负载柠檬醛/HP-β-CD包合物的Zein纳米纤维膜的制备及在奶酪中的应用

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奶酪作为一种营养丰富的冷链食品,易受单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)污染。为安全高效的防治奶酪中的单增李斯特菌,本研究引入柠檬醛这一天然活性抑菌物质,首先探究了其对单增李斯特菌的抑菌活性及机制。然后以羟丙基-β-环糊精(Hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HP-β-CD)为壁材,以柠檬醛(Citral)为芯材,采用超声耦合冷冻干燥法制备柠檬醛/HP-β-CD包合物,并通过静电纺丝技术进一步将其包埋于以玉米醇溶蛋白(Zein)为主基底材料的纳米纤维中,全面考察了纳米纤维膜的微观形貌、拉伸性能、热稳定性能、疏水性能、释放性能等。最后,对负载柠檬醛/HP-β-CD包合物的Zein纳米纤维膜在四种奶酪贮藏保鲜中的抑菌效果及对奶酪色度、质构和感官等品质的影响进行了全面评估。主要研究结论如下:(1)柠檬醛对单增李斯特菌的MIC和MBC均为0.4 mg/mL。在柠檬醛浓度为MIC和2MIC条件下分别处理8 h和2 h后,其杀菌率即达到99.999%。通过透射电子显微镜观察到柠檬醛对细菌菌体结构破坏严重。另外,柠檬醛对单增李斯特菌溶血素的溶血活性产生了显著的抑制作用;通过分子对接推测柠檬醛可能结合在溶血素蛋白的第四结构域内,通过阻碍溶血素蛋白与胆固醇的结合,影响溶血素的寡聚化。经柠檬醛处理后,单增李斯特菌胞内核酸大量流失;分子对接表明柠檬醛与DNA发生了沟槽作用形成了稳定的复合结构,破坏稳定DNA结构的碱基堆积力,致使DNA结构发生畸变。(2)柠檬醛/HP-β-CD包合物的添加形成了分布均匀,连续性好,表面平整的纳米纤维。傅里叶红外光谱表明柠檬醛成功嵌入HP-β-CD的疏水空腔中,形成了稳定的包合系统;同时也表明柠檬醛/HP-β-CD包合物被成功电纺进Zein纳米纤维中。添加了4%(w:v)的柠檬醛/HP-β-CD包合物后电纺得到的纳米纤维膜的拉伸强度可达到4.20±0.16 MPa,断裂伸长率达到62.67±3.05%,水接触角达到101.92±8.42°。另外,柠檬醛经HP-β-CD包埋和纳米纤维的负载,其热稳定性得到了显著的提高。纳米纤维膜的释放行为则表现为前期(0-12 h)突释,后期(12-96 h)缓释,且在PBS中经96 h的静置后,纳米纤维虽出现了孔状结构,但仍保持其基本形态,为柠檬醛的释放提供了可靠的载体。(3)在4℃和12℃贮藏条件下,经负载柠檬醛/HP-β-CD包合物的Zein纳米纤维膜包装后,布里、卡蒙贝尔、车达、菲达等四种奶酪中的单增李斯特菌的生长受到了不同程度的抑制;同时,四种奶酪在两种温度下的质构和感官品质以及在4℃低温条件下的色度品质基本未产生显著变化。综上,负载柠檬醛/HP-β-CD包合物的Zein纳米纤维膜在食品活性包装领域具有潜在的应用前景。
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