一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜及其制备方法和应用 |
|||||||
| 申请号 | CN202410016937.1 | 申请日 | 2024-01-05 | 公开(公告)号 | CN117887113A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 吉林大学; | 发明人 | 张铁华; 毛硕; 卢丞文; 栗方宇; 张林立; 冯静怡; | ||||
| 摘要 | 本公开提供一种苯丙 氨 酸席夫 碱 pH响应活性膜及其制备方法和应用。以果胶为基质，将苯丙氨酸和丁香 醛 缩合制备苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱，溶解后按一定比例共混并通过流延法制得苯丙氨酸席夫碱活性膜。苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜可以有效地阻止紫外线、可见光及 水 蒸气的透过，有效地清除自由基和抑制细菌和 真菌 的生长，防止食品腐败变质，该活性膜中使用的席夫碱化合物是由氨基化合物和羰基化合物缩合反应形成的具有亚胺键化合物，具有抗菌、抗癌和抗真菌活性。所述活性膜还在不影响其可降解性的前提下具有更强的耐水性，是一种应用范围广泛、绿色环保的 食品 包装 材料。应用于鲜切水果保鲜，可在监测果肉新鲜度变化的同时显著缓解果肉的褐变和 软化 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜及其制备方法和应用技术领域背景技术[0002] 为了满足消费者的需求，食品包装技术迅速发展，针对食品保鲜的“活性包装”和“智能包装”应运而生。活性包装是通过在包装基质中加入活性成分来保持食品质量和延长保质期。智能包装是通过监测包装内部或储存环境中水分、温度、气体、pH值等成分的变化来监测食品的新鲜度，然后将感官变化转化为视觉色彩变化向消费者传达。果蔬含有丰富的营养物质，对人体健康非常有益。但它们容易受到微生物入侵，或过度成熟而变质，导致在采后储存过程中被大量浪费。此外，鲜切水果由于遭受机械损伤而更容易受到污染和变质，并且部分水果的新鲜度无法直观地观察。因此，如何可视化地监测水果的新鲜度和延长保质期就显得尤为重要。水果在贮藏、成熟和变质过程中会释放出二氧化碳，导致贮藏环境pH值发生变化。同时，微生物的生长也会降低贮藏环境的pH值。因此，采用具有pH响应的活性膜，有效地监测水果的新鲜度是目前亟待解决的问题。 [0003] 本发明中旨在通过将苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱掺入果胶基薄膜中来开发具有pH响应的活性薄膜。苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱可以强化果胶基薄膜的结构，并赋予其抗氧化、抗菌活性和pH响应功能，从而达到监测果蔬新鲜度并延长其货架期的要求。 发明内容[0004] 为了克服现有技术的不足，本公开提供了一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜及其制备方法和应用。 [0005] 根据本公开的第一方面，提供了一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： [0006] S1.将苯丙氨酸和氢氧化钾溶解在无水乙醇中得到第一份溶液；将丁香醛溶解在无水乙醇中得到第二份溶液；将上述两份溶液混匀后水浴加热得到反应后溶液；然后旋转蒸发除去大部分乙醇得到浓缩液；加入乙酸乙酯后收集、洗涤并干燥沉淀，得到苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱； [0007] S2.将果胶粉末分散在乙醇中，边搅拌边加入蒸馏水，然后加入甘油和氯化钙溶液后水浴加热搅拌，得到果胶溶液； [0008] S3.将所述苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱溶解在乙醇‑水溶液中得到席夫碱溶液； [0009] S4.将步骤S3中的所述席夫碱溶液加入至步骤S2中的所述果胶溶液中，充分搅拌均匀并除去气泡，得到成膜液； [0010] S5.