文摘
全球食品需求的增长加上增加吸引访问不同的食物来自世界每一个角落,迫使食品行业寻找替代技术增加货架寿命。精油(EOs)作为天然功能性成分显示活跃的食品包装的前景。EOs可以抑制表面的生长食物病原体,修改营养值而不影响食品的感官品质,延长货架寿命当用于食品包装作为一种活性成分。自2016年以来,各种报告表明,组合实际上电纺纤维和封装EOs用作食品包装时可以提供有前景的结果。这样实际上电纺平台封装纯EOs或他们的络合与其他抗菌药物来延长食品的保质期持续释放有效成分。本文提出了全面审查的基本oil-loaded实际上电纺纤维应用于活跃的食品包装材料。
1。介绍
几十年来,合成聚合物为主的食品包装行业因其有利的属性,如柔软、轻盈、透明。到目前为止,选择塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE) (1)、聚丙烯(PP) (2)、聚苯乙烯(PS) (3),聚酰胺(PA) (4)被广泛用作包装材料由于其低成本的合成、良好的力学性能,缺乏渗透氧气,二氧化碳,酸酐,芳香族化合物以及热密封性能,所有这些都有助于食品保存和减少废物。尽管一些可取的属性,传统塑料的使用需要限制,因为他们长的降解周期对环境带来严重的生态威胁。因此,它是越来越重要的原材料采用新颖的生物降解。虽然完全替代传统塑料环保塑料是不可能实现的,至少对于特定的应用,如食品包装、biobased活跃的食品包装的使用似乎是一个现实的解决方案。活跃的食品包装是一个新的方法来延长食品的保质期和保持他们的安全、质量和完整性。根据欧洲监管(EC) 450/2009号活跃包装由系统与食物,因为他们会吸收物质,如水分、二氧化碳、或从包装食品气味或释放所需的材料,如抗菌、抗氧化化合物或口味到包装食品(欧洲委员会2009年)(5]。尽管活跃的食品包装的重要性,有相关的限制与现有高分子材料作为最佳活性包装和修改是必要的。这样的修改涉及添加其他添加剂,如抗菌和抗氧化制剂是必需的。
EOs来源于芳香植物的不同部分都进行了广泛的研究是一种天然产品和营养健康的好处。EOs的主要兴趣在于各种治疗属性,即抗氧化,抗菌,抗肿瘤,止痛,杀虫,治疗糖尿病药,抗炎6- - - - - -9]。截至2019年,发表论文的数量关于精油在食品工业几乎是800篇论文,表明使用EOs biopreservatives在所有类型的食品10]。
EOs保持活跃的食品包装应用潜力巨大,因为他们可以直接添加到食品或纳入食品包装逐步释放在运输和储存期间提高保质期和保存11]。尽管EOs已经证明是替代化学防腐剂在活跃的食品包装系统中,他们与某些局限性,需要解决在活跃的食品包装系统成功的公司。高波动性、低溶解度,强烈的气味的主要缺点是有限的使用EOs食品行业。因此,油已被视为一个关键的封装解决方案在食品包装。最近的封装技术的进步提高了稳定性的敏感组件生产过程中,通过减少蒸发和挥发性化合物的降解以及坚定控制胶囊的尺寸、形状和形态在封装过程中(12,13]。这些方法开展化学通过离子凝胶化封装,简单和复杂的凝聚,共结晶、界面聚合、分子包容、截留在脂质体,离子凝胶化+静电相互作用[14]。
nanoencapsulation的各种方法中,电纺是多才多艺的,容易操作的方法连续制造纳米结构的15]。实际上电纺膜表现出纤维形态与大的表面积与体积比,高孔隙度和纤维直径在纳米到微米的范围,都是有利属性持续释放有效成分的包装薄膜表面的食物(16]。而电纺的广泛应用于组织工程领域(17),伤口敷料(18],固定化酶[19[],电极材料20.),在食品包装中的应用是最近才研究[21]。这些最新进展应用程序加载实际上电纺膜的活性食品包装要求审查关于这个主题。虽然有几个评论有关的话题,这个话题有潜力成为了自己的优点。
Fernandez-Lopez和Viuda-Martos EOs在食品系统中的应用研究10]。Ribeiro-Santos等人回顾了EOs应用纳入电影和在食品包装涂料。电影包含EOs通常是通过铸造方法生产(22]。在另一项研究中,圣佩德罗等人回顾nanoencapsulation EOs的脂质载体如固体脂质纳米粒、脂质体,这种药物输送系统。他们得出结论的抗菌活性显著改善EOs (23]。在上述评论,作者强调了EOs的潜力被用作包装材料的一部分或其直接纳入食品矩阵。但是,本文主要关注EOs,有效保护抗菌素,和他们的公司在积极通过电纺的食品包装。聚合物的属性矩阵,Eos的主要活性成分,并通过电纺的综述了封装。本文的主要目的是提供一个广泛的洞察潜在应用静电纺丝将EOs封装为活跃的食品包装材料。作者最好的知识,没有评论上可用应用程序封装EOs的食品包装使用电纺的技术。
