西瓜皮果胶/植物多酚色素包装材料研究及在冷鲜肉保鲜中的应用

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaofeixiaheiwa
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塑料包装的过度使用造成了严重的环境问题。冷鲜肉的生产、运输均在非冻结条件下进行,为微生物生长和氧化提供了有利条件,这对肉品行业造成了严重损失。活性包装和智能包装赋予了包装材料特定的功能特性,可延缓食品品质劣变和实时监测食品品质。我国西瓜年产量大,西瓜皮富含多种活性成分,但利用率很低。针对西瓜副产物利用率低,冷鲜牛羊肉在物流、销售过程中品质劣变快、新鲜度监测技术缺乏的现状,本研究以西瓜皮为原料,采用共萃取工艺提取的果胶(WMP)和多酚(WME),以介质挡板放电(DBD)等离子体改性后的WMP为基材制备活性包装膜和智能指示标签。以期为冷鲜肉开发绿色、环保、高效、智能新材料提供科学依据和实用参考,并有助于从源头减少传统塑料对环境的破坏,以及促进西瓜皮的资源化利用。主要研究结果如下:1.研究西瓜皮果胶、多酚共萃取工艺最佳参数,构建提取模型并分析提取过程中西瓜皮结构变化。在液料比29,p H 2.7,超声功率573W,超声时间52 min时,果胶和多酚的最大得率分别为16.37%和3.91%。与传统提取方式相比,共萃取工艺具有最大的果胶提取得率(PE)和溶出速率,多酚提取活化能(Ea)较低。共萃取工艺西瓜皮整体呈蜂窝状,且提取结束后果胶提取更为彻底,表明共萃取工艺有助于提高西瓜皮果胶和多酚的得率。2.探究了WMP功能特性和萃取工艺对果胶、多酚功能特性的影响。共萃取工艺的WMP灰分含量较低,蛋白含量和溶解度较高,呈淡黄色,颗粒分布均匀,分子量较低,但更集中,甲酯化程度低,乙酰化程度较高,半乳糖醛酸含量较低,RG-Ⅰ区域侧链较长,主链较短。WMP为低甲氧基果胶,结晶度较低。WMP乳化稳定性能较高,溶液为假塑性非牛顿流体,且具有剪切稀化特性。WME各单酚含量和抗氧化性能均显著高于传统方式(P<0.05),表明西瓜皮是高性能果胶的来源且共萃取工艺提高了西瓜皮果胶和多酚的性能。3.探究了DBD等离子体处理对WMP理化、结构、功能和薄膜性能的影响。与原果胶相比,随着DBD等离子体处理电压或时间的升高,果胶的水分含量、分子量、甲基化和乙酰化程度显著降低(P<0.05),蛋白含量、b*和溶解度显著升高(P<0.05);处理后果胶的HG区域被降解,RG-Ⅰ区域被保留;果胶表面呈网状结构,棉絮片状;果胶的晶体类型未改变,由于氧化和解聚效应,果胶O-H健减少和C=O健增多。WMP的热稳定性和乳化稳定性提高,G’和G″升高。此外,随着处理电压或时间的升高,薄膜的厚度、溶解度、OP、WVP、EAB和Sq显著降低(P<0.05),TS显著升高(P<0.05),表明DBD等离子体处理改善了果胶和薄膜的性能。4.探究不同WME添加量对改性后WMP基活性包装薄膜性能及对冷鲜羊肉保鲜效果的影响。随着WME添加量的增加,薄膜的厚度、b*和△E显著增加(P<0.05),溶解度、L*显著降低(P<0.05);薄膜表面未出现裂纹,但Sq显著增加(P<0.05),热稳定性升高。由于WME与WMP分子之间氢键数量的增加,当WME添加量≤1.5%时,WME的添加显著降低了薄膜的WVP,OP,EAB(P<0.05),光阻隔性能和TS显著增加(P<0.05),表明适量的WMP的添加可提高WMP薄膜的性能。此外,薄膜组样品的p H值、L*、b*、贮藏损失、蒸煮损失、TVB-N、TBARs和TCA显著低于其他组(P<0.05),剪切力、a*和感官评分显著高于其他组(P<0.05),可将冷鲜羊肉货架期延长到35d,表明薄膜可延缓冷鲜羊肉贮藏过程中的品质劣变。另外,贮藏过程中,薄膜表面变的粗糙,厚度和EAB显著升高,TS显著降低(P<0.05),但仍未出现裂缝,表明该薄膜性能稳定,适用于冷鲜羊肉的保鲜。5.探究了不同量PCE添加对改性后WMP基智能指示标签性能的影响及在监控冷鲜羊肉品质变化的应用。随p H值从2增加到11,PCE溶液由粉红色变为黄色。随着PCE添加量的增加,标签的Sq、热稳定性、自由基清除能力、抗菌性能、a*、b*和△E增高,光透过率和L*降低,PCE在WMP果胶基以物理和化学方式连接;当PCE添加量≤1.5%时,标签的OP、WVP和EAB显著降低,TS显著升高(P<0.05)且WMP/PCE1.5标签具有最佳的色泽稳定性和p H响应能力。冷鲜羊肉在第8d达到腐败时,相应地WMP/PCE1.5颜色从淡紫色变为淡蓝色,表明WMP/PCE智能指示标签具有监测冷鲜羊肉品质劣变的潜力。6.探究了不同量BTE添加对改性后WMP基智能指示标签性能的影响及在监控冷鲜牛肉品质变化。随着p H值从3增加到10,BTE溶液颜色由粉红色变为亮黄色。随着BTE的增加,薄膜的Sq、热稳定性、a*、b*、△E和色泽稳定性增加,光透过率和L*降低。BTE在WMP中以物理和化学方式连接;在BTE添加量≤2%时,随着BTE添加量的增加,标签的OP、WVP和EAB显著降低,TS显著增加(P<0.05)。且到第8d时冷鲜牛肉达到腐败时,WMP/BTE标签的颜色也从粉红色变为棕色。表明WMP/BTE智能指示标签具有实时检测冷鲜牛肉的品质变化的潜力。综上所述,西瓜皮是高质量的果胶和多酚来源,共萃取工艺可以提高果胶和多酚的品质,DBD等离子体可以改善果胶和薄膜的性能,以WMP为基材活性包装薄膜和智能指示标签可用于延缓冷鲜肉的品质劣变和监控其品质变化。
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