多糖修饰植物蛋白调控乳化型可食性膜保鲜效果的分子机制研究文献综述

 2023-02-28 10:02

摘要:多糖-蛋白乳化型可食性膜作为新型保鲜技术具有价格低廉,环境友好,使用安全等特点,在食品保鲜应用方面具有广阔前景。本文从可食性膜介绍、多糖-蛋白膜成膜机理、多糖-蛋白膜可食性膜成膜方式、食品保鲜应用进展几个方面,对多糖-蛋白乳化型可食性膜在食品保鲜方面应用进行概述。

关键词:可食性膜、多糖-蛋白膜、食品保鲜、概述

1 前言

由于消费者对肉类、水果等食品需求量不断增大,运输销售途中的食品保鲜问题也引起了广泛关注。常见的保鲜技术有低温处理、使用防腐剂、气调包装等,但由于传统保鲜技术如低温处理容易冻伤损坏食品、防腐剂的安全使用问题,气调包装价格昂贵高等,而乳化型可食性复合膜价格低廉、绿色环保、安全性高,因此这类新型保鲜技术应用前景更为广阔。

可食性膜是一种以天然聚合物(如:蛋白质、多糖、脂类及衍生物等)为原料,通过不同分子间相互作用形成的具有多孔网络结构的薄膜[1]。它具有抑制水分、氧气、二氧化碳、香气及脂质迁移;携带食品添加剂(例如抗氧化剂、抗菌素和风味剂);防止微生物在食品表面繁殖;提高食品的机械强度;保护食品完整性;有助于食品加工等作用。用于制备可食性膜的材料可分为四类:蛋白质类、多糖类、脂质类、复合材料[2]

多糖-蛋白质复合膜是复合型可食性膜中的一种。由于单一成分的膜存在机械强度不足、耐水性低、热封性差以及抗氧化性、抑菌性弱等问题,难以适应食品包装材料多功能性的需求,因此需要辅以其它成膜原料,以改善膜的物理-机械性能和抗菌保鲜特性。将多糖与蛋白质共混构建的新型复合型膜材料,不仅可以改善单一蛋白膜的物理-机械性能,而且能提高蛋白膜的抗氧化、抗菌性能。与此同时,加入脂类成分可以提高膜的疏水性,减少水分流失[3]

2 可食性膜成膜机理研究

多糖-蛋白质复合膜成膜体系中,主要包括多糖、蛋白质、增塑剂和溶剂。它们之所以能够成膜,在于蛋白质和多糖自身的结构特点和组成以及它们与增塑剂、溶质之间的相互作用。影响多糖-蛋白质成膜的因素分为内在因素和外在因素。内在因素主要是构成膜材料的组成、分子大小、三维结构形状、表面电荷、结晶度、等电点、非共价键(氢键、静电相互作用、疏水作用和范德华力等)和共价键(二硫键等)等[4]。外在因素主要包括成膜液的pH、成膜时间、成膜温度、增塑剂种类及添加量,贮藏环境的相对湿度、温度等[5]。蛋白质和多糖分子自身结构、组成的特点、相互作用和化学反应的研究,为多糖-蛋白质共混成膜提供了分子基础;而外在因素也为改造、修饰膜的性能提供了选择。

蛋白质和多糖之间的相互作用力可分为静电相互作用和非静电相互作用。其中静电相互作用是指带电荷的大分子之间发生的静电自由能的减少。非静电相互作用包括氢键、疏水相互作用和共价键三种类型。氢键是一种缺电子的H原子与负电子原子(如N、O、S)或原子团之间的一种弱相互作用。这种作用力得到的聚合物结构较不稳定[6]。疏水相互作用是由于熵驱动,蛋白组的非极性侧链暴露在水中而形成的。这种作用使得聚合物中的不同组分互相接触进而发生相互作用,并随着温度的增加而增强。共价键通常由多糖的羧基和蛋白质的氨基通过化学反应形成,最终能够得到一种酰胺化合物。蛋白质和多糖分子之间能够形成共价键其本质是形成了强大而永久的共轭。蛋白质与多糖之间共价键的形成可以通过聚合物的脱水,或加入交联剂来实现,生成的聚合物是不可逆的,并且在较广的pH值波动和离子强度的变化下也能维持其紧密结构,而不发生凝聚或沉淀[7, 8]

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