2。精油(EOs)活跃的食品包装
EOs是由angiospermic植物和发现各种用法在不同行业24]。在所有的植物物种中,只有EOs的芳香植物来源。芳香植物形成约10%的植物物种(超过17000)和很好地分布在世界各地25]。EOs是次生代谢物可来自不同植物器官包括鲜花(茉莉、玫瑰、洋甘菊、紫,薰衣草),味蕾(丁香),叶子(百里香,桉树,鼠尾草,迷迭香),水果(八角),树枝(亮度chequen),树皮(肉桂),种子(小豆蔻),木材(凉鞋),粉末,和根(姜),所有这些有潜力被应用于食品包装为抗菌和抗氧化剂代理(26- - - - - -30.]。
EOs的化学成分和质量取决于源植物生长条件等特点,品种、地理来源、年龄、季节,和植物收获时的状况。提取方法、分析条件、加工化学物质也会影响它们的属性(31日- - - - - -34]。其萃取率通常很低(约1%),使他们有价值的稀有物质。EOs由集中亲脂性的挥发性香气化合物包括萜烯、萜类化合物和phenol-derived芳香族和脂肪族组件。酚类化合物在EOs几乎可以减少或消除微生物的存在,减少脂质氧化(35]。
EOs的天然提取物分为通常被认为是安全的(GRAS)由美国食品和药物管理局(FDA)和接收批准安全性和有效性(36]。食品相关的应用程序,因此,他们更合适的替代合成抗氧化剂如丁羟甲苯(二叔丁基对甲酚)或叔丁基羟基茴香醚(BHA)这可能有致癌作用[36]。
这些油是物质负责包装的积极功能和灵活地解决在不同的容器或直接添加到包装材料。在的情况下,油在运输和储存期间的释放会导致增加货架寿命。
Electrospun-loaded EOs可以解决市场需求为他们让食物到达消费者和他们的原始或增强感官属性,增加了保质期,改善安全(37- - - - - -40]。在这些系统中产生的包装材料可以包含持续释放有效成分设计在储存或运输延迟食品恶化。
表1总结了精油,已经成功地用于食品包装来提高效率。
3所示。电纺的食品包装和Nanoencapsulation活跃
电纺的第一个专利的地中海和莫顿在1902年是一个简单的方法产生连续的微-纳米纤维(62年]。与传统的纤维生产方法都是基于应用程序的机械力,电纺的使用高压静电斥力来画和纤维拉伸。因此,通过电纺的,可以获得纤维直径在纳米的范围63年]。典型的电纺的设备是由一个高电压电源,一个泵可协调的摄食率、毛细管作为吐丝器,和一个收集器。高压电源相对指控毛细管(通常超过10 kV)和收集器创建鞭打的拉力不稳定(63年]。当聚合物溶液内的费用建立积累到临界量,一架飞机从毛细管尖端开始启动。飞机经历了单轴拉伸变薄,而朝着电荷相反收集器和溶剂蒸发同时发生。一旦飞机到达收集器,所有的溶剂应该蒸发,形成微观——或者nanofibrous形态应该发生。有两套参数影响的形态学电纺的产品:内在参数如溶液粘度、溶剂蒸发速率、聚合物溶液的电导率和工艺参数包括外加电压、摄食率、收集器形状和纹理,和收集距离(64年]。图1显示封装实际上电纺纤维的生产所涉及的各个方面包括EO提取(图1(一)准备(图),络合和解决方案1 (b)),一个典型的电纺的系统(图1 (c))。其他一些技术,如相分离,双组分挤压,模板合成,画画,离心旋转,熔体吹已报告生产聚合物微/纳米纤维(65年- - - - - -69年]。食品应用程序,然而,大多数这些方法受到各种难以控制等缺点,缺乏适用性广泛的材料,和接触化学物质影响稳定性的敏感的营养和禁止使用由于毒性问题[70年- - - - - -72年]。由于他们的尺寸和高的比表面积,静电纺丝有优势在封装效率并展示主要的潜在的应用程序要求控制释放活性成分,而表现出适当的水平的生物降解性和生物相容性73年]。实际上电纺的抗菌膜制造通过添加抗菌药物在聚合物溶液电纺紧随其后。虽然EOs成纳米纤维的掺入早些时候证实,没有报告的electrospun-loaded EOs应用抗菌包装材料直到2016年(74年]。生物高分子如聚乙烯醇(PVA) [75年],壳聚糖(CS) [74年)、聚碳酸酯(PC) (76年)、聚氧化乙烯(PEO) [77年封装的EOs]已流行选项通过电纺的,因为产生纳米纤维的优良性能和膜21]。
(一)
(b)
(c)
在过去的几年里,nanoencapsulation载体材料的生物化合物发现的食品技术作为一种简单而有效的技术改造质量的食物和保护(78年]。封装是有效提高EOs的稳定性和溶解性以及屏蔽他们强烈的味道。由于疏水性,不稳定,波动的EOs,他们通常不能直接添加到电纺的解决方案和一种载体物质如环糊精(CDs),脂质体(LO),通常需要和CS (79年,80年]。
