负载紫苏醛的聚乳酸纳米纤维膜对冷鲜羊肉保鲜效果的影响.pdf
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1、基金项目:内蒙古自治区科技计划项目(编号:G G );内蒙古 自 治 区 农 牧 业 科 学 院 创 新 基 金 项 目(编 号:C X J J M )作者简介:王德宝,男,内蒙古农牧业科学院助理研究员,博士.通信作者:李佳(),女,内蒙古农业大学副教授,硕士.E m a i l:q q c o m收稿日期:改回日期:D O I:/j s p j x 文章编号 ()负载紫苏醛的聚乳酸纳米纤维膜对冷鲜羊肉保鲜效果的影响E f f e c t so n t h ep r e s e r v a t i o no f c h i l l e dm u t t o nb yu s i n gp o l
2、 y l a c t i ca c i dn a n o f i b e r f i l m s l o a d e dw i t hp e r i l l a l d e h y d e王德宝WANGD e b a o邹玉富Z O UY u f u李佳L IJ i a要铎Y A OD u o李星云L IX i n g y u n(内蒙古自治区农牧业科学院农产品加工所,内蒙古 呼和浩特 ;内蒙古锡林郭勒盟正镶白旗蒙盛肉业有限公司,内蒙古 锡林郭勒盟 ;内蒙古农业大学职业技术学院,内蒙古 包头 ;内蒙古自治区质量和标准化研究院,内蒙古 呼和浩特 )(A g r i c u l t u r a l
3、P r o d u c t sP r o c e s s i n gI n s t i t u t eo fI n n e rM o n g o l i aA c a d e m yo fA g r i c u l t u r a la n dA n i m a lH u s b a n d r yS c i e n c e s,H o h h o t,I n n e rM o n g o l i a ,C h i n a;M e n g s h e n gM e a t I n d u s t r yC o,L t d,Z h e n g x i a n g b a iB a n n e r
4、o fX i l i nG o lL e a g u e,I n n e rM o n g o l i a,X i l i nG o lL e a g u e,I n n e rM o n g o l i a ,C h i n a;I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,V o c a t i o n a la n dT e c h n i c a lC o l l e g e,I n n e rM o n g o l i aB a o t o u,I n n e rM o n g o l i a ,
5、C h i n a;I n n e rM o n g o l i aI n s t i t u t eo fQ u a l i t ya n dS t a n d a r d i z a t i o n,I n n e rM o n g o l i aA d m i n i s t r a t i o nf o rM a r k e tR e g u l a t i o n,H o h h o t,I n n e rM o n g o l i a ,C h i n a)摘要:目的:探究负载紫苏醛(P A E)对聚乳酸(P L A)抑菌包装力学特性及对冷鲜羊肉的保鲜效果.方法:通过负载不同量P
6、A E(,L/m L静电纺丝液)于P L A基质中,基于静电纺丝技术制备了具有一定吸水特性的抑菌纳米纤维包装膜,利用扫描电子显微镜、电子万能试验机等仪器对膜表观、机械性能以及保鲜过程中羊肉理化指标进行分析.结果:随着P A E负载量的增加,P A E P L A膜纳米纤维直径、断裂延伸率和抗拉强度现先增加后下降的趋势,说明P A E的添加可能改变了静电纺丝液表面电荷密度,影响纳米纤维直径,也改变了纳米纤维包装膜的断裂延伸率和抗拉强度;当P A E负载量为 L/m L静电纺丝液时,P A E P L A膜纳米纤维分布均匀、直径最大(n m)且具有较好的机械性能(断裂延伸率 ,抗拉强度 MP a)
7、.贮藏 d,负载 L/m L静电纺丝液的P A E P L A膜包装的羊肉中总菌 数 和 挥 发 性 盐 基 氮 含 量 分 别 l g(C F U/g)、m g/g,显 著 低 于 新 鲜 肉 与 腐 败 肉 的 临 界 值l g(C F U/g)和 m g/g(P).结论:P A E负载量为 L/m L静电纺丝液的P A E P L A抗菌包装膜具有较好抑菌效果,且该膜具有良好机械性能.关键词:紫苏醛;聚乳酸;静电纺丝;纳米纤维膜;保鲜A b s t r a c t:O b j e c t i v e:T h ep u r p o s eo f t h es t u d yw a s t
8、o i n v e s t i g a t et h ea n t i b a c t e r i a l m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fP L A n a n o f i b e rf i l ml o a d e dw i t hP A Ea n di t sp r e s e r v a t i o ne f f e c to nc h i l l e d m u t t o n M e t h o d s:B yl o a d i n g d i f f e r e n t a m o u n t(,L/m L)o f e l e c
