生熟紫薯双层膜的制备及其在猪肉糜新鲜度监测中的应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.09.008

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (9): 49-57.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.09.008

生熟紫薯双层膜的制备及其在猪肉糜新鲜度监测中的应用

谢微¹(), 邓忠惠²(), 颜瑜¹

^1.贺州学院食品与生物工程学院，广西康养食品科学与技术重点实验室，广西贺州 542899
^2.贺州学院人工智能学院，广西贺州 542899

收稿日期:2024-10-21 出版日期:2025-09-26 发布日期:2025-09-22
通讯作者: 邓忠惠（1980-），男，高级实验师，研究方向为智能检测与智能控制，7821968@qq.com
E-mail:249201676@qq.com;7821968@qq.com
作者简介:谢微（1984-），女，高级实验师，研究方向为食品分析与检测，249201676@qq.com
基金资助:
贺州学院学科交叉与合作研究项目(XKJC202402);贺州学院校级科研项目(2023ZDPY01)

Preparation and application of bilayer films from raw or cooked purple sweet potato for monitoring minced pork freshness

XIE Wei¹(), DENG Zhonghui²(), YAN Yu¹

^1.College of Food and Biological Engineering，Guangxi Key Laboratory of Health Care Food Science and Technology，Hezhou University，Hezhou 542899，China
^2.School of Artificial Intelligence，Hezhou University，Hezhou 542899，China

Received:2024-10-21 Online:2025-09-26 Published:2025-09-22
Contact: DENG Zhonghui E-mail:249201676@qq.com;7821968@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

采用生或熟的紫薯粉为基材，添加海藻酸钠、二氧化钛和柠檬酸等组分，通过层层自组装技术制备8种不同的双层膜，并进行X射线衍射、扫描电子显微镜、光学性能、力学性能、抗氧化性能、氨气响应、缓释效果和其他性能的评估。结果表明，STNPR膜具有最优的综合性能，其具体参数为不透明度7.18 mm^-1，拉伸强度2.93 MPa，断裂伸长率39.2 %，含水率26.78 %，水蒸气透过系数为0.000 3 g/（mm·d），水溶性50.97 %，溶胀率362.99 %，DPPH自由基清除率为56.79 %；将STNPR膜应用于猪肉糜新鲜度监测，在监测过程中，STNPR膜从初始的茄紫红色变为茄紫黑色，最终变为蓝黑色；STNPR膜的颜色变化能够直观反映猪肉糜的质量状态，为消费者提供一个简便可靠的判断依据。

关键词: 紫薯, 二氧化钛, 双层膜, 新鲜度

Abstract:

In this study， a type of bilayer film was fabricated for monitoring minced pork freshness using raw or cooked purple sweet potato powders as the base material， combined with sodium alginate， titanium dioxide， and citric acid， through a layer⁃by⁃layer self⁃assembly technique. Eight distinct film formulations were comprehensively characterized for their structural， optical， mechanical， antioxidant， and ammonia⁃responsive properties， including X⁃ray diffraction， scanning electron microscopy， water vapor permeability， and controlled release performance. Among these， the STNPR film demonstrated optimal overall performance， exhibiting an opacity of 7.18 mm⁻¹， tensile strength of 2.93 MPa， elongation at break of 39.2 %， moisture content of 26.78 %， water vapor permeability of 0.000 3 g/（mm·d）， water solubility of 50.97 %， swelling ratio of 362.99 %， and DPPH radical scavenging activity of 56.79 %. When applied to monitor minced pork freshness， the STNPR film displayed a visible color transition from eggplant purple to dark eggplant purple and finally to blue⁃black， correlating with pork quality degradation. This colorimetric response provides a simple， reliable， and visually intuitive method for real⁃time freshness assessment， offering practical utility for consumers.

Key words: purple sweet potato, titanium dioxide, bilayer film, freshness

中图分类号:

TQ320.72⁺1

谢微, 邓忠惠, 颜瑜. 生熟紫薯双层膜的制备及其在猪肉糜新鲜度监测中的应用[J]. 中国塑料, 2025, 39(9): 49-57.

XIE Wei, DENG Zhonghui, YAN Yu. Preparation and application of bilayer films from raw or cooked purple sweet potato for monitoring minced pork freshness[J]. China Plastics, 2025, 39(9): 49-57.