3.1。封装的肉桂精油(CEO)
首席执行官是一种植物的抗菌物质的FDA分类肝。其保护品质请勿打扰物化或营养食品的属性。首席执行官展览广泛的抗菌活性对各种微生物通过预防细胞壁生物合成,膜的功能,特定的酶活性(81年]。封装的CEO保护它免受恶劣的环境条件,扩展了保质期,并允许控制释放的活性化合物(82年]。
康涅狄格州等人报道成功使用CEO作为抗菌剂对常见微生物(83年,84年]。首席执行官被封装进β环糊精(βcd)在合并之前实际上电纺PVA纤维。CDs是循环酶法转化淀粉和低聚糖具有无毒、可生物降解的特点。几项研究已经报道的使用cd与食品相关的应用程序(85年- - - - - -87年]。CDs是由α1,4-linked吡喃葡萄糖单元和形式缩短腔体结构。由于其独特的化学结构,它们形成共价的主客体和EOs包含复合物,CEO /β(首席执行官/ cd包含复杂β-CD-IC),提高其溶解度、化学稳定性和生物利用度和保护他们免受氧化88年]。背后的机制络合的位移高焓水分子占据腔,与客人正确的极性和分子尺寸(89年,90年]。因此,他们常常被用于封装各种类型的食品添加剂和精油(89年]。
βcd是最常用的成员的CDs是一种疏水性分子内腔内能够诱骗EOs (91年]。一种新型抗菌膜实际上电纺PVA的基础上,首席执行官,表示在PVA分子相互作用,首席执行官和βcd,导致增强热稳定性的CEO和屏蔽其特殊的味道。热重量分析的PVA / CEO /βcd纳米纤维表示第二减肥转变峰温度较高(110 - 160°C)由于PVA之间可能的化学或氢键的形成和首席执行官。基于PVA纳米纤维的抑菌圈/ CEO /β据报道,cd是更广泛的比PVA /首席执行官。首席执行官的蛀牙的圈套βcd提高了CEO的溶解度,导致一个更有效的释放到琼脂培养基(92年]。此外,水接触角结果表明,添加/首席执行官βcd nanofibrous膜的疏水性降低。这也许解释了优秀的PVA /首席执行官的抗菌性βcd nanofibrous电影对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。根据这份报告,有效延长了保质期的草莓和显示潜力积极食品包装应用。此外,实际上电纺膜管理将更大数量的CEO铸膜相比,导致增强抗菌活性。
列赫尔和Schiffmann调查的抗菌性质实际上电纺CS /肉桂醛/ PEO纳米纤维大肠杆菌(74年]。这是表明壳聚糖结合固有的抗菌特性的快速释放肉桂醛(CA)实现失活率升高大肠杆菌和铜绿假单胞菌(74年]。
温家宝等人首次报道利用聚乳酸(PLA)和首席执行官抗菌食品包装材料。首席执行官/β-CD-IC成功通过共沉淀法和修改CEO的热稳定性。解放军是选定的聚合物基质因为它是FDA批准的促生长的食物材料(83年,93年]。首席执行官/β-CD-IC被封装进解放军由电纺纳米纤维(94年]。实际上电纺的可生物降解的聚乳酸/ CEO /βcd nanofilm展示更好的抗菌活性,反对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌相比,解放军/首席执行官nanofilm。结果表明,人民解放军/首席执行官βcd纤维有效提高猪肉的保质期,显示一个潜在的应用在活跃的食品包装94年]。
刘等人研究了影响CEO内容(1%,1.5%,2%,和2.5% v / v)的封装效率,CS纳米粒子的纳米尺寸,抗菌活性在解放军加载。CS纳米颗粒的航空公司首席执行官被添加到解放军溶液电纺紧随其后。实际上电纺纤维能够持续获得释放的CEO (95年]。这项研究建议的CEO可以提高解放军的抗菌活性/ CS-CEO纤维。最优组合报道解放军/ cs -首席执行官- 1.5,显示最大的抗菌活性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(99.3%和98.4%,分别地。)在潜伏期。高结晶度的CEO的观察是一个结果及其与CS的强相互作用,降低了人民解放军的溶解度和允许首席执行官甚至表现出类似的抗菌活性较慢释放率(96年]。
