龙眼核精油的生物活性包装膜材料的制备及抑菌性研究

龙眼核精油的生物活性包装膜材料的制备及抑菌性研究

现在，选择可再生和生物分解的天然药物作为成膜基质，并将天然活性物质的物理分解功能成分添加到能够发挥上述作用的活动中。作为一种合适的过滤膜材料，既具有一定的功能，又具有新的功能，具有良好的抗菌和保藏性，具有绿色环保、生物降解、无害、食品保存和品质等优点。壳聚糖是自然广泛存在的几丁质，是甲壳素脱1材料和方法1.1标准溶剂及试剂龙眼核：新鲜干燥龙眼核，河北康安生物科技有限公司；新鲜鸡蛋购于华润万家生活超市。无水乙醇：广州化学试剂厂；正己烷：广州化学试剂厂；石油醚（沸程30~60）：广州化学试剂厂；乙醚：广州化学试剂厂；DPPH：坛墨质检-标准物质中心；冰醋酸：上海麦克林生化科技有限公司；壳聚糖：广东光华科技股份有限公司；吐温80：上海麦克林生化科技有限公司；甘油：上海麦克林生化科技有限公司1.2仪器、试剂和仪器粉碎机、游标卡尺、磁力搅拌器、弹簧拉力器、标准筛40目、SPX-70AS生化培养箱，康恒仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；V-5600PC紫外分光光度计，上海元析仪器有限公司；JB760-68比色皿,泰州市环仪玻璃仪器有限公司；CN61M/STSXT型索氏提取器，北京中西远大科技有限公司1.3测试方法1.3.1龙眼籽油的制备及其抗氧化性抗菌试验1.3.1.索氏抽提法提取将干燥龙眼核粉碎、过筛，40目，分为4等份备用并分别以4种有机溶剂正己烷、无水乙醇、乙醚和石油醚为提取剂，利用索氏提取器在提取剂的沸点下抽提5h1.3.1.清除羟自由基的能力龙眼核精油清除DPPH自由基：参考陈秋苑等试验方法DPPH自由基清除率/%=[1-(式中：龙眼核精油清除羟自由基（·OH）：根据表1加入反应试剂，摇匀后置于37℃水浴锅中，60min后取出，在510nm处测定其吸光度，通过公式（2）计算对·OH的清除能力：·OH清除率/%=[1-(1.3.1.培养基培养选取大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌3种实验菌并转种3代，分别接种环挑取菌落接种于斜面培养基置35~37℃培养24h后加入10mL灭菌水振荡均质为菌悬液。在无菌基础培养基上分别加入0.1mL菌悬液涂布后静置10~15min，每个培养基上均匀放置1~2片龙眼核精油药敏片置35~37℃培养24h，测量药敏片周围透明圆环宽度，比较其抑菌活性。1.3.1.确定最优的龙眼核精油通过对4种不同提取剂的所提取的龙眼核精油进行抗氧化性和抑菌性的研究对比，确定性能最优的龙眼核精油并进行与壳聚糖基活性包装膜的制备及保鲜效果研究。1.3.2不同粘膜对鸡蛋的保护作用1.3.2.分组处理的确定选用无裂纹外壳洁净的新鲜鸡蛋，随机分组，每组50枚，每组处理方法见表2，相应处理后室温贮藏28d，分别在第0、7、14、21、28天各组随机取出10枚鸡蛋进行各项指标的检测。1.3.2.2.制备渗透剂采用汤佳鹏等1.3.2.鸡蛋选取及分级采用蔡文韬等（1）感官鉴定：对贮藏后的鸡蛋的蛋白、蛋黄、系带状况加以评定，表示方式见表3。（2）失重率测定：贮藏期间，蛋内水分会穿过蛋壳表面气孔散逸到外部环境中，导致鸡蛋质量减少。可以采用质量法进行测定，鸡蛋失重率计算如公式（3）所示：（3）气室直径测定：在暗室内将鸡蛋钝端放在照蛋灯下照视，用铅笔画出气室的边缘线，然后用游标卡尺直接测量气室直径。