植物精油壳聚糖复合膜在食品模拟物中的精油迁移特性研究

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食品模拟物(水、3%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇)可以模拟各类食品特性,广泛用于研究包装材料中活性成分向食品中的迁移情况。抗菌包装材料是未来食品保鲜领域的发展趋势之一,以壳聚糖和植物精油制备的复合膜有着良好的抗菌性能,但精油从复合膜向食品中的迁移特性和机制仍不清楚。本研究以百里香、肉桂、柠檬三种精油制备的壳聚糖复合膜为研究对象,探究复合膜在食品模拟物中的精油迁移特性,分析精油迁移与复合膜性能和结构之间的关系,并考察干燥处理对复合膜性能和精油迁移的影响,进一步针对百里香精油的三种典型活性成分百里香酚、芳樟醇和石竹烯,研究其对壳聚糖膜性能和结构的影响,明确其在食品模拟物中的迁移特性,以期为抗菌活性包装膜在食品保鲜中的应用提供参考。主要研究结果如下:(1)精油和食品模拟物的类型影响复合膜中的精油迁移。植物精油在低极性食品模拟物(50%乙醇和95%乙醇)中有良好的溶解性,肉桂精油比百里香和柠檬精油有更高的脂水分配系数。相比之下,精油迁移与复合膜在食品模拟物中的溶解度呈正相关,但与95%乙醇中的膨胀度呈负相关。此外,在3%乙酸中,壳聚糖复合膜结构被严重破坏,导致薄膜迅速膨胀、溶解和精油迁移。扫描电镜显示,壳聚糖复合膜中精油的存在状态因食品模拟物的类型而异,水和3%乙酸对精油复合膜影响较大。FTIR光谱分析显示3%乙酸和95%乙醇对壳聚糖精油复合膜的O-H键有很大影响,95%乙醇导致1552cm-1(N-H)处的峰值向高频带转移。(2)干燥处理降低了壳聚糖精油复合膜的水分含量,使水蒸气透过率和薄膜的膨胀、溶解性均显著降低,薄膜中精油的迁移速率明显变缓,达到迁移平衡时间大幅延长。(3)百里香精油及其三种典型成分显著影响壳聚糖膜溶液和薄膜的性能。百里香精油、百里香酚和石竹烯提高了壳聚糖膜的阻水性,降低了复合膜在水中的膨胀度和溶解性,同时降低了薄膜的力学性能,但是显著提高了壳聚糖膜的抗菌性,以百里香精油抗菌效果最好。百里香精油及其成分在95%乙醇中迁移速率显著低于在水中的迁移速率,比较来看,百里香酚的迁移速率最快,其次是精油和石竹烯,而芳樟醇未观察到迁移发生。FTIR显示壳聚糖与百里香精油、百里香酚、石竹烯之间存在强烈的氢键相互作用。
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