将步骤S4中的所述成膜液倾倒在干净平板上并干燥处理，得到苯丙氨酸席夫碱活性膜，所述活性膜含有的席夫碱化合物是由氨基化合物和羰基化合物缩合反应形成的具有亚胺键化合物，所述亚胺键化合物作为所述活性膜的pH响应因子。 [0011] 进一步地，步骤S1所述的第一份溶液中苯丙氨酸、氢氧化钾和无水乙醇的用量分别为1‑2g，0.35‑0.65g和120‑240mL；所述的第二份溶液中丁香醛和无水乙醇的用量分别为2‑3.5g和100‑180mL。 [0012] 进一步地，步骤S1所述的水浴加热温度为60‑70℃，时间为2‑4h； [0013] 所述的旋转蒸发温度为30‑40℃，最终保留浓缩液体积为30‑50mL；所述的乙酸乙酯添加量为150‑250mL。 [0015] 进一步地，步骤S2所述的果胶、无水乙醇和蒸馏水的用量分别为3‑6g，15‑25mL和135‑175mL，所述的甘油添加量为0.9‑1.8g，所述的氯化钙溶液浓度为0.05g/mL，添加量为 0.6‑1.2mL；所述的加热温度为60‑70℃，加热时间为10‑20min。 [0016] 进一步地，步骤S3所述的苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱添加量为352.4‑704.8mg，所述的乙醇‑水溶液浓度为40‑60％；步骤S4所述的席夫碱溶液和果胶溶液体积比例为5‑10：130‑160。 [0017] 进一步地，步骤S5所述的干燥温度为40‑50℃，干燥时间为8‑12h。 [0018] 根据本公开的第二方面，提供了一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜。 [0019] 根据本公开的第三方面，提供了一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜用于食品包装材料的应用。 [0020] 进一步地，所述苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜用于食品包装材料的应用包括用于鲜切水果果肉的新鲜度监测与保鲜。 [0021] 本公开的技术方案的实现原理和具有的有益效果： [0022] 1.本公开所述活性膜中使用的席夫碱化合物是由氨基化合物(伯胺化合物)和羰基化合物(醛或酮)缩合反应形成的具有亚胺键(C＝N)的化合物，具有抗菌、抗癌和抗真菌活性。亚胺键的酸敏感性使得席夫碱化合物在酸性条件下迅速水解为初始胺和羰基化合物，是重要的pH响应因子。 [0023] 2.本公开所述活性膜中使用的席夫碱化合物及其水解产物的生物活性在水果保鲜中起着重要作用。苯丙氨酸可以激活植物的防御机制，通过苯丙烷途径促进类黄酮和多酚等生物活性成分的合成，从而提高果实对病原体的抵抗力，延长果实的保质期。丁香醛是具有抗氧化活性的天然酚醛，并且其作为芳香醛更容易与胺类化合物发生缩合反应。 [0024] 3.本公开所述活性膜是利用钙离子通过强离子键与果胶的羧基交联，将分子链的平行排列变为反向平行排列，并在果胶中形成“蛋盒”模型结构。这种交联效应可以显著改善果胶基薄膜的机械性能和耐水性。此外，钙离子还可能通过静电相互作用促进氨基酸席夫碱与果胶的相容性，从而提高活性膜的功能活性。 [0025] 4.本公开所述活性膜中使用的苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱与果胶具有良好的相容性，可以通过静电作用和氢键形成更致密的结构，增加薄膜的耐水性。 [0026] 5.本公开所述活性膜具有优异的屏障性能，可以有效阻碍水蒸气、紫外光和可见光的透过，但不会阻碍消费者对食品的视觉感知，能够防止营养成分损失和食品变质。 [0027] 6.本公开加入的苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱可以赋予果胶基薄膜优异的生物活性，所得智能活性膜不仅可以有效清除自由基，还可以通过改变微生物正常的细胞过程来损伤细胞，并阻碍细菌生长，从而对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、灰霉菌均具有持久的抑菌效果。 [0028] 7.本公开加入的苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱可以赋予果胶基薄膜明显的pH响应功能。在酸性氛围下产生明显的颜色变化。 [0030] 结合附图并参考以下详细说明，本公开实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中： [0032] 图2为不同果胶基膜的衰减全反射‑傅里叶变换红外光谱图； [0033] 图3为不同果胶基膜的X射线衍射谱图； [0034] 图4为不同果胶基膜的拉伸‑应变曲线图； [0035] 图5为不同果胶基膜的透光率谱图； [0037] 图7为不同果胶基膜的溶解情况； [0038] 图8为不同果胶基膜的水蒸气透过率； [0039] 图9为不同果胶基膜的抗氧化活性； [0040] 图10为不同果胶基膜的抑菌圈示意图； [0041] 图11为pH响应活性膜酸性氛围响应图； [0042] 图12为pH响应活性膜酸性氛围响应色差变化图； [0043] 图13为pH响应活性膜酸性氛围响应灵敏度变化图； [0044] 图14为鲜切芒果贮存期间的智能活性膜色差变化图； [0045] 图15为鲜切芒果贮存期间的硬度变化图。 具体实施方式[0046] 为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。 [0047] 关于苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的合成，可以将1‑2g苯丙氨酸和0.35‑0.65g氢氧化钾溶解在120‑240mL无水乙醇中得到第一份溶液，将2‑3.5g丁香醛溶解在100‑180mL无水乙醇中得到第二份溶液，然后用这两份溶液制备席夫碱化合物，再通过席夫碱化合物制备苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜，所述活性膜含有的席夫碱化合物是由氨基化合物和羰基化合物缩合反应形成的具有亚胺键化合物，所述亚胺键化合物作为所述活性膜的pH响应因子，下面以实施例1和2为例进行说明。 [0048] 实施例1 [0049] 在该实施例中，本公开的一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜的制备方法，包括以下步骤： [0050] S1.将1.49g苯丙氨酸和0.5g氢氧化钾溶解在180mL无水乙醇中得到第一份溶液；将2.7g丁香醛溶解在135mL无水乙醇中得到第二份溶液；将上述两份溶液混匀后在60℃水浴加热3h得到反应后溶液；然后在30℃旋转蒸发除去大部分乙醇得到约30mL浓缩液；加入 200mL乙酸乙酯后收集、洗涤(使用乙酸乙酯洗涤3次，每次20mL)并干燥(30℃真空干燥2h)沉淀，得到苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱； [0051] S2.将4.5g果胶粉末分散在15mL乙醇中，边搅拌边加入135mL蒸馏水，然后加入1.35g甘油和0.9mL浓度为0.05g/mL的氯化钙溶液后60℃水浴加热搅拌10min，得到果胶溶液； [0052] S3.将352.4mg所述苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱溶解在10mL的50％乙醇‑水溶液中得到席夫碱溶液； [0053] S4.将步骤S3中的席夫碱溶液加入至步骤S2中的果胶溶液中，充分搅拌均匀并除去气泡，得到成膜液； [0054] S5.将步骤S4中的成膜液倾倒在干净平板上并在40℃干燥12h，得到苯丙氨酸席夫碱活性膜。 [0055] 实施例2 [0056] 在该实施例中，本公开的一种苯丙氨酸席夫碱pH响应活性膜的制备方法，包括以下步骤： [0057] S1.将1.49g苯丙氨酸和0.5g氢氧化钾溶解在180mL无水乙醇中得到第一份溶液；将2.7g丁香醛溶解在135mL无水乙醇中得到第二份溶液；将上述两份溶液混匀后在60℃水浴加热3h得到反应后溶液；然后在30℃旋转蒸发除去大部分乙醇得到约30mL浓缩液；加入 200mL乙酸乙酯后收集、洗涤(使用乙酸乙酯洗涤3次，每次20mL)并干燥(30℃真空干燥2h)沉淀，得到苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱； [0058] S2.将4.5g果胶粉末分散在15mL乙醇中，边搅拌边加入135mL蒸馏水，然后加入1.35g甘油和0.9mL浓度为0.05g/mL的氯化钙溶液后60℃水浴加热搅拌10min，得到果胶溶液； [0059] S3.将704.8mg所述苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱溶解在10mL的50％乙醇‑水溶液中得到席夫碱溶液； [0060] S4.