基于冬季香薄荷精油/环糊精包合物的双交联复合水凝胶体系的构建及性能研究

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冬季香薄荷(Satureja montana L.)精油(SEO)是常被用于理疗、香料的一种天然植物提取物,近年来,因其良好的抗氧化和抑菌活性,在食品保鲜领域具有良好的应用前景,但由于其理化性质的不稳定性,其进一步应用受到限制。本论文首先深入探究了SEO对金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus,S.aureus)的抑菌机制,然后通过环糊精包合技术提高SEO的稳定性,并进一步以明胶和海藻酸钠为水凝胶基底材料,制备并表征了含环糊精包合物的复合水凝胶,最终将其应用于生鲜肉的防腐保鲜。本文的主要研究内容及结论如下:(1)SEO对S.aureus的抑制机理。首先分析测定了SEO的主要化学组成,研究了SEO对S.aureus的抑菌活性和机制。结果表明SEO的主要成分为香芹酚和对伞花烃。抗菌实验结果表明,SEO在较低浓度下对S.aureus具有明显的抑制效果。通过研究SEO处理前后S.aureus的各项指标的变化,初步探究了精油的抗菌机制,并进一步通过荧光分析和分子对接研究了SEO主成分与S.aureus DNA的相互作用。结果证明,SEO通过改变S.aureus细胞膜通透性,造成内容物泄露来抑制细菌的生长。SEO在细菌细胞膜屏障功能受损后,其小分子成分进入胞内与DNA竞争性结合,影响DNA的构象与活性,最终抑制细菌的生理代谢。(2)冬季香薄荷精油/甲基-β-环糊精包合物(SEO/MβCD-ICs)的制备与表征。首先通过研究表明SEO/MβCD-ICs的形成可显著提高SEO在水中的溶解度。探究得到包合物的最佳制备方案为:SEO:MβCD=1:9(w/w),反应温度60°C,反应时间2 h。通过傅里叶交变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射等分析证实了包合物的形成。最后评价了SEO/MβCD-ICs的抗菌和抗氧化活性,SEO/MβCD-ICs对S.aureus具有较高的抑制率,DPPH自由基清除率与SEO/MβCD-ICs添加量成正比。环糊精的包合作用使得SEO的溶解度和稳定性得到了改善。(3)含SEO/MβCD包合物的明胶/海藻酸钠(Gel/Alg@ICs)复合水凝胶的制备及性能评估。本章节以明胶和海藻酸钠为主要原料,采用谷氨酰转氨酶(TG)和Ca2+双交联的方式,通过评估不同配方制备的水凝胶的质构参数,确定了最佳成胶体系。采用FTIR分析了水凝胶内部的交联机制。溶胀实验证明了复合水凝胶具有一定的温度和p H敏感性。此外,复合水凝胶可以通过不同环境条件的刺激达到对SEO控制释放的效果,并对S.aureus表现出良好的抑制效果。应用实验表明所制备的Gel/Alg@ICs复合凝胶膜对生鲜肉有较好的保鲜作用,可以显著抑制猪肉中S.aureus的生长,延缓猪肉色度和质地的变化,进一步推动了复合水凝胶在食品包装领域的应用。本研究采用双交联的方式制备了Gel/Alg互穿网络水凝胶,并加入了SEO/MβCD-ICs构建了一种新型复合水凝胶材料,为植物精油/环糊精复合物的开发及其水凝胶活性材料的研究奠定了基础。
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