有色膠原蛋白膜的制備及性能研究

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2025.05.007

中圖分類(lèi)號(hào)：TS206.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2025）05-0048-07

Study on Preparation and Properties of Colored Collagen Membranes

LIU Ying， ZHANG Xuan，XING Jin-feng，TIAN Xiao-jing，WANG Wen-hang* （College of Food Science and Engineering，Tianjin University of Science amp; Technology， Tianjin 300457，China）

Abstract： In the food packaging industry，the color of packages made from collgen （Col） material is relatively single. With the continuous improvement of consumers' requirements for food appearance， giving edible packages some colors to enhance the atractivenessof food appearance has become a research focus. In this study，two kinds of water-soluble natural pigments， namely cochineal（Coc）and betacyanin（Bet），are mixed with collagen solution to make colored collagen membranes，and the effects of the pigments on the properties and color stability of collagen membranes are studied. The results show that compared with pure colagen membrane，the addition of pigments improves the mechanical properties and thermal stability of collagen membranes. In addition，cochineal collagen membrane （ [Coc-Col] ） and betacyanin collagen membrane （Bet-Col） have better UV blocking properties，and can still maintain the original color wellafter light and heat treatment. Colored colagen membranes can help to enrich the existing food packaging market and expand the application of collagen materials in condiment packaging and other fields.

在食品工業(yè)中，包裝對(duì)于保持食品質(zhì)量和安全、保護(hù)食品免受污染和防止食品腐敗十分重要，并且已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的一部分[1]。如今，石化塑料食品包裝引起的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，如塑料腸衣、塑料袋等，導(dǎo)致越來(lái)越多的人傾向于使用一些可生物降解甚至可食用的天然聚合物作為食品包裝材料，如膠原蛋白、殼聚糖、淀粉、明膠等[2-5]。然而，目前大多數(shù)可食用包裝顏色相對(duì)單一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)包裝外觀日益增長(zhǎng)的需求。因此，為提高天然食用膜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和顧客滿(mǎn)意度，賦予其吸引人的顏色至關(guān)重要。

膠原蛋白是構(gòu)成皮膚、骨骼和肌腱等結(jié)締組織的重要組成成分，占脊椎動(dòng)物總蛋白質(zhì)含量的 25%～35% 。同時(shí)，膠原蛋白是一種可再生的天然聚合物，具有高強(qiáng)度、可生物降解性和生物相容性，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[6]。值得注意的是，雖然膠原蛋白膜具有一定的機(jī)械性能、阻隔性能等，但是與目前合成聚合物包裝相比仍有一定距離。因此，膠原蛋白膜需進(jìn)一步加強(qiáng)，以保證產(chǎn)品從最初的包裝到最終消費(fèi)階段都保持良好的機(jī)械性能和屏障特性[7-8]

同時(shí)，需要注意的是，市場(chǎng)上現(xiàn)有的膠原蛋白材料制成的包裝大多是基于其自身的顏色，如透明和無(wú)色，這導(dǎo)致薄膜缺乏吸引力。雖然市面上也有使用人工合成色素制成的包裝產(chǎn)品，但人工合成色素的安全性問(wèn)題日益受到人們的重視[9]。因此，在膠原蛋白包裝中添加無(wú)毒無(wú)害的天然色素具有廣闊的應(yīng)用前景。

天然食用色素主要來(lái)源于微生物、動(dòng)植物等，具有抗氧化、抑菌、抗腫瘤、預(yù)防多種慢性病等功能，對(duì)人體健康尤為重要，在食品行業(yè)中也日益重要[10-11]。胭脂蟲(chóng)紅是一種天然紅色色素，可以從以野生仙人掌為食的雌性胭脂蟲(chóng)的干燥尸體中獲得[12]。胭脂蟲(chóng)紅的主要成分是基于蔥醌的天然染料胭脂蟲(chóng)紅酸[13]，具有良好的著色、抗氧化、耐光、耐熱性能，是一種國(guó)際公認(rèn)的食用色素，廣泛應(yīng)用于果醬、冰淇淋、乳制品、罐頭制品、肉制品和飲料中[14]。

