论文部分内容阅读
目前,食源性疾病仍是全世界关注的问题,天然抗菌剂的应用为解决这一问题提供了一条途径。天然抗菌剂的溶解度问题限制了其在食品体系中的应用,而递送系统有助于解决这一问题。近年来,基于纳米颗粒、涂层/薄膜、乳液等递送系统逐渐成为研究热点,其中玉米醇溶蛋白由于其独特的两亲性质,而从众多抗菌体系中脱颖而出。但是单一玉米醇溶蛋白体系存在稳定性和机械强度等问题,因此将壳聚糖与玉米醇溶蛋白进行复合有利于改善玉米醇溶蛋白体系的缺陷,制备性能优良的复合抗菌体系。据此,为构建不同玉米醇溶蛋白/壳聚糖基抗菌体系(ZCn)以适用不同食品,本研究首先采用反溶剂沉淀法构建玉米醇溶蛋白/壳聚糖/乳酸链球菌素纳米复合物抗菌体系(ZCn-N)。其次,采用流延法构建玉米醇溶蛋白/壳聚糖/丁香酚/姜黄素复合膜抗菌体系(ZCn-Eug-Cur)。最后将两种抗菌体系应用于蓝莓和鲜切小番茄、苹果的保鲜中,以期维持水果品质,避免微生物污染,延长货架期。主要研究内容和结果如下:(1)壳聚糖分子量是玉米醇溶蛋白/壳聚糖体系的关键影响因素,研究选用了四种分子量的壳聚糖(Cn,n=0.3,3 kDa;n=15,150 kDa;n=40,400 kDa;n=60,600 kDa)分别构建了负载乳酸链球菌素的玉米醇溶蛋白/壳聚糖纳米复合物(ZC0.3-N、ZC15-N、ZC40-N、ZC60-N),并探究了复合物抗菌体系的理化性质,以及对金黄色葡萄球菌的抗菌作用。结果显示,C0.3与C15、C40、C60所形成的纳米复合物结构不同。C0.3与部分乳酸链球菌素掺杂在玉米醇溶蛋白分子之间,共组装成核壳结构;而C15、C40、C60的分子链松弛了玉米醇溶蛋白结构,形成了玉米醇溶蛋白/壳聚糖聚合物网络来封装乳酸链球菌素。同时ZC0.3-N有最佳包封效率(85.38%)且使乳酸链球菌素的MIC降低9倍。最终分子量为3 kDa的壳聚糖最适合用于构建负载乳酸链球菌素的玉米醇溶蛋白/壳聚糖纳米复合物抗菌体系。(2)为进一步拓展抗菌体系的应用范围,研究选择制备玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合膜抗菌体系。因为C0.3成膜性差,且高浓度水平下的C40,C60的粘度较大,不易充分溶解,因此选用分子量为15 kDa的壳聚糖构建复合膜。本文首先通过单因素试验明确玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合膜(ZC15)的最佳制备条件;其次,向复合膜中添加丁香酚,考察丁香酚浓度对玉米醇溶蛋白/壳聚糖/丁香酚复合膜(ZC15-Eug)的机械性能、抗氧化活性以及透光率的影响;最后,向复合膜中添加姜黄素,考察姜黄素浓度对玉米醇溶蛋白/壳聚糖/丁香酚/姜黄素复合膜(ZC15-Eug-Cur)的机械性能、抗氧化活性、抗紫外性、抗菌性以及屏障特性的影响,同时检测复合膜的p H指示功能。结果显示,首先,玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合膜的最佳制备工艺:基质浓度为1%,玉米醇溶蛋白和壳聚糖的质量比为1:1,甘油添加量为0.8%,加热温度为70℃,加热时间为30 min;其次,0.5%的丁香酚浓度使ZC15-Eug复合膜具有较好的机械性能,抗氧化活性和透光率;最后,姜黄素浓度为250μg/m L的复合膜(ZC15-Eug-Cur250)具备较好的综合性能。ZC15-Eug-Cur250的抗拉伸强度和断裂伸长率14.52 Mpa和88.77%,抗氧化活性为77.47%和74.99%,水蒸气、氧气、二氧化碳透过率分别为:0.18、1.66×10-3、0.21g·mm·m-2·h-1·k Pa-1,紫外线透过率小于1%且在UV-A和UV-B光照射下表现出持续稳定的抗紫外效果。AFM观察到ZC15-Eug-Cur250表面较其他浓度的复合膜更光滑。抗菌活性试验表明ZC15-Eug-Cur250对金黄色葡萄球菌有持续抗菌效果。最终构建负载0.5%的丁香酚和250μg/m L的姜黄素的玉米醇溶蛋白/壳聚糖/丁香酚/姜黄素复合膜抗菌体系。(3)为进一步探究玉米醇溶蛋白/壳聚糖/乳酸链球菌素纳米复合物(ZC0.3-N)和玉米醇溶蛋白/壳聚糖/丁香酚/姜黄素复合膜(ZC15-Eug-Cur250)两种不同抗菌体系在水果中的应用。本文将两种抗菌体系应用于蓝莓和鲜切小番茄、苹果的保鲜中,探究在4℃储藏条件下的三种水果的失重率,硬度,颜色外观以及菌落总数的影响。结果显示,ZC0.3-N和ZC15-Eug-Cur250两种抗菌体系在不同的水果应用中均有较好的抑菌效果,且ZC15-Eug-Cur250效果更好。除此之外,ZC0.3-N和ZC15-Eug-Cur250均将蓝莓的货架期从10 d延长至15 d,延缓了蓝莓的皱缩及霉变,但是ZC15-Eug-Cur250的多酚物质会影响蓝莓花青素的稳定性,从而使蓝莓表面在储存期间从黑色转变为黑红色。而ZC0.3-N在15 d储存期内,对蓝莓的失重率,硬度,外观以及颜色具有较好的维持效果。基于上述结果,首先,两种抗菌体系更适合蓝莓保鲜,且ZC0.3-N在颜色保护上较ZC15-Eug-Cur250更好;其次,玉米醇溶蛋白/壳聚糖抗菌体系能够有效抑制水果中的微生物生长,ZC15-Eug-Cur250的抑菌效果更强。综上所述,分子量为3 kDa的壳聚糖最适合构建玉米醇溶蛋白/壳聚糖/乳酸链球菌素纳米复合物抗菌体系,乳酸链球菌素的包封效率最高,抗菌活性最高;负载0.5%的丁香酚和250μg/m L的姜黄素的玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合膜抗菌体系综合性能更好,具有较好的机械性能、高抗氧化,抗紫外性能、持续的抗菌性能;两种抗菌体系在水果保鲜中均具有抗菌效果且最适合蓝莓保鲜。本研究能够为构建具有持续抗菌活性的多功能抗菌体系提供的理论数据和技术支撑。