浙江微流纳米生物技术有限公司
可食性膜是以天然可食性物质为原料制得的具有多孔网络结构的保护性阻隔膜。羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)可食性膜具有阻止水分与油脂迁移、保留食品风味、提高机械强度等作用，近年来被广泛用于肉制品、果蔬等涂膜保鲜｡可食性膜中可添加抗菌剂、精油等多种活性成分。植物精油富含大量生物活性化合物，具有抗菌和抗氧化活性。近期研究表明，将精油制备成纳米乳，其物理性能与生物活性都有了一定程度的提高，进而可制得具有一定物理化学和功能特性的可食性膜。
微射流高压均质机是第二代配备金刚石交互容腔的高压均质机。特定的物料经微射流高压均质机处理后，具有更小的粒径､更窄的粒径分布，同时物料的透明度､均一性增加。
微射流高压均质是一种新兴的高压均质技术｡本试验拟采用微射流均质处理CMC-精油成膜液，研究微射流均质处理对成膜乳液物理化学特性及可食性膜物理和机械性能的影响。
材料与设备
羧甲基纤维素；丁香精油；肉桂精油；牛至精油；电热恒温鼓风干燥箱；高压微射流均质机；质构仪；高速搅拌机；色差计；数字式粘度计；动态光散射激光粒度仪；Zeta电位测定仪
实验方法
成膜液的制备
将2g/100mL CMC溶于70℃双蒸水中，向CMC分散液中加入0.5%(体积分数)甘油，0.5%(体积分数)吐温-80，2%(体积分数)精油，搅拌成粗乳化液。后用泵泵入微射流高压均质机，120MPa循环3次。在微射流高压均质机出口处放置浸入冰水浴中的冷凝管，使处理过程中乳液的温度维持在15℃以下。未添加精油的纯CMC成膜液作为对照。
微射流均质处理对成膜乳液物理特性的影响
粒径：采用动态光散射激光粒度仪测定成膜乳液粒径和多分散指数。为避免多重散射作用，成膜乳液采用纯水稀释到1：20。多分散指数(PDI)值表示粒径分布的不均匀性，PDI值接近0表示粒径均匀分布，PDI值接近1表示粒径分布不均匀；
ξ-电势：采用Zeta电位测定仪测定成膜乳液ξ-电势；
白度指数：采用色差仪测定成膜乳液的颜色，将成膜液样品置于水平透明容器中测量。
实验结果
CMC-精油纳米乳成膜液理化特性
粒径大小和粒径分布
CMC与不同精油(丁香､肉桂､牛至)复合粗乳液的平均粒径分别为：(277.43±18.50)，(460.05±22.52)，(329.38±21.83)nm。如表1所示，CMC-精油纳米乳的平均粒径在100nm 以下，说明微射流均质使得纳米乳中的多数精油粒子具有纳米范围直径。另外，精油的类型显著影响CMC-精油纳米乳的平均粒径(P<0.05)。 CMC-丁香精油纳米乳粒径较大，表明精油与CMC相及非离子表面活性剂之间的亲和度不同，可能与精油的化学组成不同有关。精油组分中的表面活性物质可提高其水溶性，含有表面活性成分的精油在油/水表面聚集以降低乳液的表面张力，使液滴在均质过程中容易被破坏。
表1 CMC-精油纳米乳成膜液的粒径和多分散指数
ξ-电势
由表2 可知，ξ-电势值变化范围为-37.63~-59.67mV。通常液滴的电荷取决于液滴周围吸附的表面活性剂的电荷，表面活性剂可能是阴离子、阳离子或非离子型。本研究采用的吐温-80为非离子型表面活性剂，电荷的期望值应接近0，但研究结果表明纳米乳中油滴具有高负电性ξ-电势。因此，添加非离子型表面活性剂的精油纳米乳带负电荷是由于分散在连续相中带负电荷的CMC分子的吸附作用｡
表2 CMC-精油纳米乳成膜液的ξ-电势､白度和黏度
液滴的电荷对纳米乳的稳定性起重要作用。当电荷足够大时产生的静电斥力会阻止液滴的聚集。根据静电机制，纳米乳体系中液滴所带电荷高于+30mV或低于-30mV时是稳定的。因此，本研究所制得的纳米乳是稳定的。精油种类显著影响所形成油滴的电荷(P<0.05)。CMC-牛至精油纳米乳ξ-电势大至，可能是精油中存在可电离组分，导致体系界面的油､表面活性剂和生物聚合链之间发生不同静电相互作用。
白度
由表2可知,不同CMC-精油纳米乳的白度差异显著(P<0.05)。乳液中油滴的粒径、浓度和折射率直接影响乳液的光学性质。纳米乳为轻微浑浊体系，由于小液滴散射光弱，当液滴粒径增加，光散射增强，乳液趋于不透明。精油纳米乳的白度值随液滴粒径减小而降低，表明纳米乳的光学特性取决于纳米乳的粒径大小。
黏度
由表2 可知，CMC 成膜液的黏度为867mPa·s，CMC-精油纳米乳黏度显著降低。由于微射流均质产生的高剪切力可引起生物大分子链构象发生变化或降解，改变分子质量，从而对生物大分子黏度产生影响。且精油种类显著影响纳米乳的黏度(P<0.05)，其中CMC-牛至精油纳米乳黏度可高达。精油是由不同组分组成的复杂混合物，可能导致CMC分子和油滴之间产生不同吸附动力学，改变连续相中生物大分子的较初浓度，从而改变乳液黏度。
结论
微射流高压均质处理可改善CMC-精油可食性膜的物理和机械性能，影响CMC-精油可食性膜性能的主要因素为成膜液液滴粒径和液滴所带电荷，纳米乳液滴粒径和ξ-电势的降低导致所成膜的阻隔性、颜色和机械特性发生相应变化。本研究可为运用微射流高压均质技术开发新型精油纳米乳可食性膜提供理论基础。
更多详情请联系
 | 王经理 |
Jin210922M
