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的阻隔性能。通過噴墨印刷結合百里酚(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細胞進行的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。該技術還將促進新包裝材料的開發(fā)，以延長新鮮水果的保質期。

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期，通過減少食源性疾病的爆發(fā)來維護消費者安全，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、蛋白質、多糖及其混合物，以增強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（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，形成聚電解質復合物。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，觀察到對薄膜機械性能的不利影響。脂肪酸鏈誘導異質結構的形成，影響薄膜中聚合物之間的內聚力，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，與脂質和/或蛋白質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），被認為是一種由FDA認證的安全食品添加劑(Tripathi&Dubey,2004)。

納米復合材料可以在不顯著影響其機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散，并對分子通過薄膜的傳輸產(chǎn)生擴散曲折效應(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，具體取決于打印機制造商使用的技術。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——結論、致謝！