漆酶交联壳聚糖 EGCG制备可降解食品包装膜及其生物活性研究开题报告

 2022-08-17 09:08

1. 研究目的与意义

随着人们对环境问题的日益关注,开发可再生、可降解的环境友好型天然生物高分子可生物降解膜替代传统合成塑料包装膜已成为当今食品包装领域的研究热点。可生物降解膜可以作为水蒸气、挥发性化合物、气体的屏障和添加剂载体,防止食品表面受到污染[1]。然而,可食用膜因自身物理化学性质所限,机械强度和水蒸汽阻隔性能普遍低于合成塑料高分子膜材料,且纯粹的生物大分子可食用膜对食品的保护作用有限,这些都限制了其应用[2]

壳聚糖作为一种天然资源,具有独特的生物相容性、生物降解性、无毒性和抗菌活性。基于这些特性,壳聚糖聚合物在农业、生物医药和化妆品等领域有着重要的应用。此外,由于其良好的成膜能力,还可制成透明薄膜或涂料,以提高新鲜食品的质量,延长其货架期[3][4]。EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)是茶多酚中的一种活性成分,具有很强的抗氧化性和抗菌活性。作用机理为在脂质氧化过程中,其分子上的酚羟基易与游离自由基结合,从而阻断了脂质氧化的链式反应,阻碍了脂质过氧化物的形成。而在应用方面,EGCG有良好的抗氧化、抗癌、抗肥胖、抗炎和抗菌性能,以及缓解关节炎、心血管疾病、糖尿病的功能[5]

可生物降解膜是食品包装的重要研究方向,单一的生物保鲜剂已经远不能满足我们目前的市场需求。因此,本项目基于生物相容性交联和复合生物膜的协同增效机制等理论,以及申请人之前“壳聚糖复合膜对黄油蛋糕的保鲜作用”的实验结果之上,力图通过漆酶交联壳聚糖与EGCG,制成可生物降解复合膜,来为可生物降解膜的研究提供新依据和新思路。

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2. 研究内容和预期目标

1.研究目标:

本项目以研究开发出环保、保鲜效果佳且价格低廉的可生物降解膜包装材料为目的,研究了在不同交联时间下,漆酶交联壳聚糖和EGCG可生物降解膜的薄膜结构、物理性能和生物活性。将其与同类型可生物降解膜进行比较,以求获得壳聚糖与EGCG最佳的交联时间及配比,为未来壳聚糖/EGCG可生物降解膜包装材料的进一步研究提供方向。

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3. 国内外研究现状

多酚化合物的功能化修饰可以显著提高聚合物的抗氧化活性,拓展聚合物的应用范围。目前,酚类化合物已成功嫁接到不同种类的多糖上,例如:壳聚糖、淀粉、透明质酸、果胶等[6]。多酚可与蛋白质在形成复合物的过程中起交联作用[7],且植物多酚凭借其自身的抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌等诸多优点,可赋予蛋白、多糖等高分子体系良好的功能特性[8][9][10]。表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶中分离出的儿茶素类单体,也是茶多酚的主要活性成分,具有抗氧化、抗病毒、抗突变、增强机体免疫功能和抑制炎症反应等多种生物学活性[11][12][13],已广泛用于功能性食品中[14]

目前,对于EGCG的研究多是涉及生物医药方面和小分子抗氧化剂[15],以及食品和日用化工领域,但在实际应用中仍存在一定的局限性[16]。因为EGCG特殊的化学结构使得EGCG 遇到光照、高温、碱性等外界环境因素易发生氧化聚合反应;生物体内的 pH、酶等生理环境因素会影响其稳定性[17]。目前,主要采用结构修饰的方法来改善EGCG的稳定性,从而提高对于EGCG的利用率,MORENO-VASQUEZ 等[18]研究就表明,EGCG 功能化修饰的壳聚糖比壳聚糖本身具有更高的抗氧化活性。

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4. 计划与进度安排

实验方案:

本次研究通过设置交联时间这一控制变量,进而制备不同交联时间下的壳聚糖/EGCG可生物降解膜,通过对其衍生物、膜液和复合膜的物理性能与生物活性的测量,分析得出壳聚糖与EGCG最佳的交联时间及配比。

(1)壳聚糖衍生物的制备

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5. 参考文献

[1]Chen, B. J., Zhou, Y. J., Wei, X. Y., Xie, H. J., Hider, R. C., amp; Zhou, T. (2016). Edible antimicrobial coating incorporating a polymeric iron chelator and its application in the preservation of surimi product. Food and Bioprocess Technology, 9, 1-9.

[2]刘飞. 茶多酚—壳聚糖纳米粒明胶复合膜的制备及抗氧化应用特性研究[D].江南大学,2017.

[3]Feng, X., Bansal, N., amp; Yang, H. (2016). Fish gelatin combined with chitosan coating inhibits myofibril degradation of golden pomfret (trachinotus blochii) fillet during cold storage. Food Chemistry, 200, 283-292.

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