甜菜紅素是一種天然水溶性含氮色素[15]，主要存在于甜菜根、火龍果、仙人掌果等植物中[16-18]，呈深紫色。甜菜紅素分子由甜菜醛酸（BA）與環(huán)-3，4-二羥基苯丙氨酸（環(huán)-DOPA）縮合形成。甜菜紅素作為合成色素的安全替代品，越來(lái)越多地應(yīng)用于調(diào)節(jié)食品顏色，如番茄醬、醬料、面糊、甜點(diǎn)、果醬和糖果等，也被用來(lái)保護(hù)肉制品的顏色或者延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期[19-20]。

本研究分別采用不同劑量的胭脂蟲(chóng)紅和甜菜紅素（0，25，0.5，1，2g/100g） 膠原蛋白干物質(zhì)）制備了Coc-Col和Bet-Col，研究了天然色素對(duì)膠原蛋白膜性能的影響以及光和熱對(duì)顏色穩(wěn)定性的影響，為開(kāi)發(fā)一種既安全健康又能增強(qiáng)薄膜機(jī)械性能的膠原蛋白材料提供了參考。以膠原蛋白膜為基礎(chǔ)材料的食品包裝膜具有較好的物理和化學(xué)性能，可廣泛地應(yīng)用于需要阻油、阻氣、保持香味和需要攜帶抗氧化劑或抗菌劑的調(diào)味品包裝[21]。將有色膠原蛋白膜應(yīng)用于固體顆粒調(diào)味品如胡椒粉、味精等的生產(chǎn)中，不僅可以解決調(diào)味品的抗紫外線、抗氧化等問(wèn)題，而且與傳統(tǒng)的塑料包裝膜相比，其可降解性突出、對(duì)環(huán)境友好，最重要的是能夠相對(duì)完整地保留調(diào)味品原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)。調(diào)味品作為日常必需的食品之一，其質(zhì)量安全與人體健康息息相關(guān)，因此保障調(diào)味品質(zhì)量安全顯得尤其重要[22]，有色膠原蛋白膜在食品和調(diào)味品行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

1材料與方法

1.1 材料與試劑

牛皮：山東海奧斯生物科技有限公司；胭脂蟲(chóng)紅：河北百味生物科技有限公司；甜菜紅素：江蘇古貝生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TG328A分析天平上海天平儀器廠；Q/ILBN2-2006CH-1手持測(cè)厚儀上海六菱儀器廠；CMSD2000/4全自動(dòng)色差儀日本柯尼卡美能達(dá)公司；UV3600Plus紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)日本島津公司；Vector22傅里葉變換紅外光譜儀德國(guó)布魯克儀器公司；TGAQ50熱重分析儀美國(guó) TA儀器公司;TA.XT Plus 質(zhì)構(gòu)儀英國(guó)StableMicro Systems公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 薄膜的制備

在 pH 為 1～3 、溫度為 0～10^°C 的條件下，采用酸溶脹法從牛皮中提取大尺寸膠原蛋白（直徑 1mm^′ ），并將獲得的大尺寸膠原蛋白配制成 1.0% 大尺寸膠原蛋白預(yù)成膜液，且調(diào)節(jié)pH至 2～6 。

將胭脂蟲(chóng)紅以不同濃度 （0，25，0.5，1，2g/100g 膠原蛋白干物質(zhì)）添加到膠原蛋白預(yù)成膜液中，并不斷攪拌，使整個(gè)體系充分混合。將其倒在大小為 12cm×12cm 的有機(jī)玻璃板上，于室溫（ 25°C 下自然干燥 ^48h ，制得Coc-Col。在相同條件下，采用與Coc-Col相同的方法制備Bet-Col。以未經(jīng)處理的膠原蛋白膜為對(duì)照。將制備的有色膜置于 （25±0.1） L 、相對(duì)濕度為 50±0.1）% 的干燥器中，平衡7d后進(jìn)行檢測(cè)。

1. 3.2 薄膜性能測(cè)定

1.3.2.1 厚度

在薄膜的周?chē)爸醒敫魅?0個(gè)測(cè)量點(diǎn)，用手持測(cè)厚儀測(cè)量膜厚度，以其平均值作為薄膜的最終厚度，測(cè)厚儀最小測(cè)量單位為 1μm 。

