基于丁香精油纳米乳液的抗菌材料制备与应用

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精油具有广谱抑菌性,可以作为新型食品防腐剂。然而,精油的高疏水性、高挥发性、易氧化性和低稳定性限制了其在食品工业中的应用。包埋技术能创建保护生物活性成分的物理屏障来避免精油的暴露和分解,使精油在食品系统中缓慢释放,从而提高精油的生物利用度和功效。本文以蛋白和多糖为壁材,使用复合凝聚法包埋丁香精油,基于丁香精油纳米乳液制备了两种抗菌材料:纳米胶囊粉末和抗菌膜,并将它们非接触应用于面包保鲜。具体研究内容和结果如下:1.选择食品级原料酪蛋白酸钠和阿拉伯胶为壁材,通过复合凝聚法包埋丁香精油,并对高压均质的工艺进行优化,以最小抑菌浓度评价丁香精油纳米乳液中挥发性物质的抗菌活性。结果表明:在p H为4时蛋白和多糖产生静电引力包埋丁香精油。随着高压均质压力和时间的增大,纳米乳液的粒径先减小后增大,当均质时间为5 min,均质压力为200 bar时,制备得到的纳米乳液粒径最小。经高压均质处理的纳米乳液可以在60 d内保持稳定,纳米乳液非接触应用的最小抑真菌浓度(1.25μL/m L)显著小于液态直接应用(25μL/m L),表明纳米乳液中的挥发性物质对微生物的抑制作用更强。2.基于丁香精油纳米乳液制备了两种抗菌材料:丁香精油纳米胶囊粉末和丁香精油纳米乳液玉米淀粉基薄膜。通过结构表征发现纳米胶囊粉末呈大小均一的球形且精油被成功包埋,通过性能表征发现纳米胶囊粉末具备良好的缓释特性。同时,研究不同纳米乳液添加量对薄膜性能的影响,发现添加不同量的丁香精油纳米乳液会降低薄膜的厚度、水分含量、水溶性、水蒸气透过性和断裂伸长率,提高薄膜的亮度、拉伸强度和疏水性能。通过对抗菌膜的结构表征发现纳米乳液与淀粉基体具有良好的相容性,但纳米乳液的加入会改变薄膜的晶体结构。体外抑菌试验表明纳米胶囊粉末和抗菌膜里的挥发性物质对黑曲霉有良好抑制作用。3.将抗菌材料应用到面包保鲜上,通过测定面包菌落总数、硬度、水分分布、风味物质和货架期来评价抗菌材料的保鲜效果。结果表明:抗菌膜包裹处理能减小面包在贮藏期间的硬度和风味物质变化,提高面包的保水性。纳米胶囊粉末和抗菌膜非接触处理能有效抑制面包贮藏期间微生物的生长和繁殖,将面包的货架期从5 d延长到11 d。抗菌材料与面包非接触,依靠材料中挥发性活性物质产生抑菌保鲜作用,是一种潜在的食品保鲜应用策略。
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