红肉保鲜新突破:含马齿苋提取物和油脂的电纺聚己内酯纳米纤维可持续包装技术

【字体: 时间:2025年08月17日 来源:LWT 6.0

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  为解决红肉易腐败和传统包装材料的环境问题,研究人员开发了含马齿苋(Portulaca oleracea L.)提取物(PEN)和油脂(PON)的电纺聚己内酯(PCL)纳米纤维。该材料展现出优异的抗氧化(DPPH清除率38.37%)和抗菌性能(MIC 0.625 mg/mL),可将红肉保质期延长7天(TBA值0.059 meq/kg),同时具备73.92%生物降解率和80%以上细胞存活率(MTT),为食品包装提供了可持续解决方案。

  

在食品安全与环境保护的双重挑战下,红肉保鲜一直是食品工业的痛点。微生物污染和脂质氧化导致红肉在储存过程中快速变质,而传统塑料包装又带来严重的白色污染。据统计,全球每年因肉类腐败造成的经济损失高达数十亿美元,同时塑料包装废弃物对生态系统造成持久危害。这种两难境地催生了学术界对新型活性包装材料的探索,要求其既能延长食品保质期,又可实现环境友好。

伊斯兰阿扎德大学阿扎德沙赫尔分校食品科学与技术系的研究团队创新性地将传统药用植物马齿苋与现代纳米技术相结合,开发出具有双重功能的电纺纳米纤维包装材料。这项发表在《LWT》的研究通过系统的理化表征和生物学评价,证实含马齿苋活性成分的聚己内酯(PCL)纳米纤维能显著提升红肉保鲜效果,同时满足可持续发展需求。

研究采用电纺技术制备三种纳米纤维:纯PCL(PCLN)、含马齿苋提取物(PEN)和含马齿苋油(PON)。通过LC/MS和GC/MS分析植物成分,采用DPPH法和微稀释法测定抗氧化和抗菌活性,结合FESEM/TEM观察形貌,FTIR/TGA/DSC分析结构特性,并开展细胞毒性(MTT)和肉类保鲜实验,综合评价材料性能。

在"生物活性成分分析"部分,研究发现马齿苋提取物含31.82%黄酮类(槲皮素8.2%)和28.41%单宁,油脂中富含亚油酸(40%)和α-亚麻酸(32%)。这些成分赋予材料强大抗氧化能力,PON的DPPH清除率(38.37%)显著高于PEN(24.66%),且对E. coli和S. aureus的MIC分别为0.625和1.25 mg/mL。

"纳米纤维理化特性"结果显示,PON纤维形态均匀(直径100-200nm),接触角114.3°显示适度疏水性,FTIR证实活性成分成功负载。特别值得注意的是,PON表现出73.92%的生物降解率,显著高于纯PCL(63.27%),这归因于油脂促进微生物降解。力学测试显示PCLN的杨氏模量最高,但PON仍保持足够包装强度。

在"肉类保鲜应用"实验中,PON包装的肉样在7天冷藏后表现出最佳效果:TBARS值(0.059 meq/kg)比对照组降低56%,微生物计数(<106 CFU/g)远低于安全阈值,pH稳定性更好。感官评价中,PON在香气(4.8/5分)和总体接受度(4.9/5分)方面表现突出,这得益于马齿苋油脂的风味保持作用。

这项研究成功将农业副产品马齿苋转化为高附加值包装材料,创新性地解决了"保鲜-环保"的矛盾。其意义不仅在于开发出性能优于传统材料的解决方案,更开创了"植物活性成分-可降解聚合物"协同作用的食品包装新范式。相比现有技术,该材料具有三大优势:一是双重功能(抗氧化+抗菌),二是完全生物降解,三是原料成本低廉。虽然机械强度略有下降,但通过工艺优化可进一步改善。这项成果为食品包装行业向可持续发展转型提供了切实可行的技术路径,未来在即食肉类、海鲜等其他易腐食品领域也有广阔应用前景。

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