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中國(guó)熱科院在綠色高分子涂膜保鮮材料研究方面取得重要進(jìn)展

2022-11-23 09:01:06 來(lái)源：中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院閱讀量：7149

　　“民以食為天，食以安為先”，果蔬保鮮是保障食品安全的重要環(huán)節(jié)，一直備受社會(huì)大眾的關(guān)注。中國(guó)熱科院南亞所旱作新材料研究室通過(guò)對(duì)殼聚糖、結(jié)冷膠進(jìn)行改性，構(gòu)建了兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠/芥末精油復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的阻隔性能、力學(xué)性能以及抗菌性能等，同時(shí)將該復(fù)合材料涂膜液應(yīng)用于芒果保鮮，解決了單一殼聚糖高分子涂膜保鮮膜力學(xué)性能差，抗菌性能不足的問(wèn)題。研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠復(fù)合材料涂膜處理可以延長(zhǎng)芒果呼吸高峰期，同時(shí)可延長(zhǎng)芒果的貨架期10天。此外，研究發(fā)現(xiàn)添加了芥末精油的兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠復(fù)合材料可以延緩果實(shí)腐敗和衰老，阻止果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生較大變化。

　　目前，水果貯藏保鮮有很多種方法，主要有低溫貯藏法、氣調(diào)貯藏法、熱處理殺菌法、輻照貯藏法、臭氧處理法和化學(xué)保鮮劑處理法等，但這些保藏方法存在成本高，技術(shù)復(fù)雜，難于控制或有毒物質(zhì)殘留等問(wèn)題。真正綠色健康的保鮮方法，成為整個(gè)行業(yè)的期待。因此，立足于高效安全環(huán)保低廉易操作的原則，涂膜保鮮應(yīng)運(yùn)而生。涂膜保鮮是近年興起的保鮮新方法之一，其利用涂膜液在水果表面形成一層薄的高分子膜來(lái)抑制果蔬的氣體和水汽交換以及果蔬代謝，從而降低采后果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，減少水分蒸發(fā)，達(dá)到延長(zhǎng)水果保鮮期的目的。

　　綠色高效的涂膜材料是開(kāi)發(fā)涂膜保鮮劑的關(guān)鍵。殼聚糖是自然界存量最豐富的多糖之一，具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性、阻隔性以及抗菌性，被認(rèn)為是可食性涂膜保鮮的理想材料之一。但殼聚糖膜存在成膜后機(jī)械性能差、抑菌性能不足等問(wèn)題。結(jié)冷膠是一種天然微生物多糖，具有高透明、耐酸廣、強(qiáng)穩(wěn)定性、凝膠性、風(fēng)味釋放性、耐高溫等性能，已廣泛用于食品、日用品、藥品等領(lǐng)域，結(jié)冷膠的引入能有效提高殼聚糖成膜后的機(jī)械性能。植物精油是一類植物源次生代謝產(chǎn)物，具有廣譜、高效的抗菌活性，是公認(rèn)的無(wú)公害天然防腐保鮮劑，不僅可以有效地提高涂膜材料的防腐抑菌效果，而且能改善涂膜的力學(xué)性能，產(chǎn)生協(xié)同增效作用。本研究將殼聚糖羧甲基改性后接入膽酸基團(tuán)形成兩親性殼聚糖衍生物(CMCS-g-CA)，使其具有良好的水溶性，以及與疏水性材料更好的相容性，然后與水溶性的羧甲基結(jié)冷膠(CMGG)進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)建高分子涂膜保鮮材料。在這項(xiàng)工作中，為了獲得具有最佳機(jī)械和阻隔性能的復(fù)合膜，通過(guò)對(duì)復(fù)合膜的透水透氣性能以及力學(xué)性能進(jìn)行表明，確定了CMCS-g-CA/CMGG的合適重量比為5:2。同時(shí)，添加了芥末精油(MEO)的CMCS-g-CA/CMGG/MEO復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和炭疽桿菌具有良好的抗菌性能，并且抗菌活性隨著MEO用量的增加而逐漸增強(qiáng)。與未涂膜芒果樣品相比，在室溫下，用CMCS-g-CA/CMGG/MEO涂膜的芒果保質(zhì)期延長(zhǎng)了10天。這項(xiàng)研究表明，殼聚糖/結(jié)冷膠/植物精油復(fù)合材料可應(yīng)用于開(kāi)發(fā)具有高抗菌活性的食品保鮮包裝材料，為綠色多功能水果保鮮材料的開(kāi)發(fā)提供新的策略。

　　該研究成果以“Amphiphilic chitosan/carboxymethyl gellan gum composite films enriched with mustard essential oil for mango preservation”發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Carbohydrate Polymers》。中國(guó)熱科院南亞所楊子明副研究員與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)培研究生管晨為論文共同第一作者，李普旺研究員和周闖助理研究員為論文共同通訊作者。該項(xiàng)工作得到了海南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(ZDYF2021XDNY145)、云南省專家工作站項(xiàng)目(202005AF150007)和中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目的支持(1630062022006、1630062022023)。【全文】
作者：楊子明

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