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大豆多糖复合膜及其保鲜应用研究进展(一)

来源:时间:2025-04-22 02:17:25

本文從膜的大豆多糖物理性能、生物活性和保鮮應用的复合角度出發,綜述了近年來大豆多糖複合膜及其保鮮應用的膜及研究進展。首先,其保闡述了改性劑(如納米粒子、用研精油、究进明膠)對大豆多糖膜物理性能的大豆多糖影響;進而,綜述了天然抑菌劑和納米粒子對膜抗菌性能和抗氧化性的复合影響;最後對大豆多糖膜在食品保鮮應用進行了總結。以期為大豆多糖膜研究提供一些參考。膜及

傳統的其保塑料包裝膜不能食用、無法降解、用研難以回收,究进而廢棄的大豆多糖塑料包裝還易造成資源浪費,給環境帶來巨大的复合汙染。為了解決這些問題,膜及研究者們不斷地探索環境友好型的成膜材料,經過研究發現天然多糖能靠分子間相互作用形成網狀結構膜,它有可降解、可再生和無毒無害的優點,是製備環保型包裝膜的理想材料。目前為止,多糖類包裝膜的成膜材料有大豆多糖、殼聚糖、澱粉、纖維素、魔芋葡甘聚糖以及普魯蘭多糖等。其中,大豆多糖是一種來源於豆渣的酸性多糖,其骨架由酸性的鼠李糖半乳糖醛酸和-1,4-半乳糖醛酸組成構成(重複單元為-1,2-鼠李糖和-1,4-半乳糖醛酸),再與-1,4-半乳聚糖和-1,3-或-1,5-阿拉伯糖殘基連接,其成分主要是半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、岩藻糖、木糖和葡萄糖等,分子量在5000~1000000 Da之間,它呈緊湊球狀結構,在水溶液中為緊密的、無規則的線團構象。大豆多糖有良好的溶解性、乳化性、乳化穩定性、抗黏結性且有隨溫度、pH(<6)升高而降低的黏度,此外,它富含膳食纖維、具有良好的成膜性、優良的膠著性、一定的抑菌性和抗氧化性。大豆多糖可形成的具有一定阻氣性能、機械性能和抗菌性能的薄膜,大豆多糖還可在食品表麵形成一層能延長貨架期的塗膜。

然而大豆多糖膜主要存在機械性能不足、生物活性有限、抗水性較差缺陷,目前研究采用改性劑與大豆多糖複合成膜的方式,用明膠彌補膜機械和阻隔性能的不足,或者添加納米粒子來大幅度地提升大豆多糖膜機械、阻隔和耐水性能,還利用精油的特性有效地改善膜抗菌性和抗氧化性,以達到改善膜的性能和功能、拓寬其應用範圍的目的。本文將結合國內外文獻綜述大豆多糖複合膜的物理性能、抗菌性和抗氧化性,概述它在食品保鮮應用的研究進展。以期為大豆多糖複合膜的後續研究提供一些參考。

1大豆多糖複合膜的物理性能

大豆多糖膜的物理性能主要有機械性能、阻隔性能和耐水性能。這些物理性能會受到大豆多糖的分子間作用力、膜的流動性以及膜網絡結構致密性的影響。目前為止,幾乎都是采用流延法(膜製備流程:配製膜溶液→恒溫攪拌→超聲脫氣→澆鑄→幹燥→揭膜)將改性劑和大豆多糖製成複合膜。改性劑可進入膜中,改變大豆多糖膜的氫鍵作用、分子間作用力、膜致密性和含水量(其簡要機理見圖1),進而影響膜物理性能。

1.1機械性能

大豆多糖膜的機械性能主要包括斷鍵伸長率和抗拉強度,良好的機械性能可抵抗流動過程中的壓力,延長膜的使用期。大豆多糖膜的機械性能稍顯不足,易於破損。將改性劑(如納米粒子、精油、大豆分離蛋白、明膠)與大豆多糖膜複合成膜會顯著影響膜機械性能。

