负载茶多酚的活性复合膜的制备及其在鹿茸菇保鲜中的应用

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近年来,将天然活性物质与生物可降解材料共混,制备得到绿色环保的活性膜包装材料,是食品活性包装的研究热点。本研究以壳聚糖和玉米醇溶蛋白为成膜基材,加入植物性抗氧化物质茶多酚,制备得到负载不同含量茶多酚的壳聚糖/玉米醇溶蛋白活性复合膜,以期改善壳聚糖/玉米醇溶蛋白膜的物理性能和抗氧化能力。一方面研究了茶多酚负载量对壳聚糖/玉米醇溶蛋白复合膜结构、力学、阻隔性等性能的影响,另一方面在分子水平上探讨了壳聚糖/玉米醇溶蛋白/茶多酚活性复合膜的成膜机理;同时,通过释放试验分析了活性复合膜中茶多酚在不同食品模拟物中的释放规律,并利用动力学模型对茶多酚释放规律进行研究;最后,根据上述研究筛选出综合性能最好的壳聚糖/玉米醇溶蛋白/茶多酚活性复合膜,评价其对鹿茸菇的保鲜效果。本论文的主要研究内容及结果如下:1.以壳聚糖、玉米醇溶蛋白、茶多酚为原料,采用溶剂浇铸法制备得到一种活性复合膜。首先考察了茶多酚负载量对壳聚糖/玉米醇溶蛋白膜液静态和动态流变学特性、粒径分布以及凝胶强度的影响。其次利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低场核磁共振技术(LF-NMR)以及荧光分析等手段对活性膜的成膜机理进行表征分析,并测定了活性膜的机械性能和阻隔性。结果表明:茶多酚与成膜聚合物之间的相互作用使膜液中产生了高度纠缠的网络结构,有利于均匀稳定复合膜的形成;SEM和XRD分析表明茶多酚与壳聚糖、玉米醇溶蛋白之间发生了强烈的相互作用;LF-NMR分析显示负载茶多酚改变了壳聚糖/玉米醇溶蛋白复合膜中水分子的含量和存在状态;通过荧光分析和二级结构分析可以看出,负载适量茶多酚对膜性能具有良好的改善作用,当茶多酚负载量为1%时,活性膜表现出最佳的抗拉强度(10.966 MPa)。此外,当茶多酚负载量为0.5%和2.0%时,活性膜具有较高的热稳定性。2.通过DPPH和ABTS自由基清除实验表明,负载茶多酚的活性复合膜具有良好的抗氧化性,并且随着活性膜中茶多酚含量的增加而增强。但是活性膜的疏水性随着茶多酚负载量的增加呈下降趋势。除此之外,研究了不同溶液中活性膜溶胀度的变化以及茶多酚在水性、碱性以及脂肪类食品模拟物中的释放规律。活性膜在水性食品模拟物中溶胀度最高,而脂肪类食品模拟物中溶胀度最低;对比活性膜在不同食品模拟物中的释放规律,发现释放达到平衡时膜中茶多酚的释放百分率从高到低依次为:50%乙醇﹥水﹥95%乙醇。同时,采用5种数学模型拟合茶多酚在不同食品模拟物中的的释放曲线,结果表明其释放规律符合Peppas-Sahlin模型(R~2=0.997-0.999)和Peleg模型(R~2=0.994-0.999);Peppas-Sahlin模型拟合参数表明C/Z/T膜中茶多酚通过扩散的方式释放,符合分子扩散的菲克定律。3.壳聚糖/玉米醇溶蛋白/茶多酚活性复合膜作为一种活性包装材料用于鹿茸菇的采后保鲜,并评价其对鹿茸菇在4℃冷藏条件下、15 d贮藏期内质量以及生理指标的影响。结果表明:与对照组和壳聚糖/玉米醇溶蛋白复合膜处理组相比,壳聚糖/玉米醇溶蛋白/茶多酚活性复合膜包装能明显延缓冷藏期间鹿茸菇失重率和呼吸强度的上升,抑制菇体细胞膜透性和丙二醛含量的增加,更好的保持鹿茸菇表面色泽以及采后质构特性。此外,茶多酚活性复合膜不仅有效抑制了多酚氧化酶和过氧化物酶活性,而且增强了抗氧化酶活性。上述研究结果表明负载茶多酚的壳聚糖/玉米醇溶蛋白活性复合膜可以很好的保持鹿茸菇的采后品质。
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