（4）蛋黄指数测定：沿横向磕破蛋壳后将鸡蛋内容物全部流入玻璃平皿上，使用游标卡尺测量蛋黄高度与直径，蛋黄高度与蛋黄直径的比值即为蛋黄指数，计算如公式（4）所示：（5）蛋白系数测定：用蛋清分离器去除蛋黄，将其余内容物倒入标准筛中，静置滤过2min，滤去稀蛋白，所剩下的蛋白即为浓蛋白，计算如公式（5）所示：（6）哈夫单位测定：将鸡蛋放在天平上称量得出全蛋的质量，再将蛋壳磕破，将鸡蛋内的全部可食部分流入玻璃平皿上，测定距离蛋黄1cm的位置，也是浓蛋白最宽的部位的蛋白高度。鸡蛋的分级标准：AA级：哈夫值＞72；A级：60＜哈夫值＜72；B级：30＜哈夫值＜60；C级：哈夫值＜30。计算如公式（6）所示：式中：Hu为哈夫单位；H为蛋白高度，mm；W为蛋的重量，g；100、1.7、7.6为换算系数。（7）蛋清pH值：蛋清pH值的测定是先将蛋黄与蛋清分离，再用匀浆机将蛋清均质2min，每隔30s停1次。然后用pH计测定其pH。1.3.3壳聚糖成膜液的制备称取一定量的壳取糖，加入到1.0%（w/v）乙酸溶液中，在60℃的恒温条件下搅拌80min，静置脱气，制得壳聚糖成膜液。取一部分壳聚糖成膜液加入1.0%(w/v)的龙眼核精油并为增加精油在溶液中的分散性添加0.8%（w/v）的吐温80，常温下高速搅拌60min，再加入1%（w/v）的甘油(增塑剂)，并搅拌20min,得到龙眼核精油-壳聚糖成膜基液。脱气处理。流延成膜的方法参照文献1.3.4对活性包装膜性能和抗菌性的研究1.3.4.拉伸强度和断裂伸长率的测试采用拉力器测量膜的拉伸强度、断裂伸长率,测试温度25℃,取3次测量的平均值,拉伸强度和断裂伸长率计算如公式（7）、公式（8）所示：式中：TS为抗拉强度,MPa;1.3.4.复合膜厚度的测定采用数显千分尺（0.001精确度）测量。在制备的龙眼核精油-壳聚糖复合膜（CH/TO）上随机取10个不同的位置，测量后得到复合膜厚度的平均值。1.3.4.干燥前称重测定将CH/TO复合膜剪成15mm×7mm小片，干燥前进行称重。再于烘箱中103℃干燥至恒重，测量干燥前后复合膜的质量变化，计算得到复合膜水分含量，做3次求平均值。计算如公式（9）所示：式中：1.3.4.系统中复合膜的国内回收利用依据GB1037—1988105和ASTM6法并加以修改,每隔12h称瓶重变化,直至恒重。记录天数及增重。得到水蒸气迁移质量差,最后依据公式（10），计算半纤维素基复合膜的水蒸气透过率。重复3组实验,取其平均值。式中：WVP指复合膜的水蒸气透过量,g/m1.3.4.5.抗菌性能测试参考Salgado等2结果与讨论2.1各种有机溶剂对龙眼籽提取物的抗氧化和抗菌性有影响2.1.1不同有机溶剂提取对龙眼核抗氧化能力的影响DPPH另·OH是食品中最活跃的自由基，具有极强的氧化性同等样品浓度下，维生素C溶液对两种自由基清除率均远高于4种提取物，但乙醇-龙眼核提取物抗氧化能力最佳，且对·OH的清除效果优于DPPH自由基，前者IC50为0.5713mg/mL远低于DPPH的IC50。2.1.2不同有机溶剂提取的龙眼核精油的抑菌性见表4，4种提取物对3种常见实验菌（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌）均有一定的抑菌效果综上，以有机溶剂乙醇为提取剂提取出的龙眼核精油在抗氧化性和抑菌性都有较好的效果，因此在后阶段实验中所采取的精油均为乙醇提取出的龙眼核精油。2.2不同活动包装膜对鸡保护率的影响在贮藏0、7、14、21、28d后，利用指标对壳聚糖涂膜组、龙眼核精油涂膜组和CK组的鸡蛋进行感官评定，感官评定的结果见图2。2.2.1．3鸡蛋的感官评价随贮藏的时间增加，蛋黄的品质逐渐下降，蛋黄逐渐变扁，到28d后甚至出现蛋黄破裂现象。由图2-a可以看到用龙眼核精油涂膜过的鸡蛋的蛋黄感官系数一直高于壳聚糖涂膜和CK组的鸡蛋。