1. 3.2.2 色度分析

利用色度分析儀對(duì)樣品進(jìn)行色差分析。測(cè)量模式為d/8（SCE）模式，D65光源， 10^° 視角。測(cè)量結(jié)果用L^? 值（亮度） a^* 值（紅度）和 b^* 值（黃度）表示，每個(gè)樣品平行測(cè)定5次，測(cè)量薄膜的四周和中間位置并取平均值?？偵钪蛋聪率接?jì)算：

式中： ΔE^* 為總色差； L₀^* 為標(biāo)準(zhǔn)白板的亮度；a ₀^* 為標(biāo)準(zhǔn)白板的紅度； b₀^* 為標(biāo)準(zhǔn)白板的黃度； L^* 為有色膠原蛋白膜的亮度； a^* 為有色膠原蛋白膜的紅度； b^* 為有色膠原蛋白膜的黃度。

1.3.2.3 透明性能分析

將膠原蛋白膜切割成 2cm×1cm 的薄片，將其固定于樣品夾上，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量其在不同波段的透光率。透光率可以很好地反映薄膜在 600nm 處的透光性能，而薄膜的不透明性反映了薄膜的光阻隔特性，薄膜的不透明度（TV）通過(guò)下式[23]計(jì)算。不透明度越高，說(shuō)明該薄膜的光阻隔特性越好。

式中： T₆₀₀ 為薄膜在波長(zhǎng) 600nm 處的透光率， % 5x 為薄膜的厚度， mm 。

1.3.2.4水分含量測(cè)定

將膠原蛋白膜置于稱(chēng)量瓶中，在 （105±2 ） °C 的常壓恒溫干燥箱中加熱 ^2h ，將其移出，置于干燥器中，使其冷卻至室溫，精確稱(chēng)重，再將其置于常壓恒溫干燥箱中加熱 ^1h ，重復(fù)上述操作直到前、后兩次連續(xù)稱(chēng)重結(jié)果之間的差值在 2mg 以?xún)?nèi)。計(jì)算膠原蛋白樣品中的水分含量：

X=（m₂-m₀）/（m₁-m₀）×100%

式中： X 為樣品中的水分含量， %：m₀ 為稱(chēng)量皿的質(zhì)量， g;m₁ 為干燥前樣品和稱(chēng)量皿的質(zhì)量， g;m₂ 為干燥后樣品和稱(chēng)量皿的質(zhì)量， g 。

1.3.2.5 傅里葉紅外光譜測(cè)定

在 25^°C 條件下，薄膜樣品通過(guò)紅外光譜儀的ATR模式進(jìn)行測(cè)定。將薄膜裁剪成 1cm×2cm 大小，將薄膜置于紅外光譜儀ATR探頭下方進(jìn)行測(cè)定。掃描波長(zhǎng)為 4000～400cm^-1 ，分辨率為 4cm^-1 ，掃描次數(shù)為32次，獲得紅外光譜圖像，每個(gè)樣品進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.6 熱重分析

用Q50熱重分析儀測(cè)定薄膜的熱穩(wěn)定性，在超干氮?dú)鈼l件下進(jìn)行。準(zhǔn)確稱(chēng)取 3～5mg 薄膜樣品放入儀器的樣品盤(pán)中，升溫范圍設(shè)定為 30～600^°C ，升溫速率為 10^°C/min 。

1.3.2.7 機(jī)械性能測(cè)定

將薄膜裁剪成 2cm×7cm 大小，將其置于多功能質(zhì)構(gòu)儀上，設(shè)定初始夾距為 30mm ，用來(lái)測(cè)量薄膜在斷裂時(shí)的斷裂延伸率（EAB）和拉伸強(qiáng)度（TS），重復(fù)測(cè)定3次。斷裂延伸率和拉伸強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：

TS（MPa）=F/（x×S） 。

式中： L 為薄膜斷裂時(shí)的長(zhǎng)度， mm;L₀ 為薄膜的初始長(zhǎng)度， 30mm;F 為拉伸薄膜樣品至斷裂時(shí)所用的力，MPa;x 為薄膜的厚度， mm;S 為薄膜的寬度， mm 0

