肉豆蔻精油功能化木薯淀粉-κ-卡拉胶复合可食膜的流变学、生物物理与抗菌特性表征

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Rheological, biophysical, and antimicrobial characterization of nutmeg essential oil-functionalized tapioca starch–κ-carrageenan composite edible films

　　

摘要

随着对可持续食品包装的重视不断增加，基于生物聚合物的薄膜得到了发展；然而，提高其功能性能仍然是一个挑战。在本研究中，开发了木薯淀粉-κ-卡拉胶复合薄膜，并通过添加肉豆蔻精油（NEO）对其进行功能化，以改善其理化、机械和微生物学性能。NEO的掺入范围（0.5–3.0% v/v）是通过最小抑菌浓度（MIC）指导的抗菌筛选作为微生物学参考来确定的，使用了两种革兰氏阳性菌（蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus）和两种革兰氏阴性菌（大肠杆菌Escherichia coli和铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa），随后通过初步感官评价来确定实际可接受的浓度。对这些薄膜进行了流变学、理化、机械、阻隔性、光学和微生物学特性的表征。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析鉴定出沙比烯（sabinene）、龙脑（carvone）和柠檬烯（limonene）是NEO的主要植物活性成分。NEO的掺入显著（p < 0.05）降低了水分吸收率、溶解度、拉伸强度、L*值和白度指数（WI），同时增加了断裂伸长率（EAB）、总色差（?E）和透明度。含有3% NEO的薄膜表现出7.37 MPa的拉伸强度、23.84%的断裂伸长率（EAB）和31.91 MPa的杨氏模量。尽管NEO的掺入降低了薄膜的拉伸强度，但它显著（p < 0.05）提高了薄膜的柔韧性并赋予了抗菌功能。本研究的创新之处在于将NEO衍生的植物活性化合物整合到木薯淀粉-κ-卡拉胶基质中，开发了一种具有增强性能的多功能活性可食性薄膜。总体而言，这些发现表明，NEO功能化的木薯淀粉-κ-卡拉胶复合薄膜代表了活性食品包装应用中有前景的可持续材料，也可以通过推广传统包装材料的生物基替代品来为联合国可持续发展目标12（负责任消费和生产）做出贡献。然而，在商业化推广之前，还需要使用实际食品模型进行迁移动力学和技术经济评估等进一步研究。

图形摘要

[图片]