【摘 要】
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目前食品腐败变质已经成为影响公共健康、环境和经济的一个严重的全球问题,消费者对新鲜、健康和保质期长的食品需求越来越多,因此,开发无毒无害、高效抑菌、绿色环保的保鲜技术成为食品安全领域的热点话题。生物防腐剂ε-聚赖氨酸(ε-pL)具有较广的抑菌谱,被广泛应用在食品防腐保鲜中,但是游离的聚赖氨酸稳定性差,限制了其应用效果。锌基咪唑类的金属有机骨架(ZIF-8)具有较高的比表面积、可调节的孔径和均一的纳
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目前食品腐败变质已经成为影响公共健康、环境和经济的一个严重的全球问题,消费者对新鲜、健康和保质期长的食品需求越来越多,因此,开发无毒无害、高效抑菌、绿色环保的保鲜技术成为食品安全领域的热点话题。生物防腐剂ε-聚赖氨酸(ε-pL)具有较广的抑菌谱,被广泛应用在食品防腐保鲜中,但是游离的聚赖氨酸稳定性差,限制了其应用效果。锌基咪唑类的金属有机骨架(ZIF-8)具有较高的比表面积、可调节的孔径和均一的纳米级晶体结构,因此作为药物的缓释载体被广泛应用。本研究提出以ZIF-8为载体,将ε-pL包埋在ZIF-8中制备ZIF-8@ε-pL杂化纳米抑菌材料,并进一步将其引入在琼脂膜和聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)膜的成膜基材中制备出复合抗菌膜,分别研究了它们的抑菌性能。结果如下:(1)基于生物分子的固载技术,制备了 ZIF-8@ε-pL杂化纳米材料,研究其对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌性能。结果表明,在常温下,Zn2+浓度为0.8 mol/L,咪唑浓度为0.8 mol/L,ε-pL浓度为1.0 g/L的制备条件下,ZIF-8@ε-pL的抑菌活性优于单纯的ZIF-8和ε-pL,尤其对枯草芽孢杆菌。ZIF-8@ε-pL对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为0.2 g/L和1.0 g/L,相同浓度条件下,ZIF-8不能抑制细菌生长繁殖。通过FIC指数分析,制备的ZIF-8@ε-pL中的ZIF-8和ε-pL具有协同抑菌作用。(2)研究了不同pH环境对ZIF-8@ε-pL抑菌活性的影响。结果表明,利用ZIF-8固载ε-pL能有效提高ε-pL的稳定性,相比ε-pL,ZIF-8@ε-pL在更广的pH环境范围内表现出更好的抑菌活性,尤其在碱性环境中,ZIF-8@ε-pL对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌仍然具有抑菌活性,但是ε-pL由于结构变化失活,不具备抑菌活性。(3)将不同浓度(0%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%)的 ZIF-8@ε-pL 加入到琼脂和PVA/CS的成膜基材中,获得ZIF-8@ε-pL/琼脂纳米复合膜和ZIF-8@ε-pL/PVA/CS纳米复合膜。抑菌圈实验表明,琼脂复合膜对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的抑菌圈比PVA/CS复合膜分别小1.42±0.19 mm和0.58±0.12 mm。两种复合膜的机械强度和薄膜透光率均随着抑菌剂浓度的增加而降低,紫外透光率呈现相反的情况。(4)采用自制的5种ZIF-8@ε-pL浓度梯度的琼脂复合膜、PVA/CS复合膜和普通市售PE膜对草莓进行保鲜实验,在实验室室温25℃的情况下,以PE膜为空白对照组,添加不同浓度ZIF-8@ε-pL的琼脂复合膜和PVA/CS复合膜为实验组,观察草莓保鲜过程中的变化情况。结果表明,实验组相比于空白对照组保鲜效果更好,其中被4.0%ZIF-8@ε-pL/琼脂复合膜包裹的草莓在保藏4 d后没有出现腐败情况,相同情况下被PVA/CS复合膜包裹的草莓已经腐败,进一步说明ZIF-8@ε-pL起到了缓释抑菌的作用。
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