1.3.3 薄膜顏色穩(wěn)定性的測(cè)定

1.3.3.1 光對(duì)薄膜顏色的影響

分別將 0.5Coc（0.5% Coc添加量的有色膠原蛋白膜）和 0.5Bet（0.5% Bet添加量的有色膠原蛋白膜）樣品的薄膜切成 3cm×3cm 大小，并置于培養(yǎng)皿中。隨后，將培養(yǎng)皿置于室內(nèi)日光燈下，在 25°C 條件下分別放置0，1，2，3周，最終測(cè)量放置不同時(shí)間的薄膜紅度值，每個(gè)樣品測(cè)量3次，取平均值。

1.3.3.2 溫度對(duì)薄膜顏色的影響

分別將 0.5Coc 和 0.5Bet 樣品的薄膜切成 3cm× 3cm 大小，置于培養(yǎng)血中。隨后，將薄膜置于25，50，75，100^°C 的干燥箱中 。分別測(cè)量不同溫度下薄膜的紅度值，每個(gè)樣品測(cè)量3次并取平均值。

1. 3.3.3 蒸煮時(shí)間對(duì)薄膜顏色的影響

分別將 0.5Coc 和 0.5Bet 樣品的薄膜切成 3.5cm× 3.5cm 大小，然后向燒杯中注人一定量的水，置于水浴鍋中控制溫度在 70°C 。隨后將薄膜放入燒杯中，分別放置 _{0，0.5，1，1.5h} 。將處理后的薄膜進(jìn)行干燥并測(cè)量其紅度值，每個(gè)樣品測(cè)量3次，取平均值。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

對(duì)不同薄膜樣品進(jìn)行3次獨(dú)立性實(shí)驗(yàn)（ Ω_n=3Ω_Ω ，采用SPSS24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)Duncan檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析， Plt;0.05 被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1厚度和水分含量

薄膜的厚度和水分含量見(jiàn)表1。

表1薄膜的厚度和水分含量

注：同列不同小寫(xiě)字母表示組間存在顯著性差異（ ?Plt;0.05） ，下表同。

由表1可知，Coc和Bet的添加未對(duì)樣品的厚度產(chǎn)生顯著影響。水分不僅可以作為薄膜的溶劑，而且可以起到增塑劑的作用，進(jìn)而影響膜的形成和性質(zhì)，因此水分對(duì)于膜體系有很大影響。Coc組和Bet組樣品的水分含量與對(duì)照組基本保持一致。因此，可以忽略水分對(duì)薄膜的影響。

2.2 色度分析

薄膜的色度分析結(jié)果見(jiàn)表2，不同色素染色的膠原蛋白膜的視覺(jué)觀察見(jiàn)圖1。

表2薄膜的色度分析

注：a為未處理的膠原蛋白膜； b～e 分別為0.25Coc、0.5 Coc、1Coc、2Coc有色膠原蛋白膜； {～} 分別為0.25Bet、0.5Bet、1Bet、2Bet 有色膠原蛋白膜。