納米粒子與大豆多糖形成氫鍵、增強分子間相互作用和減少膜含水量,從而增加膜的抗拉強度,達到改善膜機械性能的目的。納米TiO2又稱超微細二氧化鈦,是一種無毒無害的新型化工材料,已用於改善包裝膜的機械性能。納米TiO2與大豆多糖共混成膜,結果表明,納米TiO2與大豆多糖的羧基之間的靜電作用提高了膜的抗拉強度,同時減小了其斷鍵伸長率。納米SiO2加入到大豆多糖膜中會增強界麵相互作用並降低膜的水份含量,使膜的抗拉強度顯著增加,尤其5%納米SiO2能將複合膜的抗拉強度提升至21 MPa。納米Zn會限製大豆多糖分子鏈移動、降低膜含水量、提升結晶度和改變膜結構,從而提高膜的抗拉強度,10%納米Zn可使膜的抗拉強度達到15.33 MPa。嶺石納米粘土與大豆多糖複合成膜,膜的抗拉強度升高,增強了膜機械性能。蒙脫石在低濃度下會均勻嵌入到大豆多糖分子鏈的孔隙中形成晶區、再與大豆多糖相互纏結,使得膜結構更加完整,膜的抗拉強度得以提升。Cloisite 30B是一種有機改性蒙脫石,它也可以提高大豆多糖膜的抗拉強度。微纖維化纖維素顯著提高大豆多糖膜的抗拉強度,同時減小膜斷鍵伸長率,這可能因為微纖維化纖維素與大豆多糖之間的氫鍵交聯且增強了分子相互作用。相反,有些納米粒子會降低大豆多糖膜的抗拉強度。例如,納米ZnO降低了大豆多糖膜的抗拉強度,同時提升膜斷鍵伸長率,這可能與納米ZnO的親水性有關。將納米ZnO加入微纖維化纖維素-大豆多糖膜,發現納米粒子的聚集使得膜的抗拉強度稍微下降。

精油加入大豆多糖膜中會出現相分離效應,膜結構變得稀疏,從而降低了其機械性能。百日草精油和薄荷精油分別與大豆多糖複合成膜,結果表明,兩種精油在基質中出現了不同程度的分散相,膜結構變得不連續,從而降低了膜的抗拉強度。含有牛至精油的乳液在低濃度下會均勻分布到大豆多糖的網絡結構中,但隨著乳液滴濃度的升高,大豆多糖膜結構變得不連續、稀疏,從而降低膜的抗拉強度及其斷鍵伸長率。

大豆多糖還可與大豆分離蛋白、明膠複合成膜,其機械性能有顯著的變化。大豆分離蛋白會降低大豆多糖膜的抗拉強度,當大豆分離蛋白與大豆多糖質量比為1:7時,膜的抗拉強度為6.416MPa。明膠是一種從動物膠原蛋白中水解得到的變性產物,當它作為改性劑加入膜中會通過物理交聯形成網絡結構,增強了薄膜機械性能。明膠與大豆多糖基複合成膜,明膠的羥基、氨基與大豆多糖的羥基之間存在相互作用,加強了大豆多糖網絡結構的連續性,使其抗拉強度和斷鍵伸長率都上升。

納米粒子與大豆多糖之間形成氫鍵、增強分子相互作用、降低膜含水量以及限製分子鏈移動都會改善膜機械性能,但部分納米粒子會因其親水性或聚集而降低膜機械性能。精油的添加導致大豆多糖膜的相分離,使其機械性能降低。此外,明膠可提升膜機械性能,大豆分離蛋白會降低膜機械性能。目前看來納米粒子最適用於改善膜的機械性能,特別是納米SiO2能大豆多糖膜有最好的抗拉強度,具有深入研究和應用的潛力。

聲明:本文所用圖片、文字來源《食品與發酵工業》2020年12月4日,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係

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