将步骤S3中的席夫碱溶液加入至步骤S2中的果胶溶液中，充分搅拌均匀并除去气泡，得到成膜液； [0061] S5.将步骤S4中的成膜液倾倒在干净平板上并在40℃干燥12h，得到苯丙氨酸席夫碱活性膜。 [0062] 实施例2与实施例1的区别在于，实施例2的步骤S3中苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱添加量为704.8mg，其余内容与实施例1一致。 [0063] 对比例1 [0064] 与实施例1的区别在于不添加席夫碱，也不添加制备席夫碱的两种组分苯丙氨酸和丁香醛，步骤S4为将10mL的50％乙醇‑水溶液加入至步骤S2的果胶溶液中，其余内容与实施例1一致。 [0065] 对比例2 [0066] 对比例2中仅添加制备席夫碱的组分之一苯丙氨酸。 [0067] S1.将4.5g果胶粉末分散在15mL乙醇中，边搅拌边加入135mL蒸馏水，然后加入1.35g甘油和0.9mL浓度为0.05g/mL的氯化钙溶液后60℃水浴加热搅拌10min，得到果胶溶液； [0068] S2.将158.6mg苯丙氨酸溶解在10mL的50％乙醇‑水溶液中得到苯丙氨酸溶液； [0069] S3.将步骤S2溶液加入至S1果胶溶液中，充分搅拌均匀并除去气泡，得到成膜液； [0070] S4.将步骤S3成膜液倾倒在干净平板上并在40℃干燥12h。 [0071] 对比例3 [0072] 对比例3中仅添加制备席夫碱的组分之一丁香醛。 [0073] S1.将4.5g果胶粉末分散在15mL乙醇中，边搅拌边加入135mL蒸馏水，然后加入1.35g甘油和0.9mL浓度为0.05g/mL的氯化钙溶液后60℃水浴加热搅拌10min，得到果胶溶液； [0074] S2.将174.9mg丁香醛溶解在10mL的50％乙醇‑水溶液中得到丁香醛溶液； [0075] S3.将步骤S2溶液加入至S1果胶溶液中，充分搅拌均匀并除去气泡，得到成膜液； [0076] S4.将步骤S3成膜液倾倒在干净平板上并在40℃干燥12h。 [0077] 对实施例1‑2和对比例1‑3进行如下的检测： [0078] 1.扫描电子显微镜观察。 [0080] 图1为各组薄膜的扫描电子显微镜观察结果。对比例1光滑致密的表面证明果胶具有优异的成膜性能。对比例2保持了薄膜的致密结构，说明亲水性苯丙氨酸与果胶基质相容性较好。然而，在对比例3表面出现针状晶体和裂纹，这可能是由于丁香醛的疏水性削弱了其与膜基质的相互作用，破坏了薄膜的连续结构。虽然苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱也是疏水性化合物，但实施例1和2中薄膜表面均未发现裂纹与孔洞，这可能因为苯丙氨酸‑丁香醛席夫2+ 碱可以通过羧基离子与Ca 结合，酚羟基通过氢键与果胶结合，起到交联剂的作用，从而避免了连续膜基质的破坏。值得注意的是，实施例1中在薄膜内部含有大量晶体，但表面几乎没有，说明制备席夫碱的策略有利于将疏水性的丁香醛引入果胶膜基质。 [0081] 2.衰减全反射‑傅里叶变换红外光谱分析。 [0082] 每个样品在4000‑400cm‑1范围内以4cm‑1的分辨率进行扫描，采集薄膜的衰减全反射‑傅里叶变换红外光谱，结果见图2。 [0083] 图2为果胶基复合膜的衰减全反射‑傅里叶变换红外光谱，所有膜均显示果胶的特‑1 ‑1征峰。3294cm 附近的宽吸收峰与果胶中羟基的存在有关，2926cm 处的波段与CH2基团对‑1 ‑ 应。1649和1369cm 附近的吸收峰分别与果胶中‑COO 的不对称和对称振动有关。此外，1076‑1 和1014cm 处的峰来源于果胶糖环的C‑O‑C拉伸振动。在膜中加入丁香醛后，醛基的C＝O振‑1 动区与羧基阴离子的不对称振动区部分重叠，导致对比例3的吸收峰位移至1668cm 。而实‑1 施例1‑2均在1597cm 处出现了新的峰(代表C＝N)，并且这两个峰的强度随着羧基离子的增加而增加，表明苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱在复合膜中负载良好。复合膜的峰均来自于果胶基质或化合物，说明包封过程中未发生化学反应。随着苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱含量的增加，羟基峰的强度降低，说明其通过氢键和静电作用与果胶基体相互作用，导致果胶基膜中游离羟基减少。 [0084] 3.X射线衍射分析。 [0086] 果胶基复合膜的X射线衍射谱图如图3所示。在11.1°、16.7°和19.9°处的衍射峰表明薄膜中存在结晶区。这些结果可能与果胶链之间的钙交联和氢键作用促进聚合物的有序排列有关。此外，4.4‑7.0°的宽峰表明存在非晶态，说明复合膜为半结晶结构。对比例3上形成了两个新的尖峰(13.12°和13.98°)，而实施例1‑2及对比例2的衍射峰强度和位置均与对比例1无明显差异，说明苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱和苯丙氨酸与果胶基质的相容性更强。 [0087] 4.机械性能。 [0088] 将薄膜裁剪成哑铃型(测试区域为4×20mm)，设置两夹具间间距为20mm，拉伸速度为20mm/min，测试结果见图4。 [0089] 果胶基薄膜的机械性能如图4所示。薄膜的机械性能一般取决于添加剂和增塑剂与聚合物网络的相互作用，反映了薄膜的抵抗能力，可在运输和贮存过程中保持食品质量。实施例1‑2的拉伸强度和断裂伸长率与对比例1均无显著差异，说明苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的加入对薄膜的机械性能无明显影响。 [0090] 5.透光率。 [0091] 将薄膜裁剪为10×30mm的矩形后固定在样品池内，以空气为空白参考，用紫外‑可见光分光光度计在200‑800nm范围内测量透光率，结果见图5。 [0092] 不同薄膜在200‑800nm范围内的透光率如图5。与对比例1相比，各组薄膜复合膜在200‑380nm范围内的紫外线屏蔽能力得到提高，可以防止脂质氧化、颜色变化和食品变质。 这一结果可能归因于所添加化合物中苯环对紫外线的吸收能力。特别是实施例1‑2的薄膜由于其多重共轭结构而基本完全阻止了紫外线的透射。在可见光区(380‑800nm)，实施例1‑ 2和对比例2‑3的透光率均比对比例1低。苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的颜色导致实施例1‑2在 380‑450nm波长范围内几乎没有透光率，在高波长范围内透光率也不超过30％。低透光率的薄膜适用于防止光敏食品营养的降解，但可能会影响消费者对食品包装和涂层的接受程度。从图5可以看出，复合薄膜并没有阻碍消费者对产品信息的视觉感知。 [0093] 6.耐水性。 [0094] 通过水接触角、溶胀速率和溶解情况来评估薄膜样品的耐水性。样品的水接触角是将2μL去离子水滴加在薄膜表面30s后测定的。将正方形的薄膜样品(20×20mm)浸入蒸馏水中5min，根据样品吸收水的重量来分析膜的溶胀率。然后在长时间浸泡和摇晃下观察膜的溶解。结果见图6‑7。溶胀速率的计算公式为： [0095] 溶胀速率(％)＝(m2‑m1)/m1(1) [0096] 上式(1)中m1为薄膜初始重量(mg)，m2为吸水后重量(mg)。 [0097] 膜的水接触角和溶胀速率由图6所示，溶解情况如图7所示。各组薄膜的接触角均在30‑90°范围内，说明膜表面是可以部分被水润湿。与对比例1相比，实施例1‑2中的接触角显著增加，这与苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的疏水性有关。从这个角度来看，对比例3也应该有较高的接触角，但结果与我们的推测相反。其原因可能是丁香醛与果胶基质的相互作用破坏了原有的致密结构。薄膜的溶胀速率反映了薄膜完全浸入水中时的吸水率。苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的加入显著降低了果胶基膜的溶胀速率。本结果一方面与膜表面较难浸润有关；另一方面，苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱和果胶链的紧密交联减少了水对膜的渗透，这在膜的溶解分析中得到了进一步的验证。实施例1‑2在水中振荡1h后均能保持完整，但对比例1和对比例2‑3已断裂。所有薄膜在水中浸泡4h后均能够完全溶解。这些现象表明，加入苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱可以提高果胶基薄膜的耐水性而不影响其可降解性，为开发环保型薄膜提供了思路。 [0098] 7.水蒸气透过率。 [0099] 将装有5mL蒸馏水(100％ RH)的玻璃瓶(内口径12mm)用薄膜密封，置于装有干燥无水氯化钙(0％ RH)的密闭容器中8h，每2h称重一次。