大连工业大学王海松/杜健在天然多糖基活性包装及食品保鲜取得系列进展
近日，大连工业大学生物基纤维材料与化学品团队在天然多糖基活性包装及食品保鲜取得系列进展，在期刊《Food Hydrocolloids》、《Food Bioscience》和《International Journal of Biological Macromolecules》分别发表了题为“Boosting the loading dosage of cinnamon essential oil within edible packaging filmvia the multiplecross-linking strategy for effective shrimppreservation”、“Multifunctional and antimicrobial carboxymethyl cellulose-based active hydrogel film for fruits packaging and preservation”和“Mechanically robust carboxymethyl cellulose/graphene oxide composite cross-linked by polyetherimide for fruits packaging and preservation system”的研究论文，王海松教授和杜健副教授为共同通讯作者，2022级硕士研究生杨慧杰和博士研究生李超为第一作者。
研究背景
过度使用不可降解的石油基包装材料进行食品保鲜，造成了严重的环境污染，其中释放的微塑料会通过生物链在人体内积累，从而对我们的健康构成威胁。目前，含有天然抗菌物质的生物活性包装用于提高食品货架期已得到广泛应用。其中，天然多糖羧甲基纤维素（CMC）是一种重要的纤维素醚衍生物，具有粘度好、成膜性好、透明性强、无毒、价格低廉等特点，是石油基塑料包装的潜在替代品，但需解决抗水性、拉伸强度及赋予其良好的抗菌性能、气体阻隔和抗氧化性能等以扩展天然多糖基包装的性能及应用。
研究结论
肉桂精油作为活性化合物被广泛应用于食品保鲜活性包装膜中，但其在制作过程中的挥发性影响了食品保鲜效果，所以团队设计并构建了新型羧甲基纤维素钠(CMC)/纤维素纳米纤维肉桂精油(CNF-CEO)/柠檬酸(CA) (CCEA)多重交联膜。结果表明，聚合物网络中的多个分子间交联(如氢键和酯键)极大增强了薄膜内的结合，使分子链的热运动得到限制，从而防止了加工过程中CEO的挥发。优化后的CCEA薄膜，其CEO保留率最高达到65.7%，作为包装薄膜使用时，可有效延长虾在冷藏环境中的新鲜度至7天。
为了解决CMC基水凝胶薄膜易脱水、功能单一的问题，创新采用高沸点的有机溶剂丙三醇置换3D网络中的水分子，交联天然抗菌活性成分单宁酸（TA）和EGBL（银杏叶提取物），成功地制备了高强度保水多功能CMC/PVA/TA/EGBL凝胶膜(CPTE)，并应用于食品保鲜。结果表明CPTE凝胶薄膜在空气中放置一个月，其含水量仍保持在97%左右。此外，CPTE凝胶膜显示出良好的紫外线阻隔性，抗氧化(82.11%)，氧气屏蔽(7.91 cm3)/ (m2·day 0.1 MPa))和控制释放性能。采用CPTE凝胶薄膜用作包装薄膜时可有效延长草莓货架期7天以上。该研究为构建新型绿色可降解的食品保鲜包装薄膜提供了新颖的理论设计和实验参考。
为了进一步提高CMC膜的抗水性和力学强度，通过化学酰胺化反应成功制备了一种具有结构稳健优点的新型CMC/GO/TA/PEI（CGTP）复合膜。PEI交联的生物聚合物的致密网络结构有效地消散了负载能量，与初始空白样品相比，复合材料的韧性达到4.63 MJ/m3，显著提高了175.59%。此外，CGTP膜的气体阻隔性、热稳定性和抗紫外线性能也得到了显著提高。生物活性TA的加入还赋予了复合膜理想的抗氧化和抗菌性能。CGTP包装膜的水果保鲜应用效果评价表明，因其良好的性能可以有效延长草莓、蓝莓和樱桃番茄的货架期。
图文赏析
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110490https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.104005https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132816
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