摘要

開發(fā)了基于殼聚糖(Qo)以及Qo和藜麥蛋白(EPQ)混合物的新型活性包裝薄膜。使用噴墨印刷將膜用殼聚糖-三聚磷酸鹽納米顆粒(NQos)和負(fù)載百里酚(NQoThs)的NQos印刷。通過澆鑄高粘度Qo和Qo/EPQ溶液（不同比例）制備薄膜。適合印刷的薄膜是根據(jù)它們的機(jī)械性能和在模擬新鮮水果儲存條件下的低吸水量來選擇的。低分子量Qo與三聚磷酸鹽的離子凝膠化產(chǎn)生了60 nm的球形納米粒子，如TEM所見。在將NQoTh懸浮液印刷成薄膜之前，加入20%的甘油以改變懸浮液的表面張力和運(yùn)動粘度。添加甘油使Z平均值和PDI分別增加了24%和12%，并使Z電位降低了15%。與對照相比，兩種NQoTh印刷薄膜都具有增強(qiáng)的阻隔性能。通過噴墨印刷結(jié)合百里酚(Th)的效率取決于印刷層數(shù)、接觸角、添加到分散體中的甘油量以及薄膜類型。使用Franz細(xì)胞進(jìn)行的Th釋放分析表明，這兩種薄膜連續(xù)遞送8天。薄膜的Th釋放曲線的差異歸因于薄膜上NQoTh位置的差異。與NQo印刷和對照薄膜相比，NQoTh印刷薄膜對無害李斯特菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、產(chǎn)氣腸桿菌、銅綠假單胞菌和大腸桿菌表現(xiàn)出更高的抗菌活性。納米技術(shù)印刷品的使用可以改善由可再生生物聚合物制成的薄膜的功能。該技術(shù)還將促進(jìn)新包裝材料的開發(fā)，以延長新鮮水果的保質(zhì)期。

一、簡介

開發(fā)新的包裝材料可以延長新鮮或微加工食品的保質(zhì)期，通過減少食源性疾病的爆發(fā)來維護(hù)消費者安全，減少生產(chǎn)部門的損失，并且對生態(tài)友好，一直是廣泛努力的重點。已經(jīng)研究了多種材料，特別是生物聚合物，例如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖及其混合物，以增強(qiáng)薄膜作為包裝材料的特性（Falguera、Quintero、Jim?enez、Mu~n?oz、&Ibarz，2011年；Pereda、Amica和Marcovich，2012年；Valenzuela、Abugoch和Tapia，2013年）。在多糖中，殼聚糖(Qo)由于其生物相容性、低毒性、可生物降解性和抗菌活性(AM)而被廣泛研究(Majeti&Kumar,2000)。Qo是一種豐富的可再生材料，生產(chǎn)成本低；因此，人們對其在可食用涂層和薄膜中的應(yīng)用越來越感興趣（Berger等人，2004年；Cortez等人，2010年）。Qo已經(jīng)被用作蘆筍（Qiu、Jiang、Ren、Huang、&Wang，2012）、石榴（Ghasemnezhad、Zareh、Rassa和Sajedi，2013）和蘋果片（de Britto&Assis，2012）的涂層，在其他新鮮農(nóng)產(chǎn)品中。

Qo還與源自魚明膠的蛋白質(zhì)（Hosseini、Rezaei、Zandi和Ghavi，2013年）、大豆（Jia、Fang和Yao，2009年）、乳清（Di Pierro、Sorrentino、Mariniello、Giosafatto、Porta，2011年）結(jié)合使用;Ferreira、Nunes、Delgadillo和Lopes-da-Silva，2009年）和蕓豆（Fan等人，2014年）生成混合電影。Abugoch、Tapia、Villam?an、Yazdani-Pedraman和Díaz-Dosque(2011)報道了用Qo和藜麥蛋白提取物(EPQ)的混合物生產(chǎn)薄膜，形成聚電解質(zhì)復(fù)合物。添加EPQ作為增塑劑，提高了薄膜的斷裂伸長率，但薄膜的親水性也顯著增加了它們的水蒸氣滲透率(WVP)。降低高WVP的一種策略是將脂質(zhì)加入薄膜中(Ghanbarzadeh&Almasi,2011)。盡管向薄膜中添加油顯著降低了WVP，但與不含油的薄膜相比，觀察到對薄膜機(jī)械性能的不利影響。脂肪酸鏈誘導(dǎo)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成，影響薄膜中聚合物之間的內(nèi)聚力，薄膜的不透明度增加（P?erez-Gago&Krochta,2001;Colla,Sobral,&Menegalli,2006;Valenzuela等人，2013年）。