林等人报道封装的CEO /βcd / proteoliposomes聚氧化乙烯(PEO)纳米纤维研究其抗菌行为蜡样芽胞杆菌(b的仙人掌)[97年]。b的仙人掌是污染的主要来源之一,腐败在肉类产品98年]。b的仙人掌显示高适应性极端环境(酸性、碱性和高温)99年]。Nanoantibacterial脂质体,人工脂质囊泡,微观形态由中央部分包围同心磷脂影响嵌入水内核。他们能够封装亲水性物质内部水节和疏水内重要的脂质影响和两亲性分子在脂质/水界面(88年]。Proteoliposomes往往结块和当他们进入一个与食品直接接触的表面,因此减少封装的生物活性物质。此外,疏水性nanoliposomes有负面影响的EOs的封装效率(EE)。因此,对于进一步增强proteoliposomes CEO的情感表达和稳定的β环糊精(βcd)被添加到系统。
首席执行官的物理化学稳定性proteoliposomes被引入显著增强βcd。利用细菌蛋白酶分泌b的仙人掌,首席执行官的控释proteoliposomes proteoliposomes通过蛋白质水解蛋白质来实现。此外,首席执行官的抗菌效率/βcd proteoliposomes反对b的仙人掌是由于其稳定性提高了封装在纳米纤维。nanofibrous组合显示令人满意的抗菌效率作为牛肉与活跃的食品包装b的仙人掌没有任何对感官品质的影响,延长保质期。
图2(一个)显示准备CEO /所涉及的步骤βcd(图2)proteoliposomes及其掺入PEO纺丝溶液中,而图2 (b)显示b的仙人掌从proteoliposomes proteinase-triggered CEO释放。首席执行官/βcd proteoliposomes可以精确地防止细菌增殖刺激反应的酪蛋白在存在细菌蛋白酶b的仙人掌。
(一)
(b)
EO和溶菌酶(赖氨酸)用作抗菌包装可以减少剂量的EO除了延长LYS-derived包装材料的应用。峰等人报道一种新型抗菌实际上电纺nanofilm基于PVA /β环糊精/ CEO /赖氨酸,首席执行官和赖氨酸的组合作为抗菌剂(75年]。赖氨酸是一种天然抗菌酶分为肝通常来源于鸡蛋白(One hundred.,101年]。赖氨酸展品抗菌作用向Grampositive细菌通过分裂之间的债券N-acetylmuramic酸和N-acetylglucosamine细胞壁中肽聚糖(102年]。在这项研究中,首席执行官被选为其对细菌的抗菌活性(l . monocytogenes和美国肠炎)和模具(答:尼日尔(ATCC1015)和青霉菌(CICC41489))。PVA作为电纺的矩阵的选择是因为溶解度的水溶性和生物相容性已广泛用于食品保存(103年]。此外,PVA可以应用不使用有机溶剂,从而防止赖氨酸的变性104年]。他们的研究的目的是减少剂量的CEO包装材料而不影响抗菌作用。研究表明,抗微生物剂的浓度由2%的首席执行官和0.25%的赖氨酸(w / w) PVA矩阵有一个像样的性能作为食品包装材料。
邵等人制造超细PVA /人造沸石/首席执行官通过电纺膜(105年]。PVA掺杂人造沸石粉应用聚合物基质和首席执行官被封装为抗菌成分。人造沸石是一种无毒的高度稳定的铝矽酸盐可与各种物质进行可逆的相互作用包括气体分子(106年]。膜制造等物理化学性质的形态学特征,孔隙度、表面积、拉伸和化学相互作用。此外,好电影的抗菌作用探讨了利用鲜切水果包装草莓。鲜切水果举行一个大的市场份额,因为他们只需要部分处理没有任何额外的准备(107年]。然而,容易受到霉菌等微生物,酵母和真菌的主要问题仍有待鲜切水果(108年]。释放行为实际上电纺膜扩散控制,因为它是由聚合物基体物理吸附和释放过程需要非常低的活化能(109年]。财产发现在较低温度(4 - 6°C)、重要性,EOs的释放在低温下很难实现保存所需的最小浓度(110年]。在这项研究中,差示扫描量热法和孔隙分布结果显示弱物理CEO和纤维之间的相互作用由于介孔吸附(15.77 J / g和37.7 J / g),低温可以受益的首席执行官。作者得出的结论是,PVA /人造沸石/首席执行官纤维电影有可能延迟的快速腐败草莓在存储。
3.2。封装的丁香酚精油
丁香酚(4-allyl-2-methoxyphenol),最丰富发现组件在丁香油、肉豆蔻油、肉桂油,已成功应用于食品保存化妆品制造业和传统医学。几个研究已经证实抗菌,抗氧化,抗炎,局部麻醉丁香酚的性质(111年]。丁香酚等酚类化合物含量很高的在挥发油展示强大的抗氧化性能112年]。丁香酚是一种黄色的油性液体,展览引起的脂质过氧化反应氧化酶系统(ROS)因为其自由基清除活性的35,36,113年]。就像其他EOs,丁香酚还深受高波动性和水溶性差。因此,封装的丁香酚有必要增加其有效性和更长的保质期(114年]。Kayaci等人的联合研究表明,挥发性活跃的EE代理如薄荷醇、香草醛、丁香酚,香叶醇,异硫氰酸烯丙酯只有有效使用CD包含复合物(CD-IC) [15,115年- - - - - -118年]。封装的一个挑战是把大量的聚合物基体中的活性成分(115年,119年]。当实际上电纺聚合物作为载体出现矩阵,CD系统中的活性成分的数量通常是有限的组装膜的重量的5%。这是由于难以从聚合物溶液电纺的均匀的纳米纤维含有大量的CD。这个研究小组最近关注nanofibrous网封装更高的活跃因子数量(加载∼10% (w / w)或更多关于纤维CD矩阵)。他们报告说,polymer-free电纺的生产从唯一的CD系统是旋转120年- - - - - -123年]。