试验完成后将瓶口处薄膜完整取下，测量其厚度。结果见图8。水蒸气透过率的计算公式为： [0100] 水蒸气透过率(g·mm·h‑1·m‑2·Pa‑1)＝S×d/(A×ΔP)(2) [0102] 不同果胶基薄膜的水蒸气透过率如图8所示。苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的加入显著降低了果胶基薄膜的水蒸气透过率，有效地防御了水分的穿过。通常，水蒸气通过复合膜需要经过吸附、扩散和分离三个步骤。实施例1‑2中由于加入苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱降低了薄膜中自由羟基的数量，不利于对水分子的吸附作用。此外，苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱与果胶基质的交联作用产生的致密结构，以及薄膜内部的非极性苯环均可以阻碍水分的扩散。 [0103] 8.抗氧化活性。 [0104] 采用DPPH和ABTS两种自由基清除法测定薄膜的抗氧化活性。DPPH分析方法：将薄膜样品(10mg)浸入DPPH溶液(5mL,0.2mmol/L)中，室温下避光反应30min，在517nm处测定吸光度。ABTS分析方法：将过硫酸钾溶液(2mL,2.45mmol/L)加入ABTS溶液(2mL,7mmol/L)中，在暗处反应12h得到ABTS混合液。随后，将混合液在734nm处的吸光度调整为0.7±0.02得到工作液。将样品(5mg)与ABTS工作液(6mL)混合，在室温下黑暗反应6min。然后在734nm处测量溶液。对照组为不使用薄膜并进行相同的操作。结果见图9。自由基清除活性的计算公式为： [0105] 自由基清除率(％)＝(AC‑AS)/AC(3) [0106] 上式(3)中AC和AS分别为空白和样品的吸光度。 [0107] 各组薄膜的抗氧化活性如图9所示。添加丁香醛和苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱均可有效地提高果胶基薄膜的抗氧化活性。尤其是实施例2，对DPPH和ABTS自由基的清除活性均高于85％。这些结果与酚羟基的存在有关，实施例1和对比例3对DPPH自由基相同的清除能力证实了这一假设。酚类席夫碱的抗氧化能力主要来自苯环上的‑OH，通过质子耦合电子转移机制清除自由基。具体来说，来自酚羟基的氢原子携带电子到DPPH或ABTS自由基的单电子氮上，从而淬灭活性自由基，保留可被共轭结构稳定的芳氧自由基。然而，在ABTS自由基清除分析中，实施例1比对比例3表现出更高的自由基清除能力，这可能与薄膜中活性成分在溶液中的溶解度有关。由于苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱是以羧基钾盐的形式存在，其更易于溶于水并与反应液完全反应。 [0108] 9.抑菌活性。 [0109] 以金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和灰霉菌为代表，采用圆盘扩散法研究膜的抗细菌6 和抗真菌活性。将金黄色葡萄球菌或大肠杆菌悬浮液(100μL,10CFU/mL)均匀涂在TSA培养基表面，然后把直径19mm的圆形膜样贴于培养基表面，在37℃下放置24h，然后用卡尺测量 6 抑菌圈直径。将灰霉菌孢子悬浮液(100μL,10CFU/mL)均匀涂在PDA培养基表面，然后把直径19mm的圆形膜样品放置在PDA培养基表面进行抑菌试验。22℃孵育4d后，用卡尺测量抑菌圈直径。所得结果见图10。 [0110] 各组果胶基复合膜对细菌和真菌的抑制效果如图10所示。在细菌抑制实验中，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别作为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的代表。结果表明，与无抑菌活性的对比例1相比，加入苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱显著提高了复合膜的抑菌活性。而对比例2‑3均未表现出抑菌活性，说明膜的抑菌活性可能与亚胺键的合成有关。亚胺键可以通过与活性中心的结合改变正常的细胞过程并损伤细胞，从而阻碍细菌的生长。