结冷胶-紫甘蓝花青素活性智能膜的制备及应用研究

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食品包装有三个基本功能:密封、保护食品质量以及避免食品在流通中遭受外界环境的影响。随着消费者需求及偏爱的改变,消费者期望食品包装不仅具有基本功能,还要延长食品保质期,并能同步反映食品品质的变化信息,因此,活性智能包装成为食品包装的研究热点。本研究利用低酰基结冷胶和紫甘蓝花青素制备了兼具抗氧化活性和鲜度指示的活性智能包装膜,考察了紫甘蓝花青素超声波-微波协同提取法,考察了结冷胶-紫甘蓝花青素成膜溶液的流变行为,考察了结冷胶浓度、花青素浓度、增塑剂和交联剂对活性智能膜的理化性质、抗氧化活性、p H颜色响应特性和微观结构的影响。此外,还考察了活性智能膜在大黄鱼新鲜度指示与猪油保鲜中的应用性能。以紫甘蓝为研究对象,构建了花青素超声波-微波协同提取法。考察了微波功率、微波时间、微波温度、乙醇体积分数、料液比、超声波功率、超声波-微波协同提取时间、超声波-微波协同提取温度对花青素提取率的影响,在单因素试验基础上,利用Box-Behnken实验设计对紫甘蓝花青素提取工艺进行了优化。此外,考察了超声波-微波协同提取紫甘蓝花青素的稳定性、抑菌性和抗氧化活性(DPPH自由基清除能力,羟基自由基清除能力,超氧阴离子清除能力)。结果表明,紫甘蓝花青素超声波-微波协同提取最佳工艺参数为:超声波功率320 W,微波功率482 W,55 oC提取22 min,料液比1:10g/m L,乙醇体积分数70%。在此条件下,紫甘蓝花青素提取率为13.506±0.371 mg/g,超声波-微波协同提取紫甘蓝花青素具有较好的抑菌性和抗氧化活性。系统考察了结冷胶-紫甘蓝花青素成膜溶液的流变行为,考察了结冷胶浓度、花青素浓度、增塑剂与交联剂等因素的影响。静态流变测试结果表明,结冷胶、花青素浓度越高,成膜溶液的粘度越大。增塑剂对成膜溶液流动行为影响不大,成膜溶液为剪切变稀流体,其流动行为可用幂律方程进行拟合。随着钠离子与钙离子浓度的增加,成膜溶液的粘度先增大后基本保持不变。动态流变测试结果表明,在降温过程中,成膜溶液经历了液-固转变。结冷胶浓度、花青素浓度、增塑剂浓度与交联剂浓度越高,成膜溶液的储能模量和损耗模量越大,凝胶温度越高。采用流延法制备了结冷胶-紫甘蓝花青素活性智能膜,考察了结冷胶浓度、花青素浓度、增塑剂与交联剂对活性智能膜厚度、水分含量、水溶性、水蒸气透过率、机械性能、热性能、抗氧化活性、p H颜色响应特性与微观结构的影响。研究结果表明,结冷胶浓度对活性智能膜性质影响显著,结冷胶浓度越高,膜厚和抗拉强度越大,而水分含量、水溶性、水蒸气透过率、断裂伸长率则越小。随着花青素浓度的增加,水分含量和抗拉强度逐渐减小,而厚度、水溶性、水蒸气透过率和断裂伸长率增则逐渐增大。花青素的加入赋予了膜良好的抗氧化性与p H响应特性,并可提高膜的热稳定性。随着增塑剂浓度的增加,活性智能膜的厚度、水分含量、水蒸气透过率和断裂伸长率逐渐增大。适量增塑剂的添加还可以使膜的水溶性减小、抗拉强度增大、熔融温度升高。适量阳离子(钠离子与钙离子)的添加可以使活性智能膜的结构更加致密。当Na+浓度为10 m M、Ca2+浓度为4 m M时,活性智能膜的水溶性、水蒸气透过率最小,而抗拉强度最大,热稳定性最高。当结冷胶浓度为1%w/v、甘油浓度为1%w/v、Na+浓度为10 m M、花青素浓度为2%w/v时,活性智能膜的综合性能最优。将制备的活性智能膜应用于大黄鱼新鲜度指示与猪油保鲜。考察了贮藏过程中猪油品质和大黄鱼新鲜度指标(挥发性盐基总氮含量、菌落总数、硫代巴比妥酸值、p H值)变化和活性智能膜的色差ΔE,研究结果表明,大黄鱼在4 d时超出一级鲜度,活性智能膜从紫色变为蓝色;9 d时已经腐败变质,同时活性智能膜由蓝色变为绿色,且活性智能膜色差与各鲜度指标之间具有显著相关性,可用于大黄鱼的新鲜度指示。活性智能膜可有效延缓猪油氧化酸败,对猪油具有优异的保鲜性能。
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