由表2可知，Coc-Col和 Bet-Col的 L^* 值、 a^* 值、b^* 值與純膠原蛋白膜差異顯著。由于兩種色素均為天然紅色素，可以將膜染紅，所以首先著重分析 a^* 值的差異。由表2可知，當(dāng)添加低濃度（0.25%）的Coc和Bet時(shí)，a 值由0.12分別升為40.20和39.20，說(shuō)明其顏色由透明變?yōu)榧t色。隨著兩種色素濃度的增加，有色膠原蛋白膜的 a^* 值不斷升高。濃度達(dá)到1%時(shí)兩種有色膠原蛋白膜的 a^* 值均開(kāi)始呈現(xiàn)平緩的趨勢(shì)，此時(shí) a^* 值為61.50和61.09。繼續(xù)增加色素濃度到2%， a^* 值基本沒(méi)有變化，為61.57和61.78，紅度開(kāi)始達(dá)到飽和的狀態(tài)。純膠原蛋白膜的 L^? 值最大，說(shuō)明其亮度最大，這可能與其透明度較高有關(guān)。值得注意的是，當(dāng)色素添加量為0.25%時(shí)，兩種有色膠原蛋白膜的 L^* 值均急劇下降，說(shuō)明有色膠原蛋白膜的顏色相比于純膠原蛋白膜的顏色更深，更加不透明。隨著兩種色素濃度逐漸升高，有色膠原蛋白膜的顏色逐漸加深。當(dāng)濃度達(dá)到2%時(shí)，有色膠原蛋白膜的顏色最深，L 值分別為49.01和49.25。這也可以理解為：復(fù)合膜的顏色由淺紅向深紅轉(zhuǎn)變，并且可能會(huì)對(duì)光阻隔特性產(chǎn)生一定的影響。隨著兩種色素濃度的增加，Coc-Col和Bet-Col的 ΔE^* 值顯著增大，2%時(shí)達(dá)到最高，分別為86.63和86.09，這與膜的視覺(jué)觀察相符合。同時(shí)，表2中還列出了市面銷(xiāo)售的紅色塑料腸衣（Rpc）的色度參數(shù)，可以看出添加兩種天然色素后，紅度值均能基本達(dá)到Rpc的標(biāo)準(zhǔn)。這也可以說(shuō)明，在一定條件下，由Coc和Bet染色的膠原蛋白膜在腸衣領(lǐng)域具有潛在的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

2.3 透明性能分析

表3膠原蛋白膜的透光率

作為一種包裝材料，薄膜的透光率是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，而它的不透明度反映了薄膜的光阻隔性能。由表3可知，純膠原蛋白膜的不透明度值（1.87）最小，這表明它具有最好的透光性，可見(jiàn)光透過(guò)相對(duì)容易。隨著兩種色素濃度的增加，有色膠原蛋白膜的不透明度值也不斷增加，這表明有色膠原蛋白膜的透光性不斷下降，可見(jiàn)光透過(guò)有色膠原蛋白膜變得更加困難。兩種色素的添加對(duì)膠原蛋白膜起到了同樣的阻隔效果，當(dāng)添加量為 2% 時(shí)，它們的不透明度值最大，分別達(dá)到3.44和3.47。無(wú)論是Coc還是Bet，它們的加入均增強(qiáng)了膠原蛋白膜的光阻隔性能。

2.4傅里葉紅外光譜分析

Fig.2FT-IR spectra of membranes純膠原蛋白膜和有色膠原蛋白膜的FT-IR光譜圖見(jiàn)圖2。酰胺I帶 （1700～1600cm^-1） 主要是 C=O 基團(tuán)的拉伸振動(dòng)所致；酰胺Ⅱ帶 （1590～1500cm^-1 ）主要?dú)w因于N—H基團(tuán)的彎曲振動(dòng)與C—N基團(tuán)的拉伸振動(dòng)的耦合[24]；酰胺Ⅲ帶 （1237cm^-1 ）與酰胺鍵的C—N伸縮振動(dòng)和N—H彎曲振動(dòng)以及甘氨酸和脯氨酸側(cè)鏈的 CH₂ 基團(tuán)的振動(dòng)有關(guān)。由圖2可知，隨著Coc和Bet兩種色素濃度的增加，有色膠原蛋白膜樣品的酰胺I帶、酰胺Ⅱ帶和酰胺Ⅲ帶的特征峰發(fā)生了不同程度的紅移，表明膠原蛋白分子分別與兩種色素分子之間形成了氫鍵[8]。同時(shí)，相比于Bet有色膠原蛋白膜，Coc有色膠原蛋白膜的酰胺I帶、酰胺帶和酰胺Ⅲ帶的特征峰發(fā)生了更大的紅移，這可能與兩種天然色素的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，Coc分子含有8個(gè)羥基和1個(gè)羧基，是一種多羥基結(jié)構(gòu)；而B(niǎo)et分子只有5個(gè)羥基和2個(gè)羧基，這可能導(dǎo)致Coc分子與膠原蛋白分子之間產(chǎn)生更多的氫鍵[8]。