此外，與脂質(zhì)和/或蛋白質(zhì)的相互作用會降低或抑制Qo的AM（Rabea、Badawy、Stevens、Smagghe和Steurbaut，2003年），增加了對加入其他強(qiáng)大AM試劑的興趣。百里香酚(Th)存在于百里香精油中，對各種微生物菌株表現(xiàn)出有效的AM作用（Guarda、Rubilar、Miltz和Galotto，2011年；Ramos、Jimenez、Peltzer和Garrigos，2012年），被認(rèn)為是一種由FDA認(rèn)證的安全食品添加劑(Tripathi&Dubey,2004)。

納米復(fù)合材料可以在不顯著影響其機(jī)械性能的情況下提高親水性薄膜的水蒸氣阻隔性能（Abdollahi、Rezaei和Farzi，2012年；Adame和Bael 2009年；Clapper、Pearce、Guymon和Salem，2008年；De Moura等人，2009年）;Yixiang,Xi,&Milford,2006)。位于成膜聚合物之間連接域中的納米顆粒(NP)會阻礙氣體和水分子通過薄膜的擴(kuò)散，并對分子通過薄膜的傳輸產(chǎn)生擴(kuò)散曲折效應(yīng)(Bharadwaj,2001;Sorrentino,Gorrasi,&維多利亞,2007)。

在描述的用于活性成分納米封裝的各種方法中，最適合基于Qo的薄膜是那些將Qo用作封裝材料的方法，因為這種封裝有助于將NP結(jié)合到薄膜中。

通過與三聚磷酸鹽(TPP)離子凝膠化獲得的Qo NPs(NQos)已被廣泛研究。大多數(shù)程序涉及將TPP解決方案添加到Qo解決方案。已經(jīng)研究了乙酸溶液中0.5至10 mg/mL的Qo濃度范圍（最終濃度為0.2-10 mg/mL）。使用的TPP濃度范圍為0.25至1.0 mg/mL。Qo/TPP質(zhì)量比從2到8不等。還評估了制備后的聚集/顆粒融合現(xiàn)象以及納米顆粒懸浮液在不同儲存條件下的穩(wěn)定性。這些納米顆粒對不同類型的活性成分表現(xiàn)出良好的負(fù)載能力。

熱噴墨打印系統(tǒng)(ITIS)是一種將活性成分整合到不同基質(zhì)中的新方法（Genina、Janben、Breitenbach、Breitkreutz和Sandler，2013年）。ITIS可以在連續(xù)注射模式下運(yùn)行，也可以使用按需液滴(DOD)。在DOD模式下，墨水以兩種方式之一從打印頭噴射，具體取決于打印機(jī)制造商使用的技術(shù)。其中，熱噴墨(TIJ)系統(tǒng)可實現(xiàn)受控、精確的分散打印和更有效的墨水在待打印材料上的沉積。

已經(jīng)評估了使用TIJ系統(tǒng)開發(fā)藥物輸送系統(tǒng)的主要目的是以個性化的方式生成和管理藥物（根據(jù)每位患者的要求）（Buanz、Saunders、Basit和Gaisford，2011年）；Mel?endez、Kane、Ashvar、Albrecht和Smith，2008年；Pardeike等人，2011年；Scoutaris、Alexander、Gellert和Roberts，2011年）。我們相信，這項技術(shù)也可能是一種通過印刷載有抗菌劑的納米顆粒來產(chǎn)生新型活性包裝材料的有前途的方法。

這項工作的目的是開發(fā)使用TIJ（NQo和NQoTh）印刷的Qo和Qo/EPQ納米顆粒的包裝薄膜。對該系統(tǒng)的以下方面進(jìn)行了研究：i)制造可由TIJ印刷的薄膜的最合適條件；ii)可以在薄膜上留下足夠印象的NQoThs懸浮液的制造條件；iii)評估印刷薄膜作為Th的控釋平臺及其AM對相關(guān)微生物的活性，如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌、沙門氏菌鼠傷寒血清型、產(chǎn)氣腸桿菌和無害李斯特菌。

采用殼聚糖-三聚磷酸酯-百里香納米顆粒經(jīng)熱噴墨打印而成的新型活性包裝材料——摘要、簡介

采用殼聚糖-三聚磷酸酯-百里香納米顆粒經(jīng)熱噴墨打印而成的新型活性包裝材料——材料和方法

采用殼聚糖-三聚磷酸酯-百里香納米顆粒經(jīng)熱噴墨打印而成的新型活性包裝材料——結(jié)果與討論

采用殼聚糖-三聚磷酸酯-百里香納米顆粒經(jīng)熱噴墨打印而成的新型活性包裝材料——結(jié)論、致謝！