图/表 14

图1 各种双层膜的XRD图谱

Fig.1 XRD of different films

图2 样品的表面形态

Fig.2 The morphology of the samples

图3 双层膜的颜色

Fig.3 The color of bilayer film

双层膜	颜色参数				膜厚
双层膜	L^*	a^*	b^*	∆E	膜厚
SPR	30.12	20.02	3.65	71.76	0.24
SNPR	33.7	29.16	7.25	70.97	0.26
STPR	32.4	21.70	4.81	69.91	0.23
STNPR	32.9	25.75	5.87	70.55	0.27
shuPR	56.52	14.32	24.47	45.06	0.22
shuNPR	71.19	24.77	4.21	35.60	0.35
shuTPR	44.06	31.94	11.82	62.62	0.27
shuTNPR	60.53	12.82	24.43	40.82	0.31

表1 双层膜的颜色参数及膜厚

Tab.1 Color parameters and thickness of bilayer films

图4 双层膜的不透明度

Fig.4 Opacity of bilayer films

图5 双层膜的力学性能

Fig.5 Mechanical properties of bilayer films

图6 双层膜的阻水性能

Fig.6 Water resistance of bilayer films

图7 双层膜的耐水性

Fig.7 Water resistance of bilayer films

图8 双层膜的DPPH自由基清除率

Fig.8 DPPH radical scavenging rate of bilayer films

样品	0 min	5 min	10 min	15 min	20 min	25 min	30 min
SPR膜
SNPR膜
STPR膜
STNPR膜
shuPR膜
shuNPR膜
shuTPR膜
shuTNPR膜

表2 双层膜对氨水响应时的颜色变化

Tab.2 Color changes of bilayer films in response to ammonia solution

图9 双层膜对氨水响应的∆E

Fig.9 ∆E of bilayer films in response to ammonia solution

图10 双层膜在蒸馏水食品模拟液的缓释效果

Fig.10 Sustained release effect of bilayer films in distilled water food simulant

图11 双层膜在50 %乙醇食品模拟液的缓释效果

Fig.11 Sustained release effect of bilayer films in 50 % ethanol food simulant

时间/h	0	12	24	36	48
膜的∆E	70.55	10.78	14.19	15.89	23.94
膜颜色
pH	6.15	6.68	6.92	7.18	7.42

