【智惠農(nóng)民】“膜”力十足：南亞所在綠色高分子涂膜保鮮材料研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

近日，南亞所旱作新材料研究室在國(guó)際頂級(jí)期刊《Carbohydrate Polymers》（中科院JCR一區(qū)，2022年影響因子10.723）上發(fā)表了題為“Amphiphilic chitosan/carboxymethyl gellan gum composite films enriched with mustard essential oil for mango preservation”的研究論文。該研究通過(guò)對(duì)殼聚糖、結(jié)冷膠進(jìn)行改性，構(gòu)建了兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠/芥末精油復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的阻隔性能、力學(xué)性能以及抗菌性能等，同時(shí)將該復(fù)合材料涂膜液應(yīng)用于芒果保鮮，解決了單一殼聚糖高分子涂膜保鮮材料膜力學(xué)性能差，抗菌性能不足的問(wèn)題。研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠復(fù)合材料涂膜處理可以延長(zhǎng)芒果呼吸高峰期，同時(shí)水果貨架期可以延長(zhǎng)10天，另外，研究發(fā)現(xiàn)添加了芥末精油的兩親性殼聚糖/羧甲基結(jié)冷膠復(fù)合材料可以延緩果實(shí)腐敗、衰老，阻止果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生劇烈變化。

圖1 殼聚糖/結(jié)冷膠/芥末精油復(fù)合涂膜對(duì)芒果的保鮮示意圖

綠色高效的涂膜材料是開(kāi)發(fā)涂膜保鮮劑的關(guān)鍵。殼聚糖是自然界存量最豐富的多糖之一，具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性、阻隔性以及抗菌性，被認(rèn)為是可食性涂膜保鮮的理想材料之一。但殼聚糖膜存在著成膜后機(jī)械性能差、抑菌性能不足等問(wèn)題。結(jié)冷膠是一種天然微生物多糖，具有高透明、耐酸廣、強(qiáng)穩(wěn)定性、凝膠性、風(fēng)味釋放性、耐高溫等性能，已廣泛用于食品、日用品、藥品等領(lǐng)域，結(jié)冷膠的引入能有效提高殼聚糖成膜后的機(jī)械性能。植物精油是一類(lèi)植物源次生代謝產(chǎn)物，具有廣譜、高效的抗菌活性，是公認(rèn)的無(wú)公害天然防腐保鮮劑，不僅可以有效地提高涂膜材料的防腐抑菌效果，而且能改善涂膜的力學(xué)性能，產(chǎn)生協(xié)同增效作用。本研究將殼聚糖羧甲基改性后接入膽酸基團(tuán)形成兩親性殼聚糖衍生物（CMCS-g-CA），使其具有良好的水溶性，以及與疏水性材料更好的相容性，然后與水溶性的羧甲基結(jié)冷膠（CMGG）進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)建高分子涂膜保鮮材料。在這項(xiàng)工作中，為了獲得具有最佳機(jī)械和阻隔性能的復(fù)合膜，通過(guò)對(duì)復(fù)合膜的透水透氣性能以及力學(xué)性能進(jìn)行表征，確定了CMCS-g-CA/CMGG的合適重量比為5:2。同時(shí)，添加了芥末精油（MEO）的CMCS-g-CA/CMGG/MEO復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和炭疽桿菌具有良好的抗菌性能，并且抗菌活性隨著MEO用量的增加而逐漸增強(qiáng)。與未涂膜芒果樣品相比，在室溫下，用CMCS-g-CA/CMGG/MEO涂膜的芒果貨架期延長(zhǎng)了10天。這項(xiàng)研究表明，殼聚糖/結(jié)冷膠/植物精油復(fù)合材料可應(yīng)用于開(kāi)發(fā)具有高抗菌活性的食品保鮮包裝材料，為綠色多功能水果保鮮材料的開(kāi)發(fā)提供新的策略。

圖2 不同比例CMCS-g-CA/CMGG對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能（a）和物理性能（b）的影響

圖3 不同濃度芥末精油對(duì)復(fù)合膜抗菌性能（a）以及保鮮效果（b）的影響

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謝蕓