Celebioglu等人准备过度集中CD水溶液(160% (w / v)) (124年]。他们准备包含复合物之间的丁香酚(客人分子)和环糊精分子(主机)的摩尔比1:1 CD:丁香酚紧随其后的是电纺的获得nanofibrous网(丁香酚/ CD)。因为CD腔的尺寸和形式是一个重要的参数对形成有效的包括络合,三个不同的CD衍生物应用于这项工作。三个修改cd,即hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP -βcd), hydroxypropyl-gamma-cyclodextrin (HP -γcd), methyl-beta-cyclodextrin (M -βcd),被用来创建包含与丁香酚复合物。结果实际上电纺丁香酚/ CD样本显示,独立的和灵活的特点作为垫web并显示快速的水溶性。图3展示了化学结构改性CD,丁香酚,示意图说明包含CD和丁香酚之间的络合作用形成。此外,丁香酚的热稳定性增强丁香酚/ CD / IC (∼310°C)相比,纯丁香酚(∼200°C)。此外,丁香酚/ CD表现出有效的抗氧化活性。最强大的交互在M -之间的复杂的观察βCD和丁香酚相比其他两个主机(HP - CD分子βcd和惠普,γ丁香酚/ CD光盘)样本。作者建议膜在食品相关和口腔护理的应用潜力。
丁香酚脂质体封装是另一种方式来减少损害丁香酚在处理和存储阶段。脂质体含有丁香酚是一种天然的和有效的抗氧化剂,可以封装疏水亲脂性的药物(125年]。然而,脂质体稳定性作为主要缺点会影响其效率是一种抗氧化剂。此外,传统脂质体往往低情感表达和不稳定的泡聚合、融合、或破裂,所有这些构成严重挑战的商业利用丁香酚脂质体作为一种工业抗氧化剂。因此,丁香酚脂质体的稳定性会影响最终产品的性能作为活跃的食品包装材料。脂质体的稳定性是通过各种策略改进等种脂质体,hydrogel-liposome复合材料,纳米粒子脂质体(126年- - - - - -128年]。
崔等人报道了一种容易的方法基于小说的一种抗氧化剂复合物脂质体的封装SiO2丁香酚。SiO2丁香酚形成超分子组装与胶粒的核心由脂质壳(127年]。SiO2纳米粒子在食品行业作为添加剂可以提供硬支持脂质双分子层薄膜来提高脂质体的物理稳定性(129年]。除了多孔、SiO的亲水特性2纳米粒子促进吸收挥发发生时(130年,131年]。很少有报道固定化脂质体的粮食保存(静电纺丝132年,133年]。虽然SiO2丁香酚脂质体不能自己实际上电纺,他们的结合PEO实际上电纺和显示巨大的潜力作为食品包装材料103年,134年]。崔等人报道的生产根据PEO和SiO小说实际上电纺膜2丁香酚脂质体(135年]。图4显示示意图说明liposomes-encapsulated SiO2丁香酚。
SiO的研究探讨应用2作为脂质体的建筑模板可以给eugenol-based抗氧化剂的应用带来广阔的前景。作为一个概念证明,他们实际上电纺膜暴露接触牛肉经过一段60天,表现出良好的抗氧化活性。
Munteanu等人研究的生物降解和拉伸性能PLA膜涂有抗菌和抗氧化剂CS-EO复合物(136年]。壳聚糖对各种病原体,如表现出显著的抗菌作用肺炎克雷伯菌,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,铜绿假单胞菌(137年];因此,这是一个受欢迎的主题研究抗菌涂料(138年]。它还可以封装其他抗菌药物如乳酸链球菌肽(139年),这可能会进一步提高包装涂料的抗菌作用[140年]。解放军实际上电纺膜被涂上一层bioformulations包含基本和植物油,也就是说,丁香和摩洛哥坚果油加载到CS。99%的摩洛哥坚果油甘油酯组成,而抗氧化成分是天然维生素e,角鲨烯,甾醇类和酚类141年,142年]。丁香酚的主要挥发性组分丁香油(约80%)是负责它的抗氧化和抗菌性143年]。这项研究涉及同轴封装CS的电子喷雾实际上电纺聚乳酸膜放在金属收集器。基于这份报告当使用高分子量CS,石油的同轴电纺的生产串珠CS纳米纤维沿着串珠纤维封装和分发。另一方面,使用低分子量CS导致电子喷雾装壳聚糖纳米粒子并提供平滑的表面。解放军电影涂CS-EO配方相比,表现出较高的抗菌活性电影只与CS涂层。丁香油的抗菌活性高于摩洛哥坚果油由于其较高的酚类内容。串珠纤维显示更好的抗菌活性相比,纳米粒子可能由于较高的比表面积的粗糙nanofibrous涂料层的形态。
