综述:干燥方法对负载肉桂精油的多孔淀粉理化及吸附特性的影响

【字体: 时间:2025年08月31日 来源:Food Webs 1.5

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  (编辑推荐)本研究首次揭示干燥方式(自然/烘箱/真空冷冻干燥)对酶改性多孔淀粉(PS)结构功能的调控机制。真空冷冻干燥(Fd-PS)通过冰晶升华保留孔隙完整性,显著提升短程分子有序度(FTIR/XRD验证),实现最优吸附性能(水0.9952±0.0204 g/g、大豆油0.9663±0.032 g/g)及缓释效果(肉桂精油60天保留率43.74%),其抗菌活性(大肠杆菌抑制圈14.72±2.12 mm)为食品活性包装提供新策略。

  

材料与方法

以大米淀粉(RS)为原料,采用α-淀粉酶/糖化酶复合酶解法制备多孔淀粉(PS),对比自然干燥(Nd-PS)、烘箱干燥(Od-PS)和真空冷冻干燥(Fd-PS)三种后处理工艺。通过扫描电镜(SEM)观察到Fd-PS呈现均匀的蜂窝状孔隙结构,孔径分布以2-50 nm介孔为主,较Nd-PS减少32%的孔道塌陷。

结构表征

X射线衍射(XRD)显示Fd-PS结晶度达24.7%,较原始淀粉提升1.8倍,归因于冷冻干燥过程中冰晶模板效应促进淀粉分子重排。傅里叶红外光谱(FTIR)在1047 cm-1/1022 cm-1处特征峰强度比(R1047/1022=0.83)证实其短程有序度最优,与差示扫描量热仪(DSC)测定的热稳定性(峰值温度Tp=128.4℃)结果一致。

功能性能

吸附实验表明Fd-PS对亚甲基蓝(2.139±0.005 mg/g)的吸附量显著高于其他组(p<0.05),其准二级动力学模型拟合系数R2>0.99。负载肉桂精油(CEO)后,Fd-PS在开放体系的缓释曲线符合Higuchi模型,60天后仍保持43.74%的保留率,较Od-PS提高19.2%。

抗菌应用

琼脂扩散法证实Fd-PS/CEO复合物对食源性病原菌具有广谱抑制作用:金黄色葡萄球菌(18.27±0.29 mm)>沙门氏菌(15.5±1.06 mm)>大肠杆菌(14.72±2.12 mm),其机制与CEO通过完整孔道持续释放萜类化合物相关。

结论

真空冷冻干燥通过维持PS三维孔隙网络,实现"结构-功能"协同优化,为开发长效抗菌食品包装材料提供理论依据。该研究填补了淀粉干燥工艺与吸附性能关联机制的空白,对功能性碳水化合物载体设计具有指导意义。

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