此外，亚胺2+ 2+ 2+ 键中不配位的氮原子具有优异的金属结合能力，可与Ca 、Mg 和Zn 等金属离子络合，抑制微生物生长和代谢途径。此外，实施例1‑2对金黄色葡萄球菌的抑制活性均高于大肠杆菌，这与革兰氏阴性菌独特的外膜结构有关。 [0111] 在抗真菌试验中，苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱对灰霉菌也产生了明显的抑制作用。席夫碱类化合物对真菌的抑制机制与对细菌的抑制机制相似，都是通过希夫碱的亚胺键抑制真菌活性。此外，值得注意的是，在细菌抑制实验进行48h，或真菌抑制实验进行5d后，实施例2依然有着明显的抑制区域。结果表明，含有苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的果胶基膜具有优异且持续的抗菌活性。 [0112] 10.活性膜酸性氛围响应研究。 [0113] 将圆形薄膜样品(直径19mm)固定在含乙酸溶液(10mL,80％v/v)的离心管上。在室温下，分别观察0、0.5、1、2、4h薄膜的颜色变化。薄膜样品的对醋酸蒸气的响应能力由色差(ΔE)和灵敏度确定。结果见图11‑13。色差和灵敏度计算公式为： [0114] ΔE＝[(Lt‑L0)2+(at‑a0)2+(bt‑b0)2]0.5(4) [0115] 灵敏度(％)＝(|Lt‑L0|+|at‑a0|+|bt‑b0|)/(L0+a0+b0)(5) [0116] 式中L0，a0，b0为薄膜初始颜色参数，Lt，at，bt为经过时间t后薄膜的的颜色参数。 [0117] 活性薄膜在乙酸蒸汽氛围中颜色变化、色差和灵敏度变化如图11‑13。活性薄膜中席夫碱的酸敏性使其在酸性环境中可以水解为颜色较浅的苯丙氨酸和丁香醛，通过颜色的改变传达储存环境内pH的变化。随着时间的增加两种薄膜颜色均变淡且透明，并且色差和灵敏度不断增加。但在实施例1响应1h后和实施例2响应2h后，即使薄膜在储存过程中ΔE值依然有显著差异，但薄膜的颜色变化已经难以被肉眼察觉。总的来说，含有低浓度席夫碱的复合膜更加灵敏，含有高浓度席夫碱的复合膜更适合在酸性环境下的长期监测。 [0118] 11.活性膜对鲜切芒果的新鲜度监测和保鲜效果分析。 [0119] 将芒果在次氯酸钠溶液(0.1％w/v)中浸泡3min后用蒸馏水反复冲洗，然后切块并装在透明食品盒中，每盒装60±1g鲜切芒果。随后将圆形活性膜样品(直径19mm)贴在盖子内部。盖上盖子密封后将鲜切芒果在4℃下保存8d。每隔2d对活性膜的颜色反应和鲜切芒果的颜色和硬度进行评估。结果见图14‑15和表1。总色差(ΔE)计算公式为： [0120] ΔE＝[(Lt‑L0)2+(at‑a0)2+(bt‑b0)2]0.5(4) [0121] 式中L0，a0，b0为鲜切芒果初始颜色参数，Lt，at，bt为第t d的颜色参数。 [0122] 表1 [0123] [0124] [0125] 注：同一列不同字母表示差异显著(p<0.05)。 [0126] 活性膜色差变化见图14，鲜切芒果贮存期间的品质变化见图15和表1。贮藏过程中，鲜切芒果红色(a值)的增加，以及亮度(L值)和硬度的降低表明了芒果果肉品质的劣变。同时，实施例1‑2的ΔE均显著升高，表明其可以被鲜切芒果贮存过程中产生的酸性气体响应。 [0127] 经过所述活性薄膜处理的鲜切芒果在贮藏6d后颜色变化较小，尤其是实施例2完全阻止了果肉的颜色变化，并且贮藏8d后果肉颜色变化仍然很小。对比例1在贮藏过程中L值降低可能与多酚氧化酶活性引起的表面修饰有关，a值的升高也证实了果实褐变。此外，水果硬度下降可能与果胶和细胞壁成分的酶解有关。而实施例1‑2处理的果实硬度下降较慢，这可能与苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱和丁香醛的抗氧化活性有关。总的来说，所述活性膜通过防御不利的环境条件来保持食品质量。具有良好抗氧化活性的苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱化合物可以清除保鲜盒内的氧气，然后挥发性丁香醛随着酸性气体的刺激从活性膜中释放出来，进一步地彻底清除盒内氧气。而低氧环境会抑制果实的酶活性，可以降低果实在贮藏过程中的褐变和软化程度。综上所述，含有苯丙氨酸‑丁香醛席夫碱的pH响应活性膜对鲜切芒果表现出智能监测和保鲜的双重功能。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