Melendez-Rodriguez封装丁香酚等人的毛孔内介孔二氧化硅纳米粒子(MCM-41)蒸汽吸附(144年]。随后,第一次,电纺的技术应用于包括MCM-41粒子含有丁香酚到保利(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV)。生产制造连续电影,实际上电纺纤维热处理在155°C。结果PHBV电影充满eugenol-loaded介孔二氧化硅纳米颗粒显示增加机械强度,适当的热阻,水蒸气和柠檬烯和良好的屏障属性。根据他们的研究结果,他们认为电影可以用在涂料或夹层的形式活跃食品包装应用。
崔等人评估丁香oil-loaded壳聚糖的抗菌活性纳米颗粒((电子邮件保护)静电纺丝)和明胶大肠杆菌O157:H7生物膜在黄瓜145年]。一次(电子邮件保护)使用在30% (w / v),大肠杆菌O157: H7人口减少到大约99.98%,8小时后实现高抗菌活性。这之后,电纺的应用将准备(电子邮件保护)成明胶纳米纤维。在应用9毫克/毫升明胶/(电子邮件保护)治疗24小时的人口大肠杆菌O157: H7生物膜体外降至近99.99%。结果证实,明胶/治疗(电子邮件保护)纳米纤维能保持黄瓜的味道和颜色超过4天。根据他们的研究结果,(电子邮件保护)和明胶/(电子邮件保护)纳米纤维在指定的数量显示显著的破坏影响大肠杆菌O157: H7生物膜体外。
3.3。封装的百里香精油(TEO)和麝香草酚(你)
张志贤,植物次生代谢物具有安全、无毒的特性,是源于胸腺寻常的。张志贤展览优秀的抗菌作用等广泛的细菌大肠杆菌O157: H7,沙门氏菌血清无性系种群。肠炎21482血清型肠炎中金公司(美国),鼠伤寒沙门氏菌中金公司22956 (s .沙门氏菌感染)(146年]。然而,张志贤患有一些缺点如波动,疏水性和特殊风味,突出需要封装通常通过张志贤共同沉淀到实现ßcd (91年]。
你也是的主要挥发性精油是从植物属于唇形科的家庭。这是一个单萜通常存在于牛至和百里香;然而,它的保护和交付应用程序仍然是一个挑战,因为其疏水性和不稳定的性质。在欧洲注册调味列表和FDA分为肝147年]。你的展品抗菌素对各种微生物如细菌、真菌和酵母(148年- - - - - -150年)通过其扰乱细胞膜的脂质双分子层的能力,可以增加膜透性151年]。你通常用于食品保存和控制采后腐烂的新鲜农产品(152年,153年]。
林等人报道的生产包含TEO /明胶纳米纤维β环糊精ε赖氨酸纳米颗粒(TCPNs)控制的传播空肠弯曲杆菌(c .空肠)[154年]。c .空肠是家禽表面污染的主要来源,对人类健康构成了巨大威胁。此外,c .空肠是一种人畜共患病原菌,作为共生微生物生活在消化道的家禽113年]。在家禽屠宰,c .空肠可以通过外部通道泄漏和破裂,导致肉类污染。的c .空肠受污染的肉类是人类的主要原因弯曲杆菌病占8.4%的腹泻疾病(155年]。
c .空肠肉类污染可能不是完全灭活,因为它显示了高阻对一些常用的抗生素如头孢菌素、喹诺酮类、庆大霉素(156年)和需求的一种有效的天然抗菌剂来取代化学抗生素经常用于肉类产业。自c .空肠主要污染肉表面的抗菌包装抑制其繁殖有很大的潜力。
一个简单的TEO /β-CD-IC不是有效的反对c .空肠作为βcd有一个电中性的性质和其吸收带负电荷的细菌细胞壁上是有限的。为了解决这个问题离子凝胶应用于吸附阳离子生物聚合物的表面上TEO /β-CD-IC [157年]。在这项研究中,ε赖氨酸(ε- p),生物可降解阳离子生物代谢物与优秀的抗菌特性,选择TEO /做准备βcdε赖氨酸纳米颗粒(TCPNs) [158年]。nh的存在2沿着ε厚度链改善纳米粒子绑定到带负电荷的细菌细胞壁导致加速细胞凋亡过程中(159年]。抗菌纳米纤维是通过在聚合物基质中添加TCPNs通过电纺。准备的膜显示出优秀的抗菌行动c .空肠,通过membranolysis。结果证实,破坏细胞膜和蛋白质泄漏c .空肠是纳米颗粒的抗菌活性的结果。鸡肉样品包装的抗菌膜具有低有氧细菌数和硫代巴比土酸(稍后通知)。总挥发性碱性氮(TVBN)和pH值也较低的没有任何不利影响颜色,质地,和感官评价,信号前景广阔膜在家禽中保存。