在图2-b中蛋白的品质同样逐渐下降，浓蛋白减少，稀、浓蛋白无法清晰辨别，且3组鸡蛋在贮藏7~14d内蛋白品质下降幅度大，壳聚糖和龙眼核精油涂膜过鸡蛋组品质高于CK组。从图2-c可看出，CK组的鸡蛋的系带指数最先出现下降趋势，系带随时间的延长变细长且出现一端脱离现象，由系带感官数据图中可以看出龙眼核精油和壳聚糖涂膜的鸡蛋组下降缓慢。经统计，鸡蛋的各感官评定指数与鸡蛋的贮藏天数之间有显著差异性（2.2.2储存期间鸡蛋的重量率发生了变化鸡蛋的蒸发、新陈代谢等因素会造成重量的损失2.2.3储存时期鸡蛋的气室直径发生了变化随时间延长，鸡蛋水分逐步流失，造成鸡蛋气室直径逐步变大2.2.4储存时期的鸡蛋黄酮指数发生了变化在贮藏过程中，蛋白中的水分会渗入到蛋黄中，蛋黄的高度逐渐下降，宽度逐渐增加2.2.5储存期间鸡蛋的蛋白系数发生了变化蛋白系数与稀浓蛋白有关，在蛋白的感官评定指标中，鸡蛋新鲜程度越低，浓蛋白越少2.2.6储存期间的鸡蛋哈萨克斯坦单位的变化哈夫单位是鸡蛋新鲜程度的重要指标2.2.7．龙眼核精油在不同涂膜保鲜中的保鲜效果贮藏期间，鸡蛋中CO综上，鸡蛋的各指标的测定结果中，鸡蛋的气室直径和蛋清的pH值对鸡蛋的保鲜效果没有明显性，在其他指标测定中，如鸡蛋的哈夫单位，3组之间差异性显著，进行涂膜处理的鸡蛋与空白组相比有一定的保鲜作用，在不同涂膜处理中相比于壳聚糖涂膜方法，龙眼核精油的对鸡蛋的保鲜效果更为显著。2.3龙眼籽提取壳聚糖基活性包装膜的性能2.3.1力学能力拉伸强度和断裂伸长率是评价包装材料机械性能的重要指标，包装材料需要较强的拉伸强度以承受流动过程中的压力2.3.2透明膜的厚度表观形态见图9。纯壳聚糖膜颜色是乳白色透明状；而龙眼核精油壳聚糖膜颜色淡棕褐色半透明状，而且膜厚度增加，有较强的龙眼核香味。由于龙眼核精油本身的棕褐色使龙眼核精油膜颜色变深，该颜色可适用于一些避光物质的保鲜保存，若需制作透明膜，也可进行一定的除色处理达到普遍的乳白透明状。经统计，精油膜厚度的相对平均偏差（relativeaveragedeviation，RAD）较大，精密度偏低，但平均厚度仍高于纯壳聚糖膜。造成偏差如此大的原因有两方面，一方面，由于两种膜的制作方法都是自然流延法制得，膜的各边厚度很难控制得均一一致，所以两种膜的厚度的RAD较高。另一方面，活性膜中含有高度的精油时，由于乳化液的不稳定性和脂质的分散能力而导致不规则的油脂分布，从而影响膜的性质形成不同厚度的膜样2.3.3龙眼核精油的降解实验结果见表7，龙眼核精油壳聚糖膜的含水率都高于纯壳聚糖膜的含水率，因龙眼核精油与水形成的水包油（O/W）的乳化液体系的亲水结合性较好，在降解方面也比纯壳聚糖更有优势。通过多次平行测试，龙眼核精油壳聚糖膜的水蒸气透过率明显比纯壳聚糖膜的高，根据NISART等2.3.4培养菌的培养对常见的3种致病菌进行抑菌性能测试，通过培养皿中的贴膜的一半与没贴膜的一半含菌量比较，判断其抑菌性。如图10所示，其中，图10-a和图10-d的培养菌为大肠杆菌；图10-b和图10-e的培养菌为金黄色葡萄球菌；图10-c和图10-f的培养菌为枯草芽孢杆菌；图10-a~图10-c为龙眼核精油壳聚糖膜贴膜皿；另外3个图为纯壳聚糖膜贴膜皿；右侧均为贴膜侧。各菌落在培养皿繁殖形成光滑湿润的淡黄色菌膜，贴膜侧菌落生长不明显，因两种膜都具有一定的降解能力，吸水易膨胀形成成褶皱，导致贴膜侧抑菌效果不完全。总体结果显示，图10的6图中，平皿右侧的贴膜侧明显比左侧未处理侧的含菌量少，说明纯壳聚糖膜和龙眼核精油壳聚糖膜均对3种菌有一定的抑菌性。针对不同菌，对比图10-a~图10-c，龙眼核精油壳聚糖膜对枯草芽