9、 t r o s p i n n i n gs o l u t i o np e r i l l a l d e h y d e(P A E)i np o l y l a c t i ca c i d(P L A)m a t r i x,t h ea n t i b a c t e r i a ln a n o f i b e r f i l mp a c k a g i n gw i t hc e r t a i nw a t e ra b s o r p t i o np r o p e r t i e sw a sp r e p a r e dt h r o u g h e l e c
10、t r o s p i n n i n g t e c h n o l o g y T h e a p p e a r a n c e a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so fP A E P L Ap a c k a g i n gf i l ma n dp h y s i c a l c h e m i c a l i n d e x e so fm u t t o nd u r i n gp r e s e r v a t i o nw e r ea n a l y z e dv i as c a n n i n ge l e c t
11、r o n m i c r o s c o p y a n d e l e c t r o n i c u n i v e r s a lt e s t i n gm a c h i n e R e s u l t s:W i t ht h ei n c r e a s eo fl o a d i n ga m o u n to fP A Ea m o u n t,t h ed i a m e t e r,b r e a k i n ge l o n g a t i o na n dt e n s i l es t r e n g t ho fP A E P L An a n o f i b
12、e rf i l m s i n c r e a s e df i r s ta n dt h e nd e c r e a s e d,w h i c h i n d i c a t e dt h a t t h ea d d i t i o no fP A Ec a nc h a n g et h es u r f a c ec h a r g e d e n s i t y o f e l e c t r o s p i n n i n g s o l u t i o n T h e r e f o r e,t h ed i a m e t e ro fn a n o f i b e r
13、 sw a sa f f e c t e d,a n dt h e r e b yt h eb r e a k i n ge l o n g a t i o na n dt e n s i l es t r e n g t ho fn a n o f i b e rp a c k a g i n gf i l m sw e r ec h a n g e d Wh e nt h ea d d e dP A Ec o n c e n t r a t i o nw a s L/m Lo f e l e c t r o s p i n n i n g s o l u t i o n,t h e P A
14、 E P L A n a n o f i b e r f i l m ss h o w e du n i f o r md i s t r i b u t i o n,al a r g e s td i a m e t e r(n m)w i t hF OO D&MA CH I N E R Y第 卷第期 总第 期|年月|g o o dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s,i e,e l o n g a t i o na tb r e a ko f a n dt e n s i l es t r e n g t ho f MP a A f t e r d
15、 a y so fs t o r a g e,t h et o t a lb a c t e r i a l c o u n t a n d v o l a t i l e s a l t n i t r o g e no fm u t t o np a c k a g e dw i t hP L Am e m b r a n e l o a d e dw i t h LP A Ew e r e l g(C F U/g)a n d m g/g,r e s p e c t i v e l y,w h i c ha r es i g n i f i c a n t l y l o w e r t
16、h a nt h ec r i t i c a l v a l u e so f f r e s hm e a ta n ds p o i l a g em e a t l g(C F U/g)a n d m g/g(P )C o n c l u s i o n:P A E P L Af i l ml o a d e dw i t h L/m LP A Es o l u t i o nh a sg o o d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n da n t i b a c t e r i a l p r o p e r t i e s K e
17、y w o r d s:p e r i l l a l d e h y d e;p o l y l a c t i ca c i d;e l e c t r o s t a t i cs p i n n i n g;n a n o f i b e r f i l m;p r e s e r v a t i o n近年来,由于动物疫病爆发、消费者消费观念的转变等原因,冷鲜肉逐渐成为大众肉类消费的主体.在生产、运输和销售过程中,微生物污染是引起冷鲜肉质量下降和经济损失的主要因素.如何延长冷鲜肉货架期成为目前面临关键挑战.目前,基于生物可降解材料的包装是研究热点,其具有避免造成环境白色污染和良好生物
