近日，南亞所旱作新材料研究室在國際頂級期刊《Carbohydrate Polymers》（中科院JCR一區，2022年影響因子10.723）上發表了題為“Amphiphilic chitosan/carboxymethyl gellan gum composite films enriched with mustard essential oil for mango preservation”的研究論文。該研究通過對殼聚糖、結冷膠進行改性，建構了兩親性殼聚糖/羧甲基結冷膠/芥末精油複合材料，研究了複合材料的阻隔性能、力學性能以及抗菌性能等，同時将該複合材料塗膜液應用于芒果保鮮，解決了單一殼聚糖高分子塗膜保鮮材料膜力學性能差，抗菌性能不足的問題。研究結果表明，經過兩親性殼聚糖/羧甲基結冷膠複合材料塗膜處理可以延長芒果呼吸高峰期，同時水果貨架期可以延長10天，另外，研究發現添加了芥末精油的兩親性殼聚糖/羧甲基結冷膠複合材料可以延緩果實腐敗、衰老，阻止果實營養成分發生劇烈變化。
圖1 殼聚糖/結冷膠/芥末精油複合塗膜對芒果的保鮮示意圖
綠色高效的塗膜材料是開發塗膜保鮮劑的關鍵。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，被認為是可食性塗膜保鮮的理想材料之一。但殼聚糖膜存在着成膜後機械性能差、抑菌性能不足等問題。結冷膠是一種天然微生物多糖，具有高透明、耐酸廣、強穩定性、凝膠性、風味釋放性、耐高溫等性能，已廣泛用于食品、日用品、藥品等領域，結冷膠的引入能有效提高殼聚糖成膜後的機械性能。植物精油是一類植物源次生代謝産物，具有廣譜、高效的抗菌活性，是公認的無公害天然防腐保鮮劑，不僅可以有效地提高塗膜材料的防腐抑菌效果，而且能改善塗膜的力學性能，産生協同增效作用。本研究将殼聚糖羧甲基改性後接入膽酸基團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，然後與水溶性的羧甲基結冷膠（CMGG）進行複合，建構高分子塗膜保鮮材料。在這項工作中，為了獲得具有最佳機械和阻隔性能的複合膜，通過對複合膜的透水透氣性能以及力學性能進行表征，确定了CMCS-g-CA/CMGG的合适重量比為5:2。同時，添加了芥末精油（MEO）的CMCS-g-CA/CMGG/MEO複合膜對大腸杆菌、金黃色葡萄球菌和炭疽杆菌具有良好的抗菌性能，并且抗菌活性随着MEO用量的增加而逐漸增強。與未塗膜芒果樣品相比，在室溫下，用CMCS-g-CA/CMGG/MEO塗膜的芒果貨架期延長了10天。這項研究表明，殼聚糖/結冷膠/植物精油複合材料可應用于開發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發提供新的政策。
圖2 不同比例CMCS-g-CA/CMGG對複合膜機械性能（a）和實體性能（b）的影響
圖3 不同濃度芥末精油對複合膜抗菌性能（a）以及保鮮效果（b）的影響
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中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所
制作
光明網科普事業部
記者
謝芸
來源： 光明網-科普中國