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东北农业大学王辉:交联豌豆分离蛋白/普鲁兰多糖/大蒜素电纺纳米纤维薄膜的制备、表征及其作为活性包装材料的应用

学术动态    2022-06-21 15:18

DOI: 10.1016/j.fpsl.2022.100873

 

在这项研究中,通过加热进行美拉德反应成功交联了豌豆分离蛋白/普鲁兰多糖电纺纳米纤维薄膜(PPI/PUL NFs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)和水接触角(WCAs)对PPI/PUL NFs进行了表征。形态分析表明,这些NFs的交联度随葡萄糖含量的变化而变化,最大葡萄糖含量为3.0%(w/v)。当葡萄糖含量超过3.0%(w/v)时,纤维结构被破坏,这是葡萄糖交联后纳米纤维的部分溶胀和融合所致。FTIR结果表明PPI与葡萄糖在热交联过程中发生了美拉德反应。交联显著改善了PPI/PUL NFs的热稳定性、WCAs、不溶性和阻隔性,这些都是生物基食品包装材料急需解决的问题。含2.0%葡萄糖的交联PPI/PUL NFs显示出最疏水的表面(WCAs为104.5°,水蒸气透过率为29.3%)。评估了负载大蒜素的PPI/PUL NFs(PPI/PUL-AC NFs)的抗菌活性,以及交联PPI/PUL-AC NFs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最大抑菌圈尺寸,分别为16.5mm和12.8mm。本研究不仅为在加热条件下通过静电纺丝保护大蒜素的生物活性提供了一条有效途径,同时也为PPI/PUL NFs的新型交联方法提供了参考,这使得PPI/PUL-AC NFs有望成为一种很有前景的抗菌食品包装平台。

 

图1.不同葡萄糖含量的PPI/PUL NFs交联前后的SEM图像:a-0%、b-0.5%、c-1.0%、d-1.5%、e-2.0%、f-2.5%、g-3.0%、h-3.5%和i-4.0%(SEM照片中的放大倍率为5000×和20,000×)。

 

图2.不同葡萄糖含量的PPI/PUL NFs交联前后的纤维直径分布:a-0%,b-0.5%,c-1.0%,d-1.5%,e-2.0%,f-2.5%,g-3.0%。

 

图3.葡萄糖交联PPI/PUL NFs的FTIR光谱。

 

图4.交联PPI/PUL NFs的DSC、TGA和DTG曲线。

 

图5.不同葡萄糖含量的PPI/PUL NFs交联前(左)和后(右)的水接触角:a-0%;b-0.5%;c-1.0%;d-1.5%;e-2.0%;f-2.5%;g-3.0%。

 

图6.不同葡萄糖含量的交联PPI/PUL NFs的溶胀率、水溶性和WVTR(不同字母表示同一颜色柱内存在显著性差异(p<0.05))。

 

图7.纯AC、不含AC或含5%、10%、15%和20%AC的PPI/PUL NFs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈。所有测试样品均在120℃下加热3小时。