综合信息频道
合作组织  人力资源  它山之石  会议展览  肉类加工  付费资讯  
当前位置:首页肉类加工前沿技术 → 文章内容

基于花青素/果胶开发以MIL-100(Fe)为功能填料的胺敏感智能薄膜用于监测冷鲜肉的新鲜度


肉类食品网 http://www.meat360.cn 2024/6/29 9:54:09 关注:80 评论: 我要投稿

冷鲜肉美味且富含营养;然而,因其具有较高的水分和丰富的蛋白质而易发生变质。此外,不确定因素,如非完全冷链和销售期间温度不稳定等,可以促进冷鲜肉的分解。传统上,肉类新鲜度的分析方法,如蛋白质氧化和微生物等,由于检测周期长和操作复杂,在监测过程中受限制。因此,肉类保质期与其新鲜度不匹配可能导致顾客食用变质肉类,并有罹患食源性疾病的风险。

智能薄膜具有体积小、成本低、快速快、精度高等优点。一般来说,智能薄膜是由含有pH值敏感染料的固体基质组成。染料能与代谢物发生反应,引起颜色变化,有利于监测肉制品的新鲜度。与人工合成的pH值敏感染料相比,花青素具有安全、环保、对pH值敏感等特点。

果胶是天然存在于高等植物细胞壁中的一种高分子、复合、阴离子型多糖,具有良好的成膜性、可再生性和生物降解性,可作为膜基质。花青素与果胶之间的相互作用是果胶羧基的氧原子与花青素酚羟基的氢原子之间的氢键作用,能够提高花青素的稳定性。研究表明,含有花青素和果胶的薄膜可以监测肉的新鲜度。然而,气体通过自由扩散到薄膜的缓慢过程会降低薄膜的敏感性。另一方面,膜的结构通常设计为致密和封闭的,以防止花青素在潮湿的环境中泄漏和迁移,从而限制了挥发性胺和花青素之间的接触,不利于膜对肉类新鲜度的准确指示。

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)由金属离子/簇状和多齿有机连接体通过配位键构建而成,是一种表面积大、孔径可调的多孔材料,在吸附领域具有极大潜力。然而,大多数MOFs稳定性低,从而限制了其在冷鲜肉中的应用。MIL-100(Fe)具有刚性的沸石样晶体结构,是少数具有高水热稳定性的MOFs之一。此外,MIL-100(Fe)因其高比表面积和高孔隙率而成为一种无毒和生物相容性的新型材料,用于开发水去污、气体吸收和生物医药。此外,与其他金属相比,铁作为MIL-100(Fe)的金属中心,具有廉价和环保的优点。然而,使用MIL-100(Fe)作为功能性填料提高智能薄膜的胺敏感性,以监测冷鲜肉的新鲜度的研究较少。此外,MOFs在智能薄膜中发挥作用的机制尚不清楚。

华南农业大学畜禽产品精准加工与安全控制技术国家地方联合工程研究中心、广东省食品质量安全重点实验室、食品学院的Huang Kaiwen等合成了具有胺吸收特性的MIL-100(Fe),并将其用作花青素-果胶膜的功能性填料。研究添加MIL-100(Fe)对薄膜结构、力学性能、阻隔性能、热稳定性和胺敏感性能的影响。此外,还将智能薄膜应用于冷鲜肉的新鲜度监测,为未来新鲜度监测和食品安全的应用奠定基础。

 

MIL-100(Fe)是一种表面光滑、典型八面体结构的纳米多孔材料。此外,MIL-100(Fe)晶体的高密度生长导致一些大的聚团颗粒。MIL-100(Fe)的特征峰位置出现在5.29°、5.95°、6.18°、6.86°、7.17°、10.28°、10.83°、12.54°、17.81°、20.12°和24.14°。

图1  MIL-100(Fe)的合成反应机理(A)、MIL-100(Fe)的扫描电镜图像(B~C)、模拟合成MIL-100(Fe)的X射线衍射光谱(D)和MIL-100(Fe)的傅里叶变换红外光谱(E)

紫甘蓝花青素/果胶(purple cabbage anthocyanins/pectin,ANs/P)膜光滑致密。从横截面图像可以看出,随着MIL-100(Fe)含量的增加,薄膜的厚度增加。当MIL-100(Fe)含量适当(≤2%)时,致密性变化不大,同时膜表面整体粗糙,加入过量的MIL-100(Fe)(>2%)后,膜中出现了一些裂纹。在12.5°和21.4°处观察到特征峰。加入MIL-100(Fe)后,ANs@MIL/P膜在21.4°处的特征峰未发生明显变化,但导致了不同程度的增加和移位。

图2  0%(0)、1%(1)、2%(2)、3%(3)MIL-100(Fe)智能薄膜横截面(A)、表面(B)、表面元素分布(C)的扫描电镜图像及薄膜的傅里叶变换红外光谱图(D)和X射线衍射(E)

随着MIL100(Fe)含量增加至2%,拉伸强度显著增加(P<0.05),而断裂伸长率显著下降(P<0.05)。所有薄膜在200~320 nm的紫外光范围内透光率几乎为零。随着MIL-100(Fe)含量的增加,薄膜在600 nm处的透光率从34.83%下降到10.30%。当MIL-100(Fe)含量增加至2%时,水蒸气透过率和氧气透过率均显著降低(P<0.05)。将智能膜的分解分为3 个阶段:30~110 ℃、150~220 ℃和220~450 ℃。此外,ANs@MIL-2/P膜的最高分解温度为208 ℃,高于其他膜(204~205 ℃)。

