论文部分内容阅读
随着社会经济的发展,食品保鲜问题受到日益关注。与合成防腐剂相比,天然抑菌剂植物精油及其活性成分得到越来越多的认可。肉桂醛具有广谱抑菌性,但其挥发性强、稳定性差、易降解,微胶囊技术是解决上述问题的有效途径。本论文采用复凝聚法对肉桂醛进行包埋,比较了明胶凝冻强度以及交联剂单宁酸浓度对包埋释放效果与巴西曲霉抑制性的影响,探索了其抑菌机制;在此基础上,将肉桂醛微胶囊添加至薄膜基质中制备抗菌膜,考察了抑菌剂用量对膜性能的影响,并评价了其应用于槟榔涂膜的防霉效果。为确定制备复凝聚肉桂醛微胶囊适宜的明胶凝冻强度,研究明胶Bloom值(凝冻强度150-240 Bloom g)对微胶囊包埋释放效果与霉菌抑制性的影响。结果表明,Bloom值为200的明胶与阿拉伯胶形成的复聚物兼具良好的乳化活力和乳化稳定性,制得的微胶囊效率(98.86%)和载量最高(45.90%),并且多核微胶囊呈现良好的分散性。肉桂醛微胶囊的抑菌圈随着Bloom值的增加表现出先增大后略减小的趋势,且在Bloom值为200-220时达到32 mm。圆二色谱及荧光光谱分析显示,Bloom值为200的明胶与阿拉伯胶复合作用过程中对复聚物无规卷曲的比例未造成明显改变,但对明胶疏水性氨基酸侧链的微环境影响最明显,表明二者通过相互作用维持复聚物中囊壁的致密性,从而提高微胶囊化肉桂醛的抑菌性。考察交联剂单宁酸浓度对肉桂醛微胶囊囊壁致密性的影响,并通过分子间相互作用的剖析探索造成包埋与释放特性差异的原因。结果显示,相比于未交联的微胶囊,交联剂单宁酸浓度为0.1%时微胶囊中肉桂醛的载量提高到近50%,而且交联剂浓度的进一步提高(0.2%-0.4%)可改善微胶囊平均粒径分布的单分散性。单宁酸交联将复聚物的界面张力从21.03 mN/m降低至9.70 mN/m,并增强了凝聚层与肉桂醛形成的界面层粘弹性和稳定性。微胶囊化肉桂醛的释放率随着单宁酸交联浓度提高而有所减缓。红外光谱及等温滴定量热分析表明,单宁酸交联复聚物过程中分子之间的相互作用是以氢键为主导的焓驱动自发放热反应,单宁酸浓度增大会使蛋白质分子中螺旋构象减少,促进了囊壁致密结构的形成从而实现了微胶囊中肉桂醛的缓释。为进一步明确单宁酸交联带来的缓释效应对肉桂醛微胶囊抑菌性的影响,比较了贮存前后抑菌圈大小的差异,并结合微胶囊的分解情况、肉桂醛的释放行为以及巴西曲霉超微结构、细胞膜电位变化与细胞凋亡情况剖析其抑菌机制。结果表明,单宁酸浓度的提高显著增强了微胶囊化肉桂醛的抑菌效应,这与微胶囊囊壁的致密性以及巴西曲霉生长周期有关。单宁酸交联程度越高,囊壁结构越紧密,肉桂醛释放越缓慢,作用于巴西曲霉的时效就越长,相应抑菌效果越佳。此外,当肉桂醛微胶囊中交联剂浓度在0.2%-0.4%时,不仅孢子的萌发被抑制,而且可直接导致菌丝皱缩。在单宁酸交联肉桂醛微胶囊的作用下,巴西曲霉线粒体膜电位的瓦解破坏了线粒体稳态平衡,抑制了线粒体功能,从而导致细胞调亡。将单宁酸交联的复凝聚肉桂醛微胶囊应用于抗菌膜的制备,考察了其对膜光学性质、机械性能以及抑菌性的影响。结果表明,相比于未包埋的肉桂醛,1%微胶囊化肉桂醛的添加不仅有助于维持膜的光泽度和可见光区透光率,有效解决了膜黄变的问题,而且显著改善了膜的机械性能尤其是柔韧性(断裂伸长率约为23%)。然而,肉桂醛微胶囊添加量的增大却导致膜的透水性显著升高,扫描电镜分析显示这与其在膜基质中均匀分散性以及相容性不佳所造成的松散微结构形成有关。微胶囊添加量在0.5%-2%范围可赋予抗菌膜较好的巴西曲霉长效抑制性。将含有肉桂醛微胶囊的抗菌液涂附在槟榔表面并进行加速贮藏,发现涂膜槟榔的保水性和外观光泽均得到有效改善。抗菌涂膜中微胶囊肉桂醛添加量越高,高湿环境下槟榔霉变延缓情况越明显;以肉桂醛微胶囊替代2/3以上的合成防腐剂可达到较好的槟榔防霉效果。