交联角叉菜胶 / 海藻酸盐生物纳米复合膜(含酸橙皮提取物和氧化铜纳米颗粒)的制备、表征及应用

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Food Hydrocolloids 11.0

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  为解决传统塑料包装的环境问题及鸡肉肉饼易腐败难题,研究人员开展含酸橙皮提取物(CLPE)和氧化铜纳米颗粒(CuO-NPs)的交联角叉菜胶 / 海藻酸盐复合膜研究。发现其可提升多项性能,延长肉饼货架期,为食品包装提供可持续方案。

  
在食品包装领域,塑料污染与食品保鲜的矛盾日益突出。传统石油基塑料难以降解,不仅造成生态负担,还可能释放有害物质污染食品。对于高水分、易腐败的鸡肉制品而言,现有包装手段常因机械强度不足、抗菌抗氧化能力有限,难以有效抑制微生物繁殖和脂质氧化,导致货架期短、食品浪费严重。如何开发环保且功能强大的生物基包装材料,成为学界和产业界共同关注的焦点。

基于此,印度阿里格尔穆斯林大学(Aligarh Muslim University)的研究团队开展了一项创新研究,相关成果发表在《Food Hydrocolloids》。该研究旨在通过天然提取物与纳米材料的协同作用,优化生物复合膜性能,为鸡肉制品保鲜提供新方案。

研究人员采用的关键技术方法包括:以角叉菜胶和海藻酸盐为基材制备交联生物膜,通过添加不同浓度的酸橙皮提取物(CLPE)和氧化铜纳米颗粒(CuO-NPs)构建复合体系;运用 DPPH、ABTS 自由基清除实验评估抗氧化活性,通过抑菌圈实验测定对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抗菌能力;在鸡肉肉饼储存实验中,检测总菌落数(TPC)、酵母霉菌数、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)值等指标,分析复合膜对食品品质的影响。

研究结果


复合膜的性能优化


通过对比四组膜材料(S1 对照组、S2 含 0.5% CLPE、S3 含 0.5% CLPE+0.5% CuO-NPs、S4 含 0.5% CLPE+1.0% CuO-NPs),发现 CLPE 与 CuO-NPs 的加入显著提升了膜的综合性能。S4 膜的抗氧化活性最强,DPPH 和 ABTS 清除率分别达 24.13% 和 35.90%。抗菌实验显示,S2、S3、S4 膜对S. aureusE. coli均有抑菌圈,其中 S4 的抑菌圈最大(分别为 15.67 mm 和 18.67 mm),表明其抗菌能力显著增强。

对鸡肉肉饼的保鲜效果


与对照组相比,含 CLPE 和 CuO-NPs 的复合膜显著降低了肉饼的微生物负荷。储存期间,S4 处理的肉饼总菌落数(TPC)低至 4.14 CFU/g,酵母霉菌数为 2.17 CFU/g,S. aureus数为 2.78 CFU/g,均显著低于对照组。同时,复合膜的 barrier 性能改善使肉饼失重率从 8.17% 降至 5.67%,TBARS 值(衡量脂质氧化程度)在 S4 中低至 0.69 mg/kg,远低于对照组的 1.7 mg/kg,表明其能有效抑制氧化反应。

结论与意义


该研究证实,角叉菜胶 / 海藻酸盐基生物纳米复合膜通过引入 CLPE 和 CuO-NPs,实现了抗氧化、抗菌性能与机械强度的协同提升,显著延长了鸡肉肉饼的冷藏货架期。这一成果不仅为易腐食品的绿色包装提供了新策略,还为农业废弃物(酸橙皮)的高值化利用和纳米材料在食品保鲜中的应用开辟了新途径。研究中揭示的天然活性成分与纳米颗粒的协同机制,为后续开发多功能生物基包装材料提供了理论依据,有助于推动食品包装向可持续、高效化方向发展。

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