肉桂精油-Tween 80纳米乳对普鲁兰多糖可食膜结构与性能的影响研究开题报告

 2022-07-31 14:13:52

1. 研究目的与意义

近年来,随着人们对环境和食品安全的要求越来越高,可食用膜的研究发展迅速,其具有可与被包装食品一起食用,并对环境和食品不造成任何污染的特点,因此许多国家都已经陆续开始研发可食性薄膜,主要集中在研制壳聚糖基、海藻酸钠基、淀粉基等可食复合膜上,但对普鲁兰基可食膜研究相对较少。普鲁兰多糖膜具有无毒、无味、透明度高、阻气性好等特点,但纯普鲁兰膜质地较硬,柔软性差,其本身没有灭菌能力,且该膜极强的亲水能力影响成膜效果,这些因素限制了其在食品领域的应用,因此,考虑加入其他物质制备复合膜,对普鲁兰多糖膜在食品包装领域的发展有深远意义。

可食性活性膜通常是以天然可食性材料为原材料,加入精油、有机酸等生物活性物质以及增塑剂等,加强复合膜的机械性能和抗菌能力,可应用于肉制品、新鲜水果蔬菜、果蔬汁保鲜上,现已被国内外广泛研究,极具应用价值。但疏水性物质精油与普鲁兰多糖膜液难以混溶,容易造成精油大量损失,进而影响复合膜的机械性能和抗菌能力。故本次实验以普鲁兰多糖为主要成膜物质,加入甘油作为塑化剂,同时以吐温80作为乳化剂,将肉桂精油以精油纳米乳液的形式加入膜基质中,以此来改善两者之间的相容性,加强复合膜的性质与抗菌能力,并使用浸涂法将所得普鲁兰基精油纳米乳复合膜液应用在新鲜草莓的常温保鲜上,以探究该可食膜延长新鲜草莓的贮藏期的能力。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:

1)优化精油纳米乳配方,控制乳化剂Tween80的量与超声条件,考察乳化剂添加量与超声时间对纳米乳液性能的影响;

2)研究Tween80-肉桂精油纳米乳液的粒径与添加量对普鲁兰多糖可食膜的结构及功能特性的影响,表征膜微观结构、机械性能、包封能力及抗菌能力;

3)研究基于肉桂精油-Tween 80纳米乳的普鲁兰多糖基可食膜在草莓保鲜上的应用。

拟解决的关键问题:肉桂精油与普鲁兰多糖薄膜相容性及纳米乳液的添加对普鲁兰多糖可食膜结构与性能的影响。

写作提纲:

本论文共分成三部分:

第一部分内容为研究肉桂精油与Tween80对普鲁兰多糖可食膜结构、生化性能的影响研究;

第二部分内容为研究Tween80-肉桂精油纳米乳液的粒径与添加量对普鲁兰多糖可食膜的微观结构、机械性能、包封能力及抗菌能力的影响;

第三部分内容为研究基于肉桂精油-Tween 80纳米乳的普鲁兰多糖基可食膜在草莓保鲜上的应用。

3. 国内外研究现状

可食用膜是利用可食用的材料,经混合、加热、涂布、烘干等步骤制成的,是一种可食用、能保鲜食品并具有包装保护功能的薄膜。它是以天然可食性物质(如多糖、蛋白质、脂肪等)为原料,通过不同分子间相互作用而形成的具有多孔网络结构的薄膜。如今,国内外研究较多的是利用多聚糖类物质进行食品涂膜保鲜,其是以各种多糖类物质(如普鲁兰多糖、壳聚糖、海藻酸钠等)作为膜的基材,利用多糖类物质的凝胶作用,再添加增塑剂等辅助剂制成的可食性包装膜[1,2]。普鲁兰(Pullulan)也叫茁霉多糖,短梗霉多糖,是出芽短梗霉产生的胞外多糖,是一种线性的葡萄糖组成的直链状同型多聚糖。普鲁兰多糖具有良好的成膜性,由普鲁兰多糖制成的薄膜透明、有光泽、强度高,其透气性远低于其他类型的可食用膜和高分子薄膜,氧气、氮气、二氧化碳、香气等气体几乎不能透过[3-6]。但普鲁兰抗湿性较差,制得的膜硬,柔软性差,难以达到包装薄膜的要求,且纯普鲁兰膜的成本比较高,为了改善其薄膜性能,加入多糖、蛋白质、淀粉和增塑剂等形成复合膜。Shih[7]将普鲁兰多糖与聚乙二醇组成复合体,在其中加入大米蛋白,制得的普鲁兰多糖薄膜带有颜色或香味。Kristo等[8]在酪蛋白-普鲁兰混合膜液中加入蜂蜡,以降低酪蛋白-普鲁兰混合膜的水蒸气透过系数。Lazaridou等[9]研究了壳聚糖-普鲁兰膜的热力学性能,得出膜的水分含量在7%-11%时,膜比较硬,当水分含量较高时,膜比较柔软。在国内方面,许时婴[10]等主要研究了普鲁兰多糖膜的结构和性能,发现其具有较小的透氧性,5%普鲁兰多糖和 5%的甘油形成的薄膜具有较高的阻气性和拉伸强度;肖茜等[11]以普鲁兰多糖为主要成膜材料,海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为辅助成膜材料,制得的薄膜致密,具有高的抗拉强度,良好的阻氧、阻油性。