 

图3  智能薄膜的拉伸强度和断裂伸长率(A)、光学透过率曲线(B)、水蒸气透过率和氧气透过率(C)、热重分析和示差热重分析图(D)

随着pH值的增加(pH 3~pH 7),薄膜的颜色逐渐由紫红色变为蓝紫色。pH 8~11,薄膜变为绿色。此外,与ANs/P相比,含有MIL-100(Fe)的膜在较低的pH值下呈现为相似的颜色。随着时间的延长,所有薄膜的颜色均发生了明显的变化,最初呈现紫色,然后转变为蓝紫色,最后变成绿色。在挥发性氨作用2 min后,ANs@MIL-2/P和ANs@MIL-3/P变为蓝紫色,而ANs/P和ANs@MIL-1/P仍为紫色。

 

图4  智能薄膜在不同pH值溶液下的比色反应(A)、模拟挥发胺中薄膜的图像(B)及其灵敏度(C)

朗缪尔吸附模型和Freundlich等温模型均能提供较好的数据与实验的一致性,相关系数(R2)约0.99,符合物理化学吸附的机理。所有的膜均符合伪一级(R2>0.96),而伪二级和Elovich模型对加入MIL-100(Fe)后的膜数据进行了拟合(R2>0.96)。ANs/P薄膜的平衡吸附量(qe)为0.046 g/g,而ANs@MIL/P薄膜的qe为0.052~0.072 g/g。ANs@MIL-2/P的初始吸附速率为0.020 g/(g·min),高于ANs/P的0.012 g/(g·min)。结果表明,MIL-100(Fe)的加入能够提高薄膜的吸附能力和初始吸附率。

图5  薄膜吸附N2的朗缪尔吸附模型(A)和Freundlich模型(B)及智能薄膜对胺吸附的伪一级模型(C)、伪二级模型(D)和Elovich模型(E)

冷鲜肉的总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量在最初2 d内保持在10 mg/100 g以下。冷藏2 d后,氧化导致肉表面脂肪发黄,TVB-N含量增加。同时,ANs@MIL-2/P呈蓝紫色。TVB-N含量在第3天达到极限。此外,ANs@MIL-2/P变绿,而ANs/P微弱地变蓝。因此,ANs@MIL-2/P具有较高的胺敏感性和pH敏感性。

图6  贮藏期间ANs/P和ANs@MIL-2/P的比色(A)、总色差(B)、TVB-N含量与总活菌数(C)和pH值(D)变化

果胶膜中成功加入MIL-100(Fe)和花青素,开发了一种具有胺敏感性的pH值响应的智能薄膜。结果表明,适量的MIL-100(Fe)(≤2%)均匀地分散在薄膜中。加入MIL-100(Fe)后,智能薄膜的力学性能、阻隔性能和热稳定性均有所提高。此外,通过化学吸附和粒子内扩散的联合机制,薄膜对氨的敏感性增强。并且,ANs@MIL/P薄膜呈现胺敏感性能和不同程度的肉类新鲜度(新鲜、亚新鲜和变质)的准确指示。

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132463


文章来源:肉类研究     文章编辑:一米优讯     
进入社区】【进入专栏】【推荐朋友】【收藏此页】【 】【打印此文】【关闭窗口
 相关信息
专卖店冷鲜肉品质管理要点解析2024/7/9 8:37:32
中国农业科学院肉品科学与营养工程创新团队构建了一种基于单原子纳米酶的比色-荧光双2023/10/23 14:26:20
冷鲜肉相关基础知识2023/4/27 7:08:12
冷鲜肉的保水、护色和保鲜2022/6/18 18:24:32
市民消费更放心更便利!重庆首条日日鲜冷鲜肉供应链落成2022/2/20 22:25:07
国务院:倡导推动冷鲜肉发展!速看十四五冷链物流发展规划!2021/12/14 18:24:54
 发表评论   (当前没有登录 [点击登录])
  
信息发布注意事项:
  为维护网上公共秩序和社会稳定,请您自觉遵守以下条款:
  一、不得利用本站危害国家安全、泄露国家秘密,不得侵犯国家社会集体的和公民的合法权益,不得利用本站制作、复制和传播下列信息:[查看详细]
  二、互相尊重,对自己的言论和行为负责。
  三、本网站不允许发布以下信息,网站编辑有权直接删除:[查看详细]
  四、本网站有权删除或锁定违反以上条款的会员账号以及该账号发布的所有信息。对情节恶劣的,本网将向相关机构举报及追究其法律责任!
  五、对于违反上述条款的,本网将对该会员账号永久封禁。由此给该会员带来的损失由其全部承担!
声明:本网刊登的文章仅代表作者个人观点,文章内容仅供参考,并不构成投资建议,据此操作,风险自担。如果转载文章涉嫌侵犯您的著作权,或者转载出处出现错误,请及时联系文章编辑进行修正,电话:010-65283357。本网原创文章,转载请注明出处及作者。感谢您的支持和理解!

咨询热线:13520072067  电子邮箱:cvonet@126.com  客服QQ:1048637528 肉类食品网客服QQ 肉类食品网

肉类食品网主办
版权所有 肉类食品网 Copyright©2000-2023 cvonet.com All Rights Reserved 京B2–20200312
公司名称:一米优讯(北京)科技有限公司
地址:北京市通州区潞通大街191号2层01-258C 电话:010-65283357