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综述:静电纺纳米纤维作为食品包装材料
2019/11/28 22:19:26 admin

  电纺纤维作为包装材料主要是为了更长时间地保持食品的新鲜度。静电纺丝的这种应用的优点在于将活性剂相对容易地包封在纤维内,形成非织造纤维垫涂层的方法。由于纤维的直径小,表面积较高,使其对周围条件快速响应,并及时释放活性剂。相互连接的纤维之间的小孔径也起到防止细菌进入的物理屏障作用。Chaudhary等人( 2014年) 在室内条件下使用电纺聚丙烯腈-银复合过滤介质覆盖营养介质并使环境空气通过过滤介质。与没有保护性过滤介质的负控制相比,受纳米纤维过滤器保护的营养介质在两个月后没有细菌生长,而不受保护的营养介质显示微生物生长。

  通过在纤维中加入抗微生物剂可以增强电纺膜的保护。为了保证食品安全,天然抗菌剂被装载到电纺纤维中。植物乳杆菌产生的植物蓖麻毒素423和门蒂肠球菌产生的细菌素ST4SA,可与聚L -丙交酯和聚环氧乙烷混合物共混并电纺[Heunis等人2011]。尽管使用有机溶剂N,N -二甲基甲酰胺(DMF)溶解聚合物和肽,并在高压下进行静电纺丝,但肽保持其活性,不受屎肠球菌HKLHS的抑制。Dai (2013)证实了芥菜籽粕粉末中异硫氰酸烯丙酯蒸气的释放,芥菜籽粕粉末封装在电纺聚乳酸(PLA)/聚环氧乙烷(PEO)纤维中。异硫氰酸烯丙酯蒸汽具有抗微生物性能,其释放可以通过改变PLA和PEO的比率来控制,当比率为1:1时释放速率最大。没食子酸是一种天然存在的酚酸,具有抗炎和抗微生物作用,已被封装在电纺玉米醇溶蛋白纤维中。由于玉米醇溶蛋白是一种天然存在的蛋白质,电纺包装完全由天然材料制成。发现尽管电纺网状物对白色念珠菌仅有中等有效,但它可有效抵抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。电纺包装材料在60℃下储存30天后是稳定的[Neo等人,2014]。

  在包装中使用电纺纤维的一个问题是松散的纤维束是否会进入食品中。这可以通过使用适当的粘合方法将纤维熔合或将纤维熔合到基底上来减轻。利用银纳米颗粒在电纺纤维中的良好分散性,Castro-Mayorga等人(2017)用负载有银纳米颗粒的电纺PHA涂覆商业聚羟基链烷酸酯(PHA)基底,以将抗菌性能引入材料。为了使电纺纤维与基体熔合,采用热压法。在加热压缩的情况下,电纺纤维与基底完全熔融,所以在热处理之后没有观察到纤维。纳米颗粒被转移到组合基底上,其分布表明纤维曾经在那里。多层基质保持良好的透明度,并对肠炎沙门氏菌(革兰氏阴性)具有活性,但对单核细胞增生李斯特菌(革兰氏阳性)没有任何抗菌作用。

  活性剂的释放也可以由环境刺激触发。Liu(2016)利用新鲜番茄释放的水分来触发包裹在电纺垫子中的百里酚的释放。用于静电纺丝的聚合物是聚乙烯醇,其与水或湿气接触时膨胀。要注意的是,对于挥发性化合物如百里酚的包封,该化合物在静电纺丝期间蒸发,需要在静电纺丝后确定剩余浓度。Liu (2016)能够证明当垫放置在湿度较高的环境中时百里酚的释放增加,他们的研究成功地表明新鲜番茄的货架期可以延长至少5天。

  对于根和块茎来说,保持新鲜是为了防止发芽。已经证明一些化学物质如薄荷精油能够防止或延迟块茎发芽。Ramachandran等人(2017)将薄荷精油包封在电纺聚氨酯(PU)/聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )纤维中用作贮存马铃薯的抗发芽剂。负载电纺纤维的试验对象在30天内没有发芽,而对照样品(不含薄荷精油的电纺毡)在10天内发芽。这表明负载的薄荷精油对延缓发芽是有效的。但是,必须注意的是,试验是在气密容器中进行的。Dumitriu等人(2017年)建议使用静电纺丝为现有的高性能阻挡膜形成涂层。电纺纤维将负载抗氧化剂化合物以防止脂肪、蛋白质和色素的氧化降解反应,氧化降解反应将导致肉的降解。实验以聚己内酯(PCL)为载体,维生素E (α-生育酚)为植物酚类抗氧化剂。结果表明,添加到静电纺丝PCL纤维中的维生素E是一种有效的抗氧化剂。然而,还需要更多的研究来证明其在延缓食品降解和延长货架期方面的有效性。

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