含丁香精油Pickering乳液的多糖活性复合膜的制备及应用研究

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随着消费者安全意识的逐渐增强,天然、安全、可降解并具备抑菌活性的可食性包装成为食品包装领域的研究热点。多糖因普遍具有成本低、生物降解性和无毒性等优点,被广泛用作可食性包装膜的成膜基质。但单一的成膜材料在某些性能上存在一定缺陷,因此将多种成膜基质进行复合,添加抗菌活性物质可以改善薄膜的性能并赋予其抗菌活性,以拓展其在包装领域的应用空间。本文以果胶(PEC)和魔芋胶(KGM)作为成膜基质,添加不同浓度的丁香精油(CEO)Pickering乳液以制备活性多糖复合膜。解决了单纯的多糖薄膜力学、阻隔、抗菌性能不佳的问题并实现精油在成膜基质中控释的作用。最后将制得的多糖活性复合涂膜应用于巨峰葡萄保鲜实验,以探究其在果蔬保鲜中的应用前景。本文的主要研究内容及结果如下:(1)采用硫酸水解法从棉花纤维中获得了具有纳米尺寸、高结晶性、高强度和稳定性的棒状颗粒CNC,并将其作为固体颗粒稳定剂用于丁香精油的Pickering乳液(PE)的制备。在单因素试验的基础上,采用响应面试验设计法考查不同CNC浓度、超声功率和超声时间对乳液性能的影响,以粒径为指标进行分析,确定Pickering乳液的最佳制备条件。即CNC浓度1%、超声功率348 W、超声时间为120 s,所得Pickering乳液的平均粒径为674.7±0.24 nm,电位为-65.3±0.48 m V,具有良好的抗离心稳定性和储存稳定性,并且在中性或碱性,以及广泛的热处理条件下具有良好的防止液滴凝聚和奥斯特瓦尔德熟化的能力。(2)将不同浓度的Pickering乳液添加到PEC和KGM多糖膜中,探究Pickering乳液添加量对复合膜光学性能(颜色和透光率)、微观结构(扫描电镜和红外光谱)、理化性能(力学和阻隔性能)、抗菌和缓释性能等功能活性的影响。与纯的PEC/KGM膜相比,添加Pickering乳液后,复合膜液的粘度和模量值均有所降低,但适当的Pickering乳液添加量(10%PE)降低不明显。此时薄膜的力学、阻隔、抑菌性能都有显著提升,其拉伸强度(TS)增加8.02 MPa,断裂伸长率(EAB)增加0.85%,水蒸气透过率(WVP)降低了4.1×10-11g/m.s.Pa,对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的抑菌圈直径分别达到38.77和29.03 mm。缓释实验证明,在添加10%精油的复合薄膜中,CEO在食品模拟溶剂(95%乙醇)中的释放速率更慢,且在25℃、50%RH的储存条件下,精油的保留时间增加了约12天。(3)在前期的实验基础上,将多糖活性复合涂膜用于巨峰葡萄保鲜实验,以探究其在果蔬保鲜中的应用前景。比较了未涂膜(Control)、PEC/KGM涂膜(PEC/KGM)、添加丁香精油(1%vt)的PEC/KGM复合涂膜(PEC/KGM/CEO)以及添加Pickering乳液(10%vt)的PEC/KGM复合涂膜(PEC/KGM/PE)巨峰葡萄在25℃、55%RH下储存15天的外观、失重率、硬度、p H、可溶性固形物、Vc和多酚氧化酶指标的变化。结果表明,在15天的贮藏期内,对巨峰葡萄的保鲜效果为:PEC/KGM/PE>PEC/KGM/CEO>PEC/KGM>Control。多糖活性复合膜可以有效降低葡萄在储藏期间的失重率,保持果实的硬度、Vc,TSS,有效抑制p H的增加和多酚氧化酶活性,延长采后巨峰葡萄货架期6天。
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