辛烯基琥珀酸酐淀粉-柠檬精油涂层对生鲜食品具有优异的保鲜效果

《Carbohydrate Polymers》：Octenyl succinic anhydride starch-lemon essential oil coatings with superior preservative effects on fresh foods

　　

摘要

含有活性成分淀粉基涂层具有延长新鲜食品保质期的潜力。在本研究中，由经辛烯基琥珀酸酐（OSA）酯化改性后的玉米或豌豆淀粉制备并加入柠檬精油（LEO）的涂层，显示出比未改性淀粉制备的涂层更好的保鲜效果。OSA酯化增强了柠檬精油在淀粉乳液中的分散稳定性，从而促进了具有更好形貌的淀粉-LEO薄膜的形成。在制备淀粉-LEO薄膜的过程中，形成了淀粉-LEO包埋复合物，特别是在使用OSA-豌豆淀粉制备的薄膜中尤为明显。由OSA-淀粉-LEO乳液制备的薄膜具有比相应未改性淀粉制备的薄膜更好的功能特性。因此，OSA-豌豆淀粉-LEO涂层在新鲜杏和猪肉的质量保持和保质期延长方面表现出最佳的保鲜效果。本研究证明，淀粉的OSA改性在制备含有精油且具有良好保鲜效果的淀粉基涂层方面具有应用前景。

引言

随着对营养和健康的日益重视，新鲜食品的质量和保质期已成为消费者接受度的主要关注点（Ju, Chen, et al., 2019; Yousuf et al., 2021）。与加工食品相比，新鲜食品如果肉和肉类更容易在储存过程中受到微生物腐败和质量下降的影响。因此，新鲜食品的保鲜对食品包装行业提出了挑战（Oyom et al., 2022; Rout et al., 2022），导致对可持续和高效的采后保鲜方法的更大需求。含有抗菌剂的生物活性薄膜被广泛用于减少新鲜食品的质量损失和延长保质期（Ju, Xie, et al., 2019; Maringgal et al., 2020; Teixeira et al., 2022）。此类生物活性薄膜具有多种保鲜作用，包括提供物理屏障、延缓因生理变化引起的变质以及抑制微生物活动（Maringgal et al., 2020; Yousuf et al., 2021）。

含有精油（EOs）的淀粉基生物活性薄膜在食品保鲜方面具有相当大的潜力，这得益于其成本低廉、良好的成膜性能以及高抗氧化和抗菌活性（Gupta et al., 2025）。然而，原淀粉固有的亲水性和精油的高疏水性及挥发性通常会导致淀粉-精油乳液中的相分离。在成膜过程中精油的释放以及随之而来的低耐水性和降低的抗菌活性，削弱了薄膜对食品的保鲜效果（Ju et al., 2020; Rehman et al., 2020）。因此，原淀粉通常通过辛烯基琥珀酸酐（OSA）酯化进行改性，以增加疏水性，增强精油在淀粉乳液中的分散（Feng et al., 2020; Li et al., 2018; Sun et al., 2020; Wang, Teng, et al., 2025），并提高薄膜的耐水性、抗氧化和抗菌活性（Li et al., 2018; Sun et al., 2020）。

尽管已经制备并表征了OSA-淀粉-精油薄膜的抗菌性能（Li et al., 2018; Sun et al., 2020），但尚未研究其对新鲜食品的保鲜效果。此外，OSA-淀粉-精油薄膜在抗菌性能方面优于未改性淀粉-精油薄膜的机制尚不明确。与薄膜相比，淀粉基生物活性涂层具有成本低、制备简便和使用方便等优势，但受到的关注要少得多，尤其是精油与淀粉乳液如何相互作用的机制。在此背景下，尚无研究报告关于OSA-淀粉-精油涂层及其对新鲜食品的保鲜效果。在本研究中，我们假设OSA-淀粉-精油涂层比未改性淀粉-精油涂层对新鲜食品具有更好的保鲜效果，这可能是因为这些涂层通过增加精油的稳定性或通过形成更多的淀粉-精油包埋复合物来增强精油的保留。为验证这一假设，涂层由经OSA酯化改性的玉米淀粉和豌豆淀粉制备，并将食品配料柠檬精油（LEO）掺入OSA-淀粉乳液中。柠檬精油中的有机挥发物，主要是柠檬烯，赋予其强大的抗菌和抗氧化活性。涂层在两种新鲜食品——杏和猪肉上的保鲜效果进行了评估。本研究对于在储存和运输过程中保持新鲜食品的安全性和质量具有实际意义。

章节片段

材料

原玉米淀粉（NMS，水分含量7.0%，直链淀粉21.0%）、原豌豆淀粉（NPS，水分含量7.3%，直链淀粉38.5%）和柠檬精油（LEO，纯度：98%，含68%柠檬烯）由上海源叶生物科技有限公司提供。采用凝胶渗透色谱（GPC）测定的NMS和NPS的平均分子量（M_w）分别为2.65 × 10⁷ g/mol和6.08 × 10⁷ g/mol。辛烯基琥珀酸酐（OSA，纯度：97.0%）购自凯米克生物

OSA淀粉酯的表征

图1A展示了OSA获得的淀粉酯的FTIR谱图和取代度（DS）。与原生玉米和豌豆淀粉相比，OSA改性淀粉在1572 cm^?1和1726 cm^?1处出现了两个新的吸收峰，分别对应于羧酸盐（RCOO^?）的反对称伸缩振动和羰基（C=O）的伸缩振动（Wang et al., 2020）。这些新的吸收峰表明玉米和豌豆淀粉与OSA的酯化成功。

结论

本研究探讨了淀粉OSA酯化对淀粉-LEO涂层性能及其在新鲜杏和猪肉保鲜效果上的影响。结果表明，辛烯基琥珀酸酐淀粉-柠檬精油涂层对新鲜食品具有优异的保鲜效果。OSA酯化显著改善了淀粉的乳化性能，增强了柠檬精油在淀粉乳液中的分散。因此，改性后的形态特征

CRediT作者贡献声明

孙学萍：初稿撰写、方法论、调查研究。任飞：审稿与编辑、监督、调查研究。吴思宇：调查研究。Les Copeland：审稿与编辑。王淑君：审稿与编辑、监督、经费获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的财务利益冲突或个人关系，这些利益冲突或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（U22A20545，32102112，32030084）的支持。作者感谢现代分析技术中心（TUST）在XRD和WVP测量方面提供的帮助。

孙学萍|任飞|吴思宇|Les Copeland|王淑君