浙江工商大学任格瑞副教授、谢湖均教授于2023年1月在国际期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF: 8.025）发表题为“Highly biologically active and pH-sensitive collagen hydrolysate-chitosan film loaded with red cabbage extracts realizing dynamic visualization and preservation of shrimp freshness ”的研究性论文。
食品新鲜度直接影响食品质量，通过食品包装直观监测储存食品的质量变化，对于合理地运送和销售食品，减少资源浪费，保证消费者的消费安全具有重要意义。花青素作为一种天然色素，与化学合成的染料相比具有高的安全性和生物活性。但花青素易受环境因素影响而降解，这极大地限制了花青素在食品智能包装领域的应用。紫甘蓝花青素具备高度酰化的结构特征，与大多数来源的花青素相比具备更好的光热稳定性、抗氧化活性和抗菌活性。蛋白质的水解产物可以暴露更多的带电或疏水基团有助于改善蛋白质的功能性质，研究表明蛋白质水解物可以通过非共价相互作用抑制花青素的降解。胶原蛋白水解物通过变性胶原蛋白的水解制成，安全性、生物活性高，水溶性、生物相容性好。此外，胶原蛋白水解物还具有抑制微生物生长和汁液流失的作用，将鱼鳞胶原蛋白水解物应用到水产品保鲜中，既可以解决鱼类加工中废弃物的再利用，又可以延长水产品的保质期，保持水产品的固有风味。
本工作将紫甘蓝花青素提取物（RCE）负载到胶原蛋白水解物-壳聚糖膜（CH-CS）中，构建了一种新型多功能智能包装膜。扫描电镜、傅立叶变换红外和X-射线衍射结果表明，RCE通过氢键和静电相互作用成功固定在CH-CS膜中。CH-CS-RCE 膜具有良好的物理特性和热稳定性、优异的抗氧化和抗菌活性，高度的pH和氨气敏感性。保鲜实验结果显示，CH-CS-RCE2%成功将虾的货架期延长了1.5倍。此外，在鲜度指示方面，CH-CS-RCE2%智能膜在虾的储藏期间显示出了明显地动态视觉颜色切换，通过智能手机APP—ColorColl提取的智能膜颜色信息（RGB）很好地提高了新鲜度指示的准确性和通用性，实现了对虾鲜度的精确动态可视化监测。由此可见，CH-CS-RCE多功能薄膜在食品保鲜和新鲜度监测方面具有巨大的潜力。
一.研究亮点
1.CA-CS-RCE 膜具有良好的阻隔性能、抗氧化和抗菌活性；
2. RCE固定在CH-CS膜中，通过Fickian扩散实现持续释放；
3. CH-CS-RCE2%膜在虾的贮藏期间中表现出良好的保鲜效果；
4. CH-CS-RCE2%膜对虾鲜度实现了动态可视化监测；
5. APP提取的颜色信息（RGB）有效提高了CH-CS-RCE2%膜鲜度指示的准确性。
二.研究结论
1.RCE改善了CH-CS膜的机械性能、阻隔性能和热稳定性，这主要归因于RCE与CH-CS之间的氢键和静电相互作用；
2. 随着RCE含量的增加，CH-CS-RCE膜的抗氧化活性和抗菌活性增强，大肠杆菌抑菌圈直径由9.53±1.02 mm增加到10.20±1.54 mm，金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径由10.52±0.88增加到12.17 ± 0.29 mm。CH-CS和RCE之间可能存在协同抑菌、抗氧化作用；
3. CH-CS-RCE2%膜将虾的保质期由2天延长至5天（4 °C）；
4. CH-CS-RCE2%膜在虾4 °C储藏期间发生了肉眼可辨的明显的颜色变化，虾的四个鲜度阶段：新鲜、次鲜、即将变质和变质，依次对应指示膜的红色、深红色、紫色和蓝色；
5. 随着虾TVB-N值增加，CH-CS-RCE2%膜的R，G，B值发生明显变化，R，G，B值的范围可进一步辅助肉眼判断虾所在的鲜度区间。
图1. 多功能智能包装膜保鲜和鲜度指示示意图
图2. CH-CS和CH-CS-RCE膜应力-应变曲线（A）和紫外-可见光透过率（B）
图3. （A）薄膜截面微观结构；（B）傅里叶变换红外光谱图；（C）X-射线衍射图
图4. CH-CS和CH-CS-RCE膜热稳定性，（A）TGA，（B）DTG，（C）DSC
图5. （A）CH-CS和CH-CS-RCE膜DPPH和ABTS自由基清除活性；（B）CH-CS和CH-CS-RCE膜对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抑菌圈直径（mm）
图6. CH-CS-RCE膜在不同pH缓冲溶液中的颜色响应
图7. CH-CS-RCE膜对氨气的颜色响应
图8. RCE在薄膜中的释放模型拟合：零级（A），一级（B），Higuchi（C），Ritger and Peppas（D）
图9. （A）CH-CS-RCE2%膜动态监测虾鲜度变化实物图（4 ºC）；（B）CH-CS-RCE2%膜在虾储存期间色差变化（RGB）
图10. TVB-N和RGB值之间的对应关系分析，І、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别指代虾的不同鲜度阶段，新鲜、次鲜、即将变质和变质
作者简介
任格瑞，博士，浙江工商大学食品与生物工程学院副教授，硕士生导师。主要从事食品胶体与营养、蛋白质改性、智能保鲜和营养物质包埋与递送等方面研究。先后主持国家自然科学基金、浙江省基础公益研究计划，浙江省教育厅科研项目，浙江省食品科学与工程重中之重一级学科开发基金等项目。在Angewandte Chemie International Edition，Food Hydrocolloids，Food Chemistry，Food Research International，Organic Chemistry，LWT - Food Science and Technology等国内外期刊和杂志发表论文40余篇，申请和授权国家专利2件，担任Food Research International，Foods，Molecules，Journal of Molecular Liquids等杂志审稿人。
谢湖均，博士，教授，浙江省高校领军人才计划高层次拔尖人才，校西湖学者计划拔尖人才，中国国际“互联网+”创新创业大赛评审专家，浙江省大学生化学竞赛专家委员会委员，Frontier in Chemistry（if=5.2）副主编，Chinese Chemical Letters（if=8.5）青年编委。主要从事食品胶体与营养、蛋白质聚集和凝聚、营养物质包埋与递送、智能保鲜等领域研究，主持国家自然科学基金，浙江省自然科学基金，浙江省基础公益研究计划农村农业项目，企业项目等20余项。在Journal of the American Chemical Society，Angewandte Chemie International Edition，Chemical Engineering Journal，ACS Catalysis，Food Hydrocolloids，Science China Chemistry，Food Chemistry，Food Research International，LWT - Food Science and Technology，Journal of Molecular Liquids等杂志发表第一或通讯作者（含共同）SCI论文110余篇，H-index=25，其中高被引论文3篇，由Elsevier出版的国际学术合作著作1部，申请和授权国家发明专利4件。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123414
（供稿：食品与生物工程学院 ）