2.5 熱重分析（TGA）

純膠原蛋白膜和有色膠原蛋白膜的TG和DTG曲線見(jiàn)圖3。有色膠原蛋白膜的熱降解起始溫度和終止溫度見(jiàn)表4。

熱重分析可以體現(xiàn)出薄膜樣品的熱降解行為。由圖3中b和d可知，純膠原蛋白膜與有色膠原蛋白膜樣品的熱降解過(guò)程可分為兩個(gè)失重階段：第一個(gè)失重階段在 180^°C 以下，這主要與薄膜樣品中自由水的蒸發(fā)有關(guān)[25]；第二個(gè)失重階段在 180～550° 之間，在該過(guò)程中，發(fā)生斷裂的膠原肽鏈被降解成多肽和氨基酸，最終氨基酸殘基也被破壞，開(kāi)始發(fā)生脫水和脫氨反應(yīng)。由表4可知，在此階段，純膠原蛋白膜在 288.38^°C 開(kāi)始降解，在 371.15^°C 結(jié)束。加入Coc和Bet后，復(fù)合膜在 開(kāi)始降解，在 364.07～374.85^°C 結(jié)束。這種現(xiàn)象可以解釋為：由于兩種天然色素的加入，通過(guò)氫鍵作用使膠原蛋白分子之間聯(lián)系更加緊密，需要吸收更多的熱量才能使之?dāng)嗔裑26]，因此樣品的熱穩(wěn)定性得到一定的提升。

2.6 機(jī)械性能分析

有色膠原蛋白膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率見(jiàn)表5。

表5純膠原蛋白膜和有色膠原蛋白膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率

Table 5 Tensile strength and breaking elongation rate ofpure collagen membrane and colored collagen membranes

Coc和Bet的加入對(duì)膠原蛋白膜的機(jī)械性能產(chǎn)生了積極的影響， Coc^-Col 和Bet-Col的拉伸強(qiáng)度略高于純膠原蛋白膜。由表5可知，在加入Coc色素后，膠原蛋白膜較純膠原蛋白膜的拉伸強(qiáng)度整體有所提高，從 32.56MPa 增加到 40.59MPa ，低濃度的色素添加未對(duì)拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生顯著的影響；Bet的加入對(duì)膠原蛋白膜的影響較Coc小，僅從 32.56MPa 增加到 35.69MPa 。以上現(xiàn)象可以解釋為：低濃度色素與膠原蛋白的相互作用相對(duì)較弱，拉伸強(qiáng)度提高不明顯，隨著色素濃度的提高，色素與膠原蛋白之間相互作用增強(qiáng)，主要以氫鍵作用為主，將膠原蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)系得更加緊密；Coc作用比Bet略強(qiáng)，這可以解釋為：Coc分子結(jié)構(gòu)含有更多的羥基，更容易與膠原蛋白發(fā)生相互作用，產(chǎn)生更多的氫鍵，使部分膠原蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)系得更加緊密，從而使樣品的拉伸強(qiáng)度增加。與對(duì)照組樣品相比，斷裂延伸率整體沒(méi)有顯著的變化。隨著色素濃度的增加，Coc-Col和Bet-Col的斷裂延伸率整體呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樯厥鼓z原蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)系得更加緊密，在拉伸過(guò)程中阻礙了纖維重排。

2.7光照對(duì)薄膜顏色的影響

室內(nèi)光在不同照射時(shí)間下對(duì)Coc和Bet組樣品 a^* 值的影響見(jiàn)圖4。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（ ?Plt;0.05） ，下圖同。

由圖4可知，Coc和Bet兩種天然色素在室內(nèi)光的照射下相對(duì)穩(wěn)定，有色膠原蛋白膜的 a^? 值隨著照射時(shí)間的增加并沒(méi)有呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。Coc-Col經(jīng)過(guò)3周照射處理后， a^? 值略微降低，但是不明顯，這可能與Coc色素本身對(duì)光具有相對(duì)穩(wěn)定的特性有關(guān)[7]。同時(shí)，Bet-Col經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的照射后a 值也呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，不過(guò)整體差異不大。一定的光照條件可以使Bet褪色[19]，這是由于光照通過(guò)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能來(lái)攻擊色素中的發(fā)色基團(tuán)（共軛體系），致使顏色變淺，這可能與有色膠原蛋白膜中的水分含量較低有關(guān)，低水分含量的環(huán)境可以增強(qiáng)色素的穩(wěn)定性。綜上所述，兩種有色膠原蛋白膜在室內(nèi)光的環(huán)境下顏色可以較穩(wěn)定地保留。