Aytac等人报道封装你/γ-CD-IC为食品包装在实际上电纺zein nanofibrous web应用程序(160年]。两个不同的摩尔比率你/γcd(1: 1和2:1、职责)准备和封装到实际上电纺玉米蛋白纳米纤维。图5显示你的化学结构,表示的示意图γcd,你/γ-CD-IC形成。的选择γcd是由于缺乏营养吸收不良影响在食品和营养食品的应用161年]。成功和你之间复杂的形成γcd在摩尔比率被报道。环糊精包含复合物的麝香草酚(你/ CD-IC)被证明是适用于猪肉系统以防止氧化,提高肉稳定在高相对湿度(75%)长时间存储期(162年- - - - - -165年]。
然而,值得一提的是,释放你的高于从zein-THY /γ-CD-IC nanofibrous膜(2:1)。同样,zein-THY /γ-CD-IC nanofibrous膜(2:1)有较强的抗菌活性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。总之,zein-THY /γ-CD-IC nanofibrous膜最有效地减少肉类存储在5天内的细菌数在4°C。因此,这些膜表现出巨大潜力作为抗菌食品包装材料。
张等人封装在保利(lactide-co-glycolide),你的PLGA通过核壳同轴电纺纤维(166年]。PLGA而著称的生物降解性和控制交付属性(167年)封装疏水物质的能力,显示巨大的潜力在食品系统提高送货的效率(168年,169年]。研究表明,纳米纤维具有良好的核壳结构形成和稳定你的成功是封装。结果表明,PLGA可以有效地抑制你的挥发,所以封装麝香草酚逐渐蒸发到水果和蔬菜存储环境。在他们的工作中,纳米纤维薄膜的抗菌和水果保存能力被草莓测试。膜产生的结果表明,有效抑制细菌,真菌,酵母增长延长水果的保质期。这部小说可以使抗菌包装材料的生物相容性对食品保存有巨大的应用前景。
3.4。封装的茶树油(参加),薄荷油(PO),洋甘菊油(CO),菊花精油(CHEO),辣木油(MO)
参加天然植物精油是由几个有机物质,如萜烯碳氢化合物、萜烯醇类和萜烯酚类。有一些报告关于抗生素和抗癌特性参加(170年,171年]。然而,像其他EOs,参加仍然有限的应用由于其化学稳定性暴露在空气和高温(172年]。因此,形成共价包含复杂ßcd作为抗菌剂对稳定[铺平了道路173年]。
崔等人研究了公司参加/β-CD-IC,实际上电纺PEO抗菌剂,制备抗菌包装材料(174年]。如前所述,参加并非完全溶于PEO水溶液和参加的挥发会加剧电纺的过程中可能产生进一步的问题关于快速释放存储(175年]。因此,在这项研究中,ßcd和参加用作主机创建水溶性包含复杂的客人。细胞膜受到等离子治疗,治疗后的效率抗菌剂释放PEO适当提高纳米纤维。等离子体处理实际上电纺膜表现出最高的抗菌活性大肠杆菌O157: H7牛肉一段7天,有效抑制99.99%在4°C或12°C。根据他们的研究结果,plasma-treated PEO包含参加/纳米纤维βcd延长牛肉的保质期和维持其感官质量这表明食物保藏的光明的前景。
唐等人伪造明胶纳米纤维结合两种EOs,也就是说,薄荷精油(PO)和洋甘菊精油(CO)、潜在的可食用包装应用程序(176年]。阿宝有优良的抗菌性能,使它在食品保存一些研究的主题,制药,伤口敷料177年- - - - - -179年]。公司另一方面主要是用于药用茶,化妆品,香水,和食品行业由于其镇静,抗菌,抗氧化性能180年- - - - - -183年]。明胶纳米纤维含有阿宝和公司成功产生形态均匀性和平滑度。所有包含PO的明胶纳米纤维,有限公司,或其组合显示增强抗菌作用比例对EO内容大肠杆菌(大肠杆菌),金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌)以及某些抗氧化性质。整合公司导致改进的抗氧化活性,而体外抗菌活性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌包含EO更好的纳米纤维。阿宝和CO明胶纳米纤维的混合显示整体更好的生物活性与样品只包含其中的一个。的EOs增强的表面疏水性纳米纤维基于水接触角的结果。这非常重要,因为明胶的高亲水性和对水分的敏感性是它最主要的缺点之一是包装材料(184年]。因此,不足为奇的研究一直集中在混合与其他疏水凝胶材料,消除其缺点为食品包装应用程序(185年,186年]。随着疏水性聚合物,EOs是另一种可以纳入gelatin-based包装改进的生物活性以及所需的物理性质(187年]。高表面积与体积比和静电纺丝的奈米结构显示改善持续释放生物活性成分的食品表面,加强生物活性的行为(16,84年]。此外,据报道,添加EO加强机械实际上电纺膜的灵活性和控制拉伸模量和强度。提到的现象是影响纳米纤维的形貌和直径通过诱导重组蛋白质网络,使交联聚合物链和选民之间的EOs (5]。最后,细胞毒性试验证明了noncytotoxicity明胶纳米纤维与阿宝和公司合并,从而表明明胶的潜力/ EOs纳米纤维作为潜在的食品包装。
