Pickering乳液对魔芋葡甘聚糖薄膜性能改善相关研究

迄今为止,魔芋葡甘聚糖(KGM)以其分布广泛、价格低廉、生物可降解等优点,作为热门的生物材料多用于制备形成凝胶类或形成功能型薄膜等应用于食品、医药、材料行业。虽然KGM作为一种食品水胶体,具有优异的保水能力、稳定性、成膜性、增稠性、乳化性,但同时单单由其制备开发的薄膜材料具有机械性能差、热稳定性不足等缺点,同时也缺乏功能性如抗菌性、抗氧化性。因此,近年来与其成膜相关的研究集中在KGM改性、KGM与其他物质聚合等方面。为使KGM基薄膜带有抗菌性能,许多研究人员设想将精油等带有抗菌性能的物质加入KGM中,但直接加入会出现提取物等不能够均匀地分散在多糖膜中,严重损害复合膜的机械和水蒸气阻隔性能等现象,包埋功能性物质于KGM膜的创意应运而生。理想情况下,实验者希望既能赋予KGM复合膜功能性,同时复合材料又能改善KGM的性能。在这样的情况下,Pickering乳液EPZ-6438与魔芋葡甘聚糖混合成膜的思路逐渐Gefitinib-based PROTAC 3生产商受到关注。β-环糊精(β-CD)归因于其疏水腔和亲水外部的特殊结构,使其能够与两亲分子的非极性分子或疏水部分形成包合物,因此其目前是制备Pickering乳液常见且相对成熟稳定的材料。研究表明,β-CD能够与物质发生络合,从而引起表面活性和聚集行为的强烈协同作用,这有益于调整和优化功能特性。同时,精油用亲水性材料包封并分散在聚合物基质中,减少了精油与多糖之间的直接接触并使其更均匀地分散。此外,Pickering乳液可以增加精油的混溶性,改善复合膜的功能性能。因此,为了调节魔芋葡甘聚糖薄膜的物理化学性能和功能特性,借助Pickering乳液与KGM共混成膜。首先,基于从未有研究Pickering乳液负载丁香酚的背景,制备了由β-环糊精、酪蛋白酸钠(SC)作为稳定剂的负载不同浓度油相(丁香酚)的Pickering纳米乳液,油相浓度分别为Hepatitis B3%、5%、10%。通过对Pickering乳液进行粒径分析、稳定性考察、傅立叶红外光谱等相关表征,得出结论:粒径范围在87.94±0.64 nm至145.79±1.25 nm之间,稳定性可长达90天,红外辅助证明丁香酚能够成功包埋在Pickering乳液中,充分评估了以丁香酚为油相的β-CD稳定Pickering乳液的可行性,这为开发稳定、可用于功能性活性乳液薄膜铺垫。其次,在第一项实验研究的基础上保持选用油相为3%的稳定的Pickering乳液为研究对象,通过调节复合薄膜体系中该种Pickering乳液的含量、丁香酚负载方式对比探究了纯KGM薄膜与复合膜在力学性能、热稳定性、抗氧化性、抗菌性等方面的差异性。结果表明,由于添加不同浓度的负载丁香酚的Pickering颗粒与KGM之间有强烈的相互作用,使得复合薄膜的机械强度显著增强,拉伸强度和断裂伸长率最高分别可达到27.45MPa和55%;乳液的添加能够阻碍复合薄膜材料中组分的热降解和热分解,从而提高了复合薄膜的热稳定性;同时,Pickering-KGM薄膜对金黄色葡萄球菌表现出良好的抑制作用。随后进行另一项实验,保持复合薄膜中油相对含量不变,探究不同粒径的Pickering乳液对KGM复合膜的影响。经过傅立叶红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜等测试结果,以及机械强度、断裂伸长率、抗菌抗氧化等性能测定得知,从外观上看,随着添加的Pickering乳液粒径增大,KGM基薄膜的表面及横截面均会变粗糙或颗粒增多,整体对金黄色葡萄球菌的抑制性能也随之增强。此外,不同粒径的Pickering的加入都能够提高KGM膜的耐水性及抗氧化性。同时,尤其3%-2 Pickering的加入能够显著提高薄膜的拉伸强度及断裂伸长度(p<0.05)。综上可知,成功制备的负载丁香酚的Pickering乳液能够在不破坏KGM原本结构的基础上,通过静电作用、氢键等分子作用力明显改善KGM膜的机械性能、热稳定性能,并使复合薄膜具有一定效果的抗菌性和抗氧化性。因此,这项研究有效改善了KGM薄膜的性能,使其在食品包装领域具有应用潜力。