH值和TVB-N含量均快速上升，雖TVB-N含量已達腐敗標準，但pH值仍遠低于腐敗標準，因此可認為處于二級鮮度；貯藏末期（8～10 d），pH值和TVB-N含量均已超過可食用標準，可認為已完全腐敗。綜上所述，將4 ℃貯藏下的蝦鮮度劃分為3 個等級：0～2 d，一級鮮度；4～6 d，次級鮮度；8～10 d，完全腐敗。

圖6 南美白對蝦pH值和TVB-N含量變化Fig.6 Changes in pH and TVB-N content of P.vannamei during storage

圖7 指示膜對南美白對蝦鮮度指示應用結果Fig.7 Application of indicator films in freshness monitoring of Penaeus vannamei

圖7為將指示膜應用于蝦后的鮮度檢測實拍圖。未放置南美白對蝦的空白組在貯藏期間并未發生明顯視覺變化，表明指示膜的顏色變化是由于蝦腐敗揮發物質釋放所致，而非指示劑自身變化。比較指示膜在不同時間的顏色，0～2 d為鮮艷紅褐色，為一級鮮度；4 d時，指示膜顏色轉為紫褐色，此時TVB-N含量超過一級鮮度標準；8 d時，指示膜呈現為黑色，TVB-N含量達到（60.90±7.00）mg/100 g，pH值為7.73±0.01，表明完全腐敗。需要注意的是，雖然指示膜顏色可以明顯區分新鮮（0～2 d）和腐敗（4～10 d），但由于4 d之后的指示膜顏色較深，其顏色變化難以從圖片中直觀感知。因此，需對顏色及化學指標進行數據分析，進一步探究二者的關聯。

表4 指示膜用于南美白對蝦鮮度檢測的顏色變化Table 4 Color changes of indicator films when applied in shrimp freshness monitoring

表4為X1指示膜的顏色指標變化，隨著貯藏時間的延長，L、a和b值逐漸下降，ΔE則呈現上升趨勢，其變化與指示膜的pH響應行為一致。差異顯著性分析表明L、a值和ΔE在不同鮮度等級區間存在顯著差異（P＜0.05），證實利用指示膜顏色對鮮度進行區分的可行性。Pearson相關性分析結果表明，L、a與ΔE化學評價指標均顯著或極顯著相關（表5）。此外，對ΔE和pH值、TVB-N含量分別進行線性回歸擬合，所得到的高決定系數（R2＝0.855 2/0.896 8）表明指示膜判別與化學指標評價結果相一致（圖8）。綜合以上分析，可將指示膜顏色與鮮度等級進行關聯，即紅褐色為一級鮮度，紫褐色為次級鮮度，黑色則為完全腐敗。比較孟令偉等[33]制備的溴甲酚紫指示膜在豬肉鮮度檢測中呈現由黃到紫的二元變色，以及Dong Huilin等[34]以萘醌染料為指示劑在蝦鮮度檢測中從紅到紫的變化，可發現相較于單一指示劑簡單的顏色變化，本研究采用的復配指示劑可呈現多級鮮度的判別，實現對食品鮮度的實時監控。Chen Huizhi等[3]制備的甲基紅溴百里酚藍指示膜，同樣表明了復配指示劑在豬肉鮮度檢測的優勢。

表5 指示膜顏色指標與化學評價指標的皮爾遜相關性分析Table 5 Pearson correlation analysis between film color and chemical spoilage indexes

圖8 指示膜ΔE與 pH值（A）和TVB-N含量（B）的回歸擬合分析結果Fig.8 Regression analysis of ΔE versus pH (A) and TVB-N content (B)

3 結 論

本研究以MC共混改性PVA為基材，制備溴甲酚紫和甲基紅為指示劑的鮮度檢測指示膜。結構表征結果表明，體系內各組分間通過氫鍵作用力形成緊密網絡，且相容性好，其中，m（MC）∶m（PVA）＝3∶1的指示膜表面光滑，流變學研究結果暗示其分子間作用力最為強烈；MC的引入可大幅度改善PVA相關物理性能，X1指示膜具有最強的機械性能、疏水性能及阻隔性能；檢測性能研究發現，制備的指示膜均能對pH值變化作出響應，且均具有較高的顏色穩定性；將最優性能的X1應用于南美白對蝦鮮度檢測，冷藏條件下貯藏4 d，指示膜顏色由紅褐色轉為紫褐色，對應次級鮮度，隨后在貯藏第8天轉變為黑色，此時南美白對蝦pH值為7.73±0.01，TVB-N含量達（60.90±7.00）mg/100 g，已完全腐敗。不同鮮度等級指示膜顏色存在明顯差異，且指示膜顏色與鮮度化學指標顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）相關。綜上，本研究制備的指示膜具有優良的性能，可作為指示標簽可視化呈現水產品鮮度變化，具有實時監測的應用潛能。今后研究應從探究指示膜的安全性、毒性及對包裝食品品質的影響等角度展開，以驗證其作為包裝材料的可行性。