菊花精油(CHEO)是一种芳香的油从菊花中提取具有抗氧化和消炎作用[188年]。菊花有心血管保护功能,可以防止各种疾病,如高血压、动脉粥样硬化和冠心病189年,190年]。
林等人把CHEO到CS纳米纤维(CS / NF)使用电纺的(191年]。
自从CHEO磷酸果糖激酶活动有一个负面影响,己糖激酶和丙酮酸激酶l . monocytogenes细胞,CHEO的抗菌性能l . monocytogenes增加了。缓慢释放的CHEO CHEO / CS / NF有效地延长了抗菌作用。的抗菌应用CHEO纳米纤维l . monocytogenes测试在牛肉上。牛肉参数如硫代巴比土酸活性物质(TBARS)、pH值和纹理在不同的存储温度(4°C, 12°C,和25°C)进行评估。由于中抗氧化成分的存在CHEO释放CHEO / CS / NF,牛肉参数如硫代巴比土酸活性物质(TBARS)对牛肉的价值较低的MDA /(0.135)与未经处理的样品进行比较。此外,牛肉的pH值样本挤满了CHEO / CS / NF显示6.43(10天后的存储),低于pH值打开样品在4°C (7.05)。他们提出了一个潜在的在食品包装中的应用。
辣木油(MO),一个重要的石油来自辣木属鉴定对自动氧化作用。辣木属鉴定生长在美国南部和中部,非洲,东南亚,印度次大陆(192年]。林等人伪造MO-loaded壳聚糖纳米粒子((电子邮件保护)),加载生物防除的明胶纳米纤维l。monocytogenes和金黄色葡萄球菌奶酪(193年]。在纳米纤维的优异的物理化学性质,他们有优秀的抗菌活性金黄色葡萄球菌和l . monocytogenes奶酪在4°C和25°C和微不足道的影响表面颜色和感官质量的奶酪在4天内的存储。因此,(电子邮件保护)加载明胶纳米纤维表现出良好的抗菌作用,作为总统候选人进一步食品应用研究。
总而言之,表2演示成功封装不同的EOs成不同的运营商和实际上电纺矩阵与食物相关的属性。能找到相关的电纺参数表S1在补充材料。
4所示。结论
消费者对安全的需求增长,不含化学物的天然产品改善了产品的质量和安全对致病性恶化和脂质氧化在其保质期。一直特别关注EOs自然添加剂和抗菌和抗氧化剂代理分为肝。在这方面,EOs的研究非常重要,因为它已经证明了他们的抗菌活性可以代替人工防腐剂。然而,他们在水中溶解度低,氧化易感性和挥发限制其使用。封装技术是一个有益的方式改善EOs的稳定性,因此其效率作为抗菌/抗氧化剂代理。电纺和nanoencapsulation EOs允许成功开发新食品抗菌包装保存。这些新的nanoencapsulation技术吸引了全球对食品包装的兴趣和研究领域由于积极保护和环境友好。本文中提出的,利用这些新组合的封装和缓释特性实际上电纺聚合物作为一个潜在的新平台,稳定的天然油脂食品包装。
在加载的初始结果实际上电纺纤维食品包装是有前途的,它不应该被遗忘的复合纳米纤维非常依赖电纺的过程。电纺的,尽管各种优势也有严重的问题。低产量特别是水性聚合物解决方案仍然是一个主要问题,以及限制选择的高挥发性有机溶剂。特别是,溶剂必须没有任何不利影响抗菌活性成分的属性或带来未来的副作用的风险。技术进步在电纺的过程控制和产量在过去三十年里提供了一个机会,为更多的应用程序使用纳米纤维。然而,电纺的仍然需要大量的进一步创新,以高档的产量和质量,食品包装工业规模的应用程序。
当前的审查表明,电纺的技术是一个潜在的新平台,增强稳定的封装在纳米纤维天然油脂。同时初步结果显示伟大前景加载纳米纤维作为食品包装,在工业规模生产一个可行的产品,实际上电纺纤维加载需要广泛的处理。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究是由基础研究资助计划(德意志联邦共和国)fp096 - 2018 a和研究型大学Grant-Faculty程序gpf013a - 2018。美国Ataei要感谢马来亚大学为她被任命为客座研究员(Ref。嗯/ ps - 19308)。
补充材料
表S1:电纺参数用于相关的引用。(补充材料)