表3 25 ℃时STNPR膜对猪肉糜的监测

Tab.3 Monitoring of minced pork using STNPR film at 25 ℃

参考文献 30

[1]	FAN K， ZHANG M.， JIANG F J. Ultrasound treatment to modified atmospheric packaged fresh⁃cut cucumber： Influence on microbial inhibition and storage quality. Ultrasonics Sonochemistry， 2019， 54： 162–170.
[2]	孙理，李亦欣，纪祥月，等. 花青素⁃明胶/聚乙烯醇⁃淀粉复合膜制备与表征［J］. 包装工程， 2021， 42（23）： 109⁃115.
	SUN L， LI Y X， JI X Y， et al. Preparation and characterization of anthocyanin⁃gelatin/polyvinyl⁃alcohol⁃atarch bilayer composite film［J］. Packaging engineering， 2021， 42（23）： 109⁃115.
[3]	JOSEMAR G D O F， ANNA R C B， BIANCA R D O， et al. The potential of anthocyanins in smart， active， and bioactive eco⁃friendly polymer⁃based films： A review［J］. Food Research International， 2021， 142： 110202.
[4]	LI Y N， WU K X， WANG B H， et al. Colorimetric indicator based on purple tomato anthocyanins and chitosan for application in intelligent packaging［J］. International Journal of Biological Macromolecules， 2021， 174： 370⁃376.
[5]	GUO H， SHAO C， MA Y K， et al. Development of active and intelligent pH food packaging composite films incorporated with litchi shell extract as an indicator［J］. International Journal of Biological Macromolecules， 2023， 226： 77⁃89.
[6]	张婷，陈小伟，张琪，等. 紫薯功能性与其食品开发研究进展［J］. 食品工业科技， 2018， 39（13）： 315⁃319+324.
	ZHANG T， CHEN X W， ZHANG Q， et al. Research progress of functional and product development of purple sweet potatoes［J］. Science and Technology of Food Industry， 2018， 39（13）： 315⁃319+324.
[7]	马懿. 新型紫薯花色苷微胶囊的设计及其抗氧化机制研究［D］. 重庆：重庆大学， 2017.
[8]	LI A R， XIAO R S， HE S J， et al. Research advances of purple sweet potato anthocyanins： extraction， identification， stability， bioactivity， application， and biotransformation［J］. Molecules， 2019， 24（21）： 3816.
[9]	郭城，张佳灵，龚苗苗. 紫甘薯花色苷色素的抗氧化性与抑菌作用［J］. 中国调味品， 2014， 39（04）： 1⁃4.
	GUO C， ZHANG J L， GONG M M. Antioxidant and antimicrobial activities of anthocyanins pigment from purple sweet potato［J］. China Condiment， 2014， 39（04）： 1⁃4.
[10]	CHOI I， LEE Y J， LACROIX M， et al. Intelligent pH indicator film composed of agar/potato starch and anthocyanin extracts from purple sweet potato［J］. Food Chemistry， 2017， 218.
[11]	张勉羚，牛丽亚，涂瑾，等. 不同熟化方式对速冻熟紫薯品质的影响［J］. 食品科学， 2023， 44（7）： 48⁃56.
	ZHANG M L， NIU L Y， TU J， et al. Effects of different cooking methods on the quality of quick⁃frozen cooked purple sweet potato［J］. Food Science.， 2023， 44（7）： 48⁃56.
[12]	SAINI A， DEEPAK S M， XIA Y Y， et al. Layer⁃by⁃layer assembly of cationic guar gum， cellulose nanocrystals and hydroxypropyl methylcellulose based multilayered composite films［J］. Cellulose， 2021， 28（13）：8445⁃8457.
[13]	王牌，杨少玲，戚勃，等. 基于共混和层层自组装方法协同交联剂对琼胶/海藻酸钠复合膜性能的影响［J］. 食品与发酵工业， 2024， 50（01）： 89⁃97.
	WANG P， YANG S L， QI B， et al. Effect of synergistic crosslinking agent based on blending and layer⁃by⁃layer assembly method on properties of agar/sodium alginate composite film［J］. Food and Fermentation Industries， 2024， 50（1）： 89⁃97．
[14]	高奇奇，郝艳玲，程龙，等. 玉米淀粉/TiO₂纳米复合双层膜制备与性能［J］. 中国塑料， 2023， 37（02）： 45⁃50.
	GAO Q Q， HAO Y L， CHENG L， et al. Preparation and performance of corn starch/TiO₂nanocomposite films［J］. China Plastics， 2023， 37（02）： 45⁃50.
[15]	黄宸，刘伟佳，谢晶，等. 酚酸接枝壳聚糖对壳聚糖膜性能的影响及其保鲜应用［J］. 食品与发酵工业， 2022， 48（19）： 162⁃168.
	HUANG C， LIU W J， XIE J， et al. Effects of phenolic acid⁃grafted⁃chitosan on the properties and preservation of chitosan film［J］. Food and Fermentation Industries， 2022， 48（19）： 162⁃168.
[16]	DAI Q Y， HUANG X， JIA R J， et al. Development of antibacterial film based on alginate fiber， and peanut red skin extract for food packaging［J］. Journal of Food Engineering， 2022， 330：111106.
[17]	马源，唐善虎，李思宁等. 基于β⁃环糊精/壳聚糖/聚乙烯醇负载牛至油缓释膜的制备及其性能评价［J］. 食品科学， 2023， 44（19）： 190⁃197.
	MA Y， TANG S H， LI S N， et al. Preparation and performance evaluation of oregano oil sustained⁃release film based on β⁃cyclodextrin/chitosan/polyvinyl alcohol［J］. Food Science， 2023， 44（19）： 190⁃197.
[18]	王玥，樊柳荫. 猪肉可视化新鲜度智能指示双层膜研究［J］. 分析化学， 2023， 51（01）： 139⁃145.
	WANG Y， FAN L Y. Intelligent indicator film for visual meat freshness monitoring ［J］.Chinese Journal of Analytical Chemistry， 2023， 51（01）： 139⁃145.
[19]	CHENG Y X， HU J F， W S J. Chitosan based coatings extend the shelf⁃life of beef slices during refrigerated storage［J］. LWT， 2021， 138110694.
[20]	LI C C， SUN J， YUN D W， etal. A new method to prepare color⁃changeable smart packaging films based on the cooked purple sweet potato［J］. Food Hydrocolloids， 2023，（137）：108397.
[21]	YUN D W， LI C C， SUN J， et al. A comparative study on the structure， physical property and halochromic ability of shrimp freshness indicators produced from nine varieties of steamed purple sweet potato［J］. Food Chemistry， 2024，（449）， 139222.
[22]	PAN J X， LI M， ZHANG S K， et al. Effect of epigallocatechin gallate on the gelatinisation and retrogradation of wheat starch［J］. Food chemistry， 2019， 294： 209⁃215..
[23]	MENEZES F L G D， LEITE R H D L， F K G Det al SANTOS. TiO₂⁃enhanced chitosan/cassava starch biofilms for sustainable food packaging［J］. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2021， 630： 127661
[24]	KUSTUNINGSIH I.， RIDWAN A.， ABRIYANI， D， et al. Development of chitosan⁃TiO₂ nanocomposite for packaging film and its ability to inactivate staphylococcus aureus［J］. Oriental Journal of Chemistry， 2019， 35（3）： 1132⁃1137.
[25]	GOUDARZI V， SHAHABI⁃G I， BABAEI⁃Q A. Preparation of ecofriendly UV⁃protective food packaging material by starch/TiO₂ bio⁃nanocomposite： characterization［J］. International Journal of Biological Macromolecules， 2017， 95306⁃313.
[26]	BABU B Y， MANJULA K， BEULAH A M， et al. Structural studies and bioactivity of sodium alginate edible films fabricated through ferulic acid crosslinking mechanism［J］. Journal of Food Engineering， 2021， 301： 110566⁃
[27]	邹小波，王圣，石吉勇，等. 天然花青素提取物与壳聚糖明胶复合膜的制备和表征［J］. 农业工程学报， 2016， 32（17）： 294⁃300.
	ZOU X B， WANG S， SHI J Yet al. Preparation and characterization of chitosan/gelatin composite films incorporated with four natural pigments［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2016， 32（17）： 294⁃300.
[28]	LU L L， QIANG M， LI F L， et al. Theoretical investigation on the antioxidative activity of anthocyanidins： A DFT/B3LYP study［J］. Dyes and Pigments， 2014， 103： 175⁃182.
[29]	TSOCHATZIS E D， MIETH A， ALBERTO L J， et al. A Salting⁃out liquid⁃liquid extraction （SALLE） for the analysis of caprolactam and 2，4⁃di⁃tert butyl phenol in water and food simulants. Study of the salinity effect to specific migration from food contact materials［J］. Journal of Chromatography. B， Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences， 2020， 1156： 122301.
[30]	WANG S， YE XQ， SUN Y， et al. Nanocomplexes derived from chitosan and whey protein isolate enhance the thermal stability and slow the release of anthocyanins in simulated digestion and prepared instant coffee［J］. Food Chemistry， 2020， 336： 127707.

