壳聚糖蛋白复合膜的制备、性能检测及在板栗上的应用研究

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随着食品传统塑料包装膜带来的环境负担日渐加重,以生物可降解材料替代传统塑料的呼声越来越高。可食性膜因具有生物可降解和安全无毒等优势,已成为了食品保鲜包装领域的研究热点。板栗具有丰富的营养价值,在我国具有很广阔的市场,但板栗采后常温贮藏过程中易失水,出现“石灰化”和霉烂等变质问题,影响板栗的食用价值和经济价值。因此,本研究设计研制了两种具有保水性、防霉性以及有一定机械强度、安全无毒的复合涂膜材料,并应用于板栗的贮藏保鲜,以期提高板栗的常温贮藏质量,为促进板栗更好更快地带动山区经济的发展提供科学依据。本文以壳聚糖、乳清蛋白和玉米醇溶蛋白作为膜基质,以甘油为增塑剂、纳米纤维素和肉桂醛为交联剂,分别制备壳聚糖-乳清蛋白复合膜和壳聚糖-玉米醇溶蛋白复合膜,通过单因素实验和正交试验,以水蒸气透过率为核心考察指标,结合机械性能指标的测试,优化了两种膜的最佳配方,并进一步测试了膜的抑菌性能,最后应用于板栗的贮藏保鲜。主要研究结果如下:(1)通过单因素实验和正交实验,经综合评定,得到壳聚糖-乳清蛋白复合膜的最佳配方为:2.5%壳聚糖,4.0%乳清蛋白,0.7%纳米纤维素,膜液pH为3.8;壳聚糖-玉米醇溶蛋白的最佳配方为:3.5%壳聚糖,0.3%玉米醇溶蛋白,2.5%纳米纤维素,1.5%乙酸,并在最佳配方的基础上,添加0.3%(m/V)肉桂醛改善了两种复合膜的防水性能和结构的规整性。(2)测定了两种壳聚糖蛋白复合膜对板栗霉菌、大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌效果。结果表明:两种复合膜均对三种试验菌有抑制作用,且壳聚糖-乳清蛋白复合膜比壳聚糖-玉米醇溶蛋白复合膜的抑菌效果更强,前者对大肠杆菌和金色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)为40μL/mL,而后者的MIC为80μL/mL。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到两种膜液可以破坏板栗霉菌菌丝结构,并使大肠杆菌和金色葡萄球菌发生变形,推测膜液的抑菌成分可以影响菌体细胞壁(膜)的通透性,使胞内物质流失,从而达到抑菌效果。(3)用两种壳聚糖蛋白复合膜液分别浸涂板栗,并贮藏于25℃±1℃、50%-55%相对湿度的环境中,研究了两种复合膜对板栗保鲜效果的影响。结果表明:涂膜处理能降低板栗的失重率、霉变率、“石灰化”指数及呼吸强度,延缓板栗维生素C的损耗,并提高板栗的可溶性蛋白含量;其中,壳聚糖-乳清蛋白复合膜在降低板栗“石灰化”指数和减少板栗维生素C损耗上更具优势,而壳聚糖-玉米醇溶蛋白则更有利于降低板栗的失重率、霉变率和提高板栗可溶性蛋白含量;在抑制板栗呼吸强度的作用上,两者效果相当。(4)研究了壳聚糖蛋白复合膜涂膜处理板栗对板栗生理代谢的影响。结果表明:涂膜处理均可以降低丙二醛(MDA)含量,延缓超氧阴离子(O2-.)产生速率的峰值,诱导超氧化物歧化酶(SOD)活性峰值提前出现,并可以提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶、多酚氧化酶(PPO)的活性。其中,壳聚糖-乳清蛋白复合膜在提高PAL和PPO活性上表现出更好的效果,而壳聚糖-玉米醇溶蛋白复合膜则更有利于降低MDA含量,推迟O2-.产生速率的峰值,诱导SOD应答和提高几丁质酶活性。综上所述,壳聚糖-乳清蛋白复合膜和壳聚糖-玉米醇溶蛋白复合膜涂膜保鲜板栗均能起到较好的保鲜效果,且能通过诱导相关酶的活性提高板栗的抗病性和抗逆境能力。但相比之下,壳聚糖-玉米醇溶蛋白在多项保鲜指标上占据优势,故认为其在板栗的采后贮藏保鲜应用中更具有发展潜力。
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