利用大蒜皮、AgNO3和玉米醇溶蛋白封装技术研发新型可食用包装薄膜

研究人员为优化食品包装，开展 AACE 可食用薄膜研究，发现其性能优良，可延长食品保质期。

　　在食品行业中，传统包装材料存在诸多问题。一方面，使用大量抗生素、添加剂和化学防腐剂来保鲜食品，不仅对人体健康可能产生潜在危害，还不符合当下人们对绿色、健康食品的追求。另一方面，普通包装难以有效抑制微生物生长，导致食品容易变质，造成大量的食物浪费。为了解决这些问题，来自伊斯兰阿扎德大学北德黑兰分校的研究人员开展了一项关于使用大蒜皮、AgNO₃和玉米醇溶蛋白封装（AACE）技术研发可食用薄膜的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为食品包装领域带来了新的思路和解决方案。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。在材料分析方面，利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察样品的表面形态；通过傅里叶变换红外光谱 / 衰减全反射（FT-IR/ATR）技术来分析材料的化学结构；采用热重分析（TGA）测量材料在受热时的性能变化。在实验设计和优化上，运用响应面法（RSM），通过精心安排实验、收集数据并进行统计分析，找出最佳的实验条件。在抗菌性能测试中，使用适宜的扩散方法评估薄膜对不同细菌的抗菌活性。

研究结果如下：

1. RSM 优化结果：通过 RSM 对实验条件进行优化，发现当使用 70g 的封装大蒜皮、60g 的 AgNO₃和 60g 的玉米淀粉时，可获得最佳的薄膜直径 54nm。这一结果表明，通过合理调整薄膜成分，可以有效优化薄膜的物理性能。
2. 纳米颗粒形态和尺寸：对样品的形态和尺寸分析发现，负载大蒜皮提取物的壳聚糖和壳聚糖纳米颗粒的平均直径在 47-58nm 之间，且存在一定的颗粒聚集现象。这种形态和尺寸特征可能对薄膜的性能产生重要影响。
3. 抗菌活性：大蒜皮提取物富含多种生物活性化合物，具有抗氧化、抗炎和抗菌等特性。实验表明，该提取物对革兰氏阳性菌的抗菌活性优于革兰氏阴性菌。其中，金黄色葡萄球菌（S. aureus）和变形链球菌（S. mutans）对乙醇提取的大蒜皮提取物最为敏感。同时，研究还测定了最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），但提取物是否具有杀菌效果还需进一步研究。此外，聚丙烯薄膜的抗菌测试结果显示，随着时间的推移，微生物总数呈上升趋势，这意味着薄膜的长期抗菌性能有待进一步评估。
4. 热性能：对薄膜进行热性能测试，在 200°C - 300°C 之间薄膜发生降解，到 400°C 时样品重量损失 86%，在 300°C 处出现 TG 曲线峰值。这表明化学修饰有助于提高薄膜的热降解抗性。
5. FT-IR/ATR 光谱分析：通过该分析技术，在薄膜中检测到木质素的特征峰。木质素不仅增强了材料的机械强度和生物降解性，还因其具有抗菌和抗氧化特性，有助于延长食品保质期和减少微生物生长。
6. 水蒸气渗透性：研究发现，含有封装大蒜皮的聚丙烯薄膜的水蒸气渗透率低于仅含有大蒜皮的聚丙烯薄膜。不同配方的薄膜水蒸气渗透率有所差异，这对于食品包装中控制水分渗透具有重要意义。
7. 拉伸强度：统计分析结果表明，AACE 的含量对拉伸强度有显著影响。含有 AACE 的聚丙烯薄膜在控制薄膜之后具有最高的拉伸强度，这说明 AACE 的添加可以有效增强薄膜的机械性能。
8. 颜色测定：使用 Minolta Colorimeter model 410-CR 测量薄膜的表面颜色，发现不同薄膜的颜色参数 L*、a*、b * 存在差异，总色差（ΔE）和白度指数（WI）也有所不同。这些颜色变化可能与大蒜皮提取物中的酚酸和黄酮类化合物含量有关。
9. 层厚度测量：随着聚丙烯中大蒜皮含量的增加，薄膜的吸水性和厚度也随之增加。这一结果表明，薄膜的厚度与聚合物和封装大蒜皮的含量密切相关。
10. 抗氧化活性测量：通过 DPPH 自由基清除、RSA 和总酚含量（TPC）测定，发现含有 AACE 的聚丙烯薄膜具有一定的抗氧化活性，其中样品 2 的抗氧化活性最高。这表明玉米醇溶蛋白在薄膜中能够有效发挥其抗氧化性能。

研究结论和讨论部分指出，含有 AACE 的聚丙烯薄膜在食品保鲜方面表现出色，能够保持食品质量并延长保质期。该薄膜在氧化相关的变质方面速率明显降低，同时玉米醇溶蛋白增强了薄膜的抗氧化性能，AgNO₃和大蒜提取物赋予了薄膜良好的抗菌性能和改进的水蒸气渗透性。这意味着这种薄膜在需要高水蒸气渗透性和有效抗菌性能的食品包装应用中具有巨大的潜力，有望成为一种新型的、更安全、更环保的食品包装材料，推动食品包装行业向绿色、可持续方向发展。