18、相容性的特点,并通过负载抗菌物质可抑制微生物生长、延缓食品腐败变质.同时,抗菌物质包埋于生物基材料包装膜中可避免其单独使用因挥发或被食品快速消耗而浪费.因此,开发抗菌活性包装材料是保证新鲜食品质量、卫生品质和延长其货架期的重要途径.随着包材制备技术的发展,借助静电纺丝技术将天然抗菌物质负载到生物基载体上制备纳米纤维膜是目前研究焦点.静电纺丝技术是一种简单、环保、经济的方法,可将不同的黏弹性聚合物溶液纺丝为纳米材料.聚合物溶液在高压静电场作用下通过克服表面张力产生带电射流,最终可固化形成具有比表面积大、质量轻、孔隙率高等特点的纳米纤维膜.膜中纳米纤维丝交错排列形成的 D空间网状结构有利于微生物等
19、细胞的黏附,加之纳米纤维膜特殊结构对抗菌物质缓释递送作用,赋予膜材有效的抑菌防腐功能.鉴于其良好生物相容性及抗菌特性,纳米纤维膜逐步成为食品包装和许多其他应用的理想候选材料.聚乳酸(P o l y l a c t i ca c i d,P L A)是一种疏水、可生物降解的线性脂肪族聚酯,以玉米、甜菜糖、甘蔗糖为原料,经催化开环聚合和乳酸缩聚制备而成.因其良好的生物相容性、疏水性和可降解性,受到食品包装行业广泛的关注.以P L A为基材,负载不同活性物质制备的多种抗菌包装鲜有报道.A r d j o u m等报道称,地中海蜂胶乙醇提取物含量为 的P L A膜对白色念珠菌的生长有抑制作用,同时聚乳
20、酸膜的断裂伸长率提高近.也有研究 表明,负载 百里香精油可使聚乳酸/瓜尔胶膜具有较好的表面疏水性,呈现良好的抑菌抗氧化活性.紫苏醛(P e r i l l a l d e h y d e,P A E)作为植物天然提取物之一,是食药同源植物紫苏中主要成分,具有抗氧化和广谱抑菌作用,对革兰氏阳性和阴性菌具有同等抑菌效果.而对负载P A E的P L A膜表观性质及抑菌保鲜性能却未见报道.研究拟以P A E为抗菌剂,基于静电纺丝技术,制备P A E P L A抗菌保鲜包装膜,探究P A E负载量对薄膜性能的影响,并评估该薄膜对羊肉的保鲜效果,以期为生物基保鲜包装技术的发展提供理论依据和数据支持.材料与
21、方法材料与仪器冷鲜羊肉:呼和浩特市玉泉区美通市场;聚乳酸:生物级,上海麦克林生物有限公司;二甲基亚砜:生物级,碧云天生物科技有限公司;N,N二甲基甲酰胺:分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;二氯甲烷:分析纯,德国赛默飞公司;紫苏醛:生物级,上海源叶生物科技有限公司;平板计数琼脂(P C A)培养基:北京路桥生物公司;电子天平:J Y 型,上海良平仪器仪表有限公司;高压静电纺丝机:D F S 型,北京新凯伟科技有限公司;扫描电子显微镜:E V O L S 型,德国卡尔蔡司公司;电子万能试验机:L Y D S型,上海铸金分析仪器有限公司.试验方法静电纺丝液制备将gP L A溶解于 m LN,N
22、二甲 基 甲 酰 胺二 氯 甲 烷 混 合 液(VN,N二甲基甲酰胺V二氯甲烷)中,于 加热 m i n至聚乳酸完全溶解.分别添 加 ,L的P A E,磁 力 搅 拌 h,超声 m i n,形成P A E P L A静电纺丝膜液,并依次标记 为P A E 、P A E 、P A E 、P A E ,不 添 加P A E为对照组.P L A P A E膜制备将装有m LP L A P A E静电纺丝液的注射器固定于静电纺丝平台,安装 号钢针.在流速 mm/s、电压 k V、与接收器间距 c m、和 湿度环境条件下静电纺丝.P L A P A E膜表观结构分析采用E VO L S 型扫描电子电镜观
23、察P L A P A E纳米纤维膜形貌结构,并采用I m a g eJ对图像进行分析.X射线衍射(X R D)使用B r u k e rD A d v a n c eX射线衍射分析仪对负载不同量紫苏醛电纺膜进行分析.电压为 k V,电流mA,K(),扫描速率()/m i n,步长 ,扫描范围 .机械性能测试经模具将P L A P A E膜切割为c mc m样品,使用游标卡尺测定待测样品多个不贮运与保鲜S TORAG ET RAN S P OR TA T I ON&P R E S E RVAT I ON总第 期|年月|同位置厚 度,基 于 平 均 厚 度,经 电 子 万 能 试 验 机 分 析P
24、 L A P A E纳米纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率.初始间隙距离c m,测试速度 mm/m i n.羊肉贮藏在无菌环境中,去除羊肉表面的筋膜后,将肉样分别切成 g的方块,然后使用P A E 、P A E 、P A E 、P A E 膜进行包装,以未包装的样品作为对照(C o n t r o l).将样品置于冰箱中贮藏,d,进行保鲜试验评价.测定指标及方法()p H:参照G B .()色差:使用色差仪测定羊肉样品的亮度L值、红度a值和黄度b值.使用前,先用配套黑板和白板进行校正.每个样品选取个不同位置进行测定后结果取平均值,以确保取样的均匀性.()菌落总数:参照G B ,并稍作改动.称取g肉样
25、于含有 m L 生理盐水的无菌锥形瓶中,于摇床上充分混匀,待测.将涂布好的平板置于 恒温培养箱、培养 h后计数菌落.()挥 发 性 盐 基 氮(TV B N)含 量:参 照G B 中的微量扩散法,并稍微改动.称取g肉样加入装有 m L蒸馏水离心管中不时振摇,试样在冰浴条件下均质 s,并浸渍 m i n后过滤,滤液待测.数据处理采用E x c e l和S P S S 对试验数据进行统计和差异性分析,用平均值标准差表示,P 表示显著性差异.并用O r g i n C进行作图.结果与分析P A E P L A纳米纤维膜表观形态分析由图和表可知,随着P A E负载量的增加,P A E P L A纳米纤
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