多糖和蛋白质基膜的制备及性能研究

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由于越来越多地使用生物可降解材料来保护食物,从豆类和种子中获得的蛋白质和淀粉获得了特别的兴趣,因为它们可以用来生产具有竞争力的薄膜,取代合成材料。

基于天然生物聚合物的薄膜有几个优点,包括它们可以通过浇铸生产:将液体材料倒入模具,在那里凝固,创造出所需的对象。这种简单的方法的优点是,可以很容易地在薄膜中加入各种成分,如抗氧化剂或抗菌剂,以延长食品的保质期,防止食品在储存期间的变质。

肉桂和丁香精油,具有高含量的丁香酚,一种强大的抗菌分子,可以作为生物活性成分添加。不幸的是,当生物活性成分被纳入生物聚合物膜时,由于一些环境因素,如a.o.光、氧气和ph值,它们有很高的降解风险。然而,它们可以通过乳化封装过程来保护。这就导致了一层稳定的液滴的形成,这种液滴被称为乳剂。在薄膜中封装生物活性成分的另一个优点是,它可以在需要的地方逐渐释放,同时保持良好的稳定性。

在智利和墨西哥进行的一项研究J. Castano等。(2017,353)的目标是开发多糖和多糖-蛋白质混合物的薄膜。用于这一目的的原料是蛋白质、卡拉胶和卡鲁淀粉,后者已经在食品工业中作为胶凝剂广泛使用,而蚕豆(Vicia Faba L.)种子用于提取蛋白质。

在这些混合物中加入肉桂和丁香的乳化精油作为抗真菌剂。膜的制备方法如下所述,其目的是通过特定的pH和温度条件来获得蛋白质和多糖之间的最大兼容性。

1)从晒干、碾碎和研磨的蚕豆种子中提取蛋白质。将得到的种子粉进行筛分,得到小于0.2 mm的颗粒;然后加入亚硫酸钠溶液作为保鲜剂;最后将pH调至10.5。4℃搅拌24小时;然后降低pH,以帮助蛋白质的沉淀。分离蛋白离心后用蒸馏水洗涤2次,冷冻干燥后-40℃超冻24小时;获得的蛋白质储存起来,直到使用。

2)采用湿法分离多糖来源卡鲁淀粉。这种方法是将淀粉种子在搅拌机中与水一起磨碎。获得的匀浆通过60目的尼龙布(相当于粒径为250 μm)过滤。在此之后,第一次研磨的结果在相同的条件下均质,然后通过270目尼龙布(相当于53 μm的粒径)过滤。第二次研磨的结果在环境温度下放置20小时滗出。弃掉上清液,将沉淀悬浮在氢氧化钠溶液中以溶解蛋白质。将残余沉淀物离心分离淀粉和蛋白质。将沉淀的淀粉调至pH 6.0,真空过滤,用蒸馏水彻底洗涤。样品在60°C的烤箱中干燥并保存至使用。

3)利用Karu淀粉和卡拉胶制备多糖-多糖膜,通过加入热水(60℃),在磁搅拌板中搅拌,将Karu淀粉预凝胶化。将之前与甘油混合的卡拉胶加入预糊化淀粉溶液中。这些物质在70℃下混合,然后倒入玻璃培养皿中。薄膜是通过在强制对流烘箱中35°C干燥24小时获得的;然后用扁平的金属抹刀把它们取出来。将(丁香或肉桂)乳剂加入到含淀粉或卡拉胶的溶液中,可以得到含有乳剂的薄膜。

4)利用蚕豆种子提取的角叉胶和蛋白质制备多糖-蛋白膜。首先将分离蛋白溶解在蒸馏水中,调整pH为10,在70℃的磁搅拌板中搅拌整个溶液。在这种溶液中加入了卡拉胶,它以前是与甘油混合的。然后,将蛋白/卡拉胶溶液保持在70°C的搅拌中,并将其倒入玻璃培养皿中,如上所述获得薄膜。

5)乳剂的制备将阿拉伯胶和麦芽糊精溶于蒸馏水中,制得水相。油相由精油(丁香或肉桂)和矿物油组成。因此,将两种精油分别滴加到水相中,同时搅拌溶液,制备了两种水包油乳液。在乳液制备过程中,使用冰浴将温度维持在30℃以下,以延缓体系的聚结。综上所述,本研究为获得具有足够特性的可用于食品工业的多糖-多糖和多糖-蛋白膜提供了最佳条件,并成功地将肉桂和丁香油乳剂加入到基质中。该薄膜表现出高的热稳定性,而其机械性能在食品包装中使用的主要传统塑料材料的范围内。含有肉桂油乳剂的薄膜对灰霉病菌和匍匐根霉具有很高的抗真菌性能。

参考文献Castano et al .,材料科学与工程学报,2017,36 (6):973 - 976

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