缓释型PLA/罗非鱼明胶-海藻酸钠全降解薄膜及其对海鲈鱼的冷藏保鲜研究

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近年来,由于人们对食品塑料环境污染和合成添加剂安全行等问题的关注,活性生物可降解保鲜材料的开发和应用已成为食品包装材料的研究热点。本课题以生物可降解高分子聚乳酸(PLA)作为双层包装薄膜的水分阻隔层,负载活性β-环糊精(β-CD)包合物罗非鱼明胶(FG)和海藻酸钠(SA)复合膜作为活性释放层,得到活性PLA/FGSA全降解双层薄膜。研究首先考察了活性β-环糊精(β-CD)包合物的添加对PLA/FGSA薄膜性能变化的影响;再通过双层薄膜中功能性成分肉桂醛(CI)和百里香酚(Ty)在食品模拟物和真实食品(海鲈鱼鱼片)中的释放动力学研究对薄膜功能性成分的释放规律进行探索;最后将PLA/FGSA全降解双层薄膜应用于海鲈鱼的保鲜研究,主要研究结果如下:(1)电镜观察、红外表征、热重分析等研究发现通过饱和水溶液法制备所得的β-环糊精-肉桂醛(β-CD-CI)和β-环糊精-百里香酚包合物(β-CD-Ty)其微观形态变为规则的菱形晶体结构、功能性成分的特征吸收峰发生了变化、活性物质的热稳定性显著提高,证明了包合物形成;对包合物的包埋效果研究发现β-CD-Ty的回收率(PE,62.35%)、包封率(EE,50.46%)和载药率(DL,9.65%)明显低于β-CD-Ty(p<0.05);(2)对活性PLA/FGSA双层薄膜的相关性能进行测试发现:添加β-CD包合物后,涂膜层表面和断面变得粗糙、附着性和均匀性下降;此外PLA/FGSA双层薄膜的水蒸气透过率(OTR)显著增加(p<0.05)、氧气透过率(OTR)降低,同时抗拉强度(TS)和断裂伸长率(EAB)发生改变;活性薄膜可显著抑制食源性致病菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌)和鱼类优势腐败菌(铜绿假单胞菌、腐败希瓦氏菌)的生长,对DPPH、ABTS等自由基阳离子均具有一定的清除作用。(3)对活性PLA/FGSA薄膜中CI和Ty的释放研究发现:功能性成分CI和Ty在模拟液中的释放机制符合Fick’s定律,受模拟液中的释放受到成膜基质(FGSA)、食品模拟液溶剂分子的极性和p H值差异、以及β-CD对CI和Ty分子亲和力的共同影响,其释放量与释放时间均呈现出非线性关系;薄膜中CI和Ty在含水量高的食品模拟液中的释放速率明显高于其在95%乙醇,但当释放达到热力学平衡状态时,功能性成分在95%乙醇溶液中释放量最高,分别为76.3 mg/kg、91.1 mg/kg;CI和Ty分子在4种模拟液中的释放量(V)的情况有所差异,对于PLA/FGSA-CI薄膜,V 95%ethanol>V 3%acetic acid>V 10%ethanol>V water;但对于PLA/FGSA-Ty薄膜,V 95%ethanol>V 10%ethanol>V water>V 3%acetic acid;活性薄膜中CI和Ty在海鲈鱼鱼片实际释放与其在95%乙醇溶液中的释放行为相似,CI在鱼肉中的释放速率显著低于Ty,其在鱼肉中最大释放量为17.05 mg/kg,Ty最大释放量为75.77 mg/kg;(4)PLA/FGSA薄膜对海鲈鱼冷藏保鲜研究以菌落总数(TVC)、假单胞菌数、产H2S菌(含希瓦氏菌)数、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)、p H等理化指标和分析鱼肉中肌原纤维蛋白降解情况来评价活性双层薄膜的保鲜效果,发现实验组鱼片中微生物生长受到显著抑制,TVC值和各腐败微生物总数降低,相比于PLA组、PLA/FGSA组,在贮藏中后期能进一步减少鱼片微生物数量1~2 log10 cfu/g;到贮藏第8天,实验组鱼肉中的TVBN和TBARS值均未超过安全限值,活性双层薄膜包装可有效延长鱼肉货架期3天左右,功能性成分在鱼肉中的实际释放行为与第4章的保鲜实验结果具有一定相关性。
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