可食性活性包装膜是一种新型的食品包装膜,其相对与普通包装膜有很多优点。lvarez[12]定义为将某种活性成分(如精油)添加到包装薄膜或包装容器中,以保证和改善食品质量,有效延长货架期,即需根据所包装食品的腐败变质机理来设计活性包装体系(例如:抗菌、抗氧化、除湿等)。目前应用较为广泛的是抗菌活性包装体系和抗氧化活性包装体系。肉桂精油从肉桂中提取得到,具有独特的风味和香气,被广泛用作为肉类食品的调味剂,美国食品药品监督管理局将其列为安全食物成份。文献表明,肉桂精油具有明显的抑菌和抗氧化作用[13]。但是,由于精油本身的疏水性、挥发性等一些性质,直接将精油加入膜液体系中受到了诸多限制。为了改善该限制,减少精油在普鲁兰薄膜中的损失,加强在膜中的抗菌抗氧化能力,通常以乳化的方法将精油与膜液共混。因此,精油乳液的粒径对成膜的性质将会产生非常重要的影响[14,15]。纳米乳是由水相、油相、表面活性剂和助表面活性剂按适当的比例形成粒径为 50nm-200nm,具有低黏度、各向同性的热力学和动力学稳定的透明或半透明体系[16-18]。根据Liang等人和Severino等人的研究,使用精油纳米乳制得的可食性活性膜的抗菌性和抗氧化性相比非纳米乳膜有相当显著的提升[19,20]。近几年,将精油纳米乳加入膜液制精油纳米乳可食性活性膜在国内外被广泛研究,Tastan等[21]制备香芹酚精油纳米乳,加入改性壳聚糖膜液中,制备抗菌抗氧化活性包装;Alexandre等[22]研究了生姜精油纳米乳-明胶复合薄膜,除此之外,百里香精油纳米乳、柠檬精油纳米乳、茶多酚纳米乳入膜制备活性膜也被国内外学者广泛研究[23,24]。

草莓成熟果实果皮娇嫩,易受机械损伤和微生物浸染,极不耐贬藏,采收后常温下放置1-3天即失水霉烂,限制了草莓的规模化生产。如何提高草莓的贮藏品质、延长草莓贮藏时间一直是国内外广大学者对草莓研究的热点,也对减少草莓生产流通的经济损失,保障草莓市场需求,维持草莓产业稳定发展的具有重要意义[25,26]。涂抹保鲜法以其操作简单易行,以及良好气体选择透过性和防止有害微生物侵入的优点,而成为近年来果蔬保鲜研究的热点,其中多糖可食性膜由于其来源广泛、容易获得,化学性质稳定,是近年来研究最多,也是应用最广泛的涂膜剂。董亚[27]采用普鲁兰多糖/海藻酸钠/CMC复合膜对阳山水蜜桃进行浸涂保鲜涂膜,其可以延缓水果的感官品质变化,并延缓还原糖、可溶性固形物和有机酸含量的下降;Robledo等人[28]使用百里香精油纳米乳/藜麦蛋白/壳聚糖复合保鲜膜在5℃对草莓进行保藏,12天后,草莓的感官和各项生理生化指标都远优于对照组;Krasniewska等[29]使用植物精油普鲁兰复合膜对桃子和苹果进行保藏,发现复合膜显著提高抗菌能力,水果贮藏期显著延长。然而,到目前为止还没有人对基于精油纳米乳的普鲁兰多糖基可食膜做出相关研究,也没有人将其应用于新鲜水果涂膜保鲜研究上。因此,我们这次研究的目的便是制备出性能优异的普鲁兰基可食性活性膜,研究其表征和各项性能,并进一步探索其在新鲜果蔬贮藏保鲜上的应用。

4. 计划与进度安排

2022.10.20-2022.11.30熟悉课题、文献检索及文献总结;

2022.12.01-2022.12.31完成开题报告,熟悉实验方法,进行预实验;

2022.01.01-2022.03.10正式试验;

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5. 参考文献

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