2.8溫度對(duì)薄膜顏色的影響

不同溫度下存放6h對(duì)Coc-Col和Bet-Col a^* 值的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，隨著溫度的升高，Coc-Col和Bet-Col的 a^* 值呈一定的下降趨勢(shì)，但溫度達(dá)到 100°C 后有色膠原蛋白膜的 a^* 值仍在50以上，說(shuō)明兩種色素均可以相對(duì)穩(wěn)定地在膠原蛋白膜中存在，這可能是由于Coc色素對(duì)溫度具有相對(duì)穩(wěn)定的特性[27]；對(duì)于Bet，可能是由于它處在水分含量較低的環(huán)境中，以一種近似于固態(tài)的形式存在，固體狀態(tài)的穩(wěn)定性高于液體狀態(tài)；同時(shí)膠原蛋白膜作為一種載體也能起到保護(hù)色素的作用，所以熱穩(wěn)定性相對(duì)較高，以至于這種形式的環(huán)境溫度不足以將色素結(jié)構(gòu)破壞。綜上所述，薄膜在溫度的影響下相對(duì)穩(wěn)定。

2.9蒸煮時(shí)間對(duì)薄膜顏色的影響

在70℃的水中，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，有色膠原蛋白膜 a^* 值的變化見(jiàn)圖6。

由圖6可知， Coc-Col 和Bet-Col的 a^* 值均隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，在蒸煮 1.5h 后兩種有色膠原蛋白膜的 a^* 值均接近60，說(shuō)明蒸煮后的有色膠原蛋白膜顏色與未蒸煮的有色膠原蛋白膜相比更紅。這種現(xiàn)象可以解釋為：當(dāng)Coc-Col和Bet-Col放入提前準(zhǔn)備好的 70°C 水中后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，有色膠原蛋白膜會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象，并且隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，收縮現(xiàn)象更明顯，有色膠原蛋白膜中的色素發(fā)生聚集，最終導(dǎo)致有色膠原蛋白膜顏色加深。在蒸煮過(guò)程中，可以觀察到部分色素開(kāi)始溶出，這可能是由于加熱過(guò)程中膠原蛋白之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得更加松散，再加上溫度的作用，使得色素與膠原蛋白之間的結(jié)合變得不牢固，色素開(kāi)始脫落，造成親水性色素溶出。即便如此，這種程度的色素?fù)p失還不足以使薄膜在視覺(jué)上有嚴(yán)重褪色，反而會(huì)使紅度值更高。綜上所述，Coc-Col和Bet-Col在蒸煮過(guò)程中可以有效地保留原有顏色，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3結(jié)論

將Coc和Bet兩種天然色素與膠原蛋白預(yù)成膜液結(jié)合，成功制備了有色膠原蛋白膜。當(dāng)Coc和Bet添加量為 1% 時(shí)，有色膠原蛋白膜的顏色與市售的紅色塑料包裝基本相當(dāng)。兩種有色膠原蛋白膜在一定的光照、溫度和蒸煮條件下均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。Coc和Bet提高了膠原蛋白膜的紫外線阻隔性能，使得該有色膠原蛋白膜非常適合包裝光敏性食品和調(diào)味品。紅外光譜結(jié)果表明，兩種色素與膠原蛋白之間形成氫鍵。同時(shí)，兩種天然色素對(duì)膠原蛋白膜的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能都有一定的積極影響。隨著人們對(duì)健康和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，這種可持續(xù)的包裝材料正逐漸受到關(guān)注，由Coc和Bet制成的有色膠原蛋白膜不僅外表美觀、環(huán)境友好，而且具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，在食品和調(diào)味品包裝保鮮方面具有極大的應(yīng)用潛力。

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