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Preparation and application of bilayer films from raw or cooked purple sweet potato for monitoring minced pork freshness

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[1]	纪建超, 颜悦, 陈宇宏, 哈恩华, 郝常山, 雷沛. 在PMMA上低温沉积TiO₂薄膜的光学性能及显微结构[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 7-12.
[2]	杨喜英, 张文才, 曲立杰, 史文秀. 硅⁃铝包覆TiO₂功能化SBS改性沥青抗老化机理及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 29-35.
[3]	高奇奇, 郝艳玲, 程龙, 宋小双, 王世慧. 玉米淀粉/TiO₂纳米复合薄膜制备与性能[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 45-50.
[4]	杨旭, 方健, 覃敏, 于雷. 壳聚糖/结冷胶双层膜制备工艺优化及表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(11): 14-23.
[5]	陈可昕, 陈舒宁, 林建荣. 一锅法合成Janus纳米片及其对PS/TiO₂复合材料的增容作用研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 8-13.
[6]	杨秀琴, 严亚如, 张效琳, 安彦飞, 于翔. 低VOCs含量的PET/TiO₂@Ag共混体系的研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(5): 32-37.
[7]	卢晓龙, 柳炫羽, 丁恩普, 张贝贝, 于翔, 秦刚. PAN/TiO₂纳米纤维膜的制备与性能分析[J]. 中国塑料, 2020, 34(4): 30-34.
[8]	李曦. 一种高性能轻质环氧树脂纳米复合材料的研究[J]. 中国塑料, 2017, 31(07): 30-34 .
[9]	尉乔南, 李若平, 朱治广, 聂慧丽, 黄明举. 高含量高透明度PS/TiO₂纳米复合材料膜的紫外防护性能研究[J]. 中国塑料, 2015, 29(03): 63-69 .
[10]	王雅珍, 马迪, 岳成娥, 孙兆洋, 陈国力. PP/PP-g-AN/纳米TiO₂的制备及抗老化性能研究[J]. 中国塑料, 2014, 28(11): 47-51 .
[11]	张东亮, 倪鑫, 胡杰. N-苯基马来酰亚胺改性酚醛/TiO2纳米复合材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2014, 28(07): 49-54 .
[12]	单小红赵春丽. 有机硅/二氧化钛复合材料的制备及抗紫外线性能分析[J]. 中国塑料, 2012, 26(09): 69-71 .
[13]	罗美芳王焕冰李春忠. 改性TiO₂在PVC基体中的分散行为研究[J]. 中国塑料, 2010, 24(03): 96-100 .
[14]	罗颖董先明刘英菊游锦武. 改性纳米TiO₂固相光催化降解LDPE薄膜的研究[J]. 中国塑料, 2009, 23(04): 58-60 .
[15]	张东亮, 秦志凤, 夏蕾. 原位聚合法制备PVB/纳米Ti0₂复合材料及其性能与表征[J]. 中国塑料, 2009, 23(02): 32-36 .