静电纺丝和超临界流体浸渍制备香草醛负载玉米醇溶蛋白电纺纤维

　　Food Hydrocoll.：结合静电纺丝和超临界流体浸渍制备香草醛负载玉米醇溶蛋白电纺纤维作为活性包装
　　DOI: 10.1016/j.foodhyd.2021.107082
　　近年来，研究人员正致力于探索出能够延长食品保质期的先进包装解决方案。最有趣的策略之一是能够以受控方式释放抗氧化剂和抗菌剂的活性包装。本研究结合静电纺丝和超临界流体浸渍方法来生产活性包装，以克服传统包装生产方法的局限性，这些局限性往往会限制以自然资源为导向的新型包装解决方案的推广。选择通过静电纺丝制备的玉米醇溶蛋白纤维作为生物基聚合物载体。将香草醛作为天然抗菌活性剂掺入玉米醇溶蛋白纤维中，以两种不同的方式进行：直接在静电纺丝过程中进行，以及通过超临界流体浸渍形成玉米醇溶蛋白纤维后进行。在第一种情况下，香草醛和玉米醇溶蛋白溶液的静电纺丝可以直接形成负载香草醛的玉米醇溶蛋白纤维结构；在第二种情况下，将溶解在超临界二氧化碳中的香草醛浸渍到纤维状玉米蛋白结构上。在不同操作条件下，香草醛的负载量在3.78-11.33％范围内，与技术无关。通过对所生产包装组件的表征和对活性剂释放动力学的研究发现，所使用的两种方法能够通过迁移动力学进行校准，从而根据最终应用获得具有受控和可调节释放性能的活性食品包装。比较这两个过程，研究者注意到，在超临界浸渍的情况下，活性成分得到了受控释放，而在静电纺丝过程中观察到了快速释放动力学。
　　图1.用于生产玉米醇溶蛋白纤维和香草醛负载玉米醇溶蛋白纤维的静电纺丝装置。
　　图2.通过scCO2进行纤维纯化和香草醛吸附的实验室设备示意图。S：二氧化碳供应；RB：冷冻浴；P：泵；V：高压釜；MV：测微阀；TC：热电偶；M：压力计；R：转子流量计。
　　图3.在乙醇水溶液中，静电纺丝不同浓度的玉米醇溶蛋白溶液制备玉米醇溶蛋白垫的FESEM图像：（a）20w/w％；（b）25w/w％；（c）35w/w％。
　　图4.在不同玉米醇溶蛋白浓度下，scCO2处理前后玉米醇溶蛋白电纺载体的FESEM图像。超临界处理前：（a）20w/w％，（c）25w/w％，（e）35w/w％；使用香草醛超临界浸渍处理24h后：（b）20w/w％，（d）25w/w％，（f）35w/w％。
　　图5.在17MPa和40℃/50℃下，将香草醛超临界浸渍到玉米蛋白纤维中的动力学曲线。
　　图6.在17MPa和40/50℃下，香草醛超临界浸渍到电纺玉米蛋白纤维中的拟二级动力学。
　　图7.含不同香草醛负载量的玉米醇溶蛋白电纺纤维的FESEM图像：（a）5w/w％；（b）10w/w％；（c）15w/w％。
　　图8.纯香草醛、未经处理的电纺玉米醇溶蛋白纤维、通过scCO2工艺纯化的电纺纤维、通过scCO2浸渍到玉米醇溶蛋白纤维中的香草醛、通过静电纺丝制备的香草醛负载纤维的DSC热谱图。
　　图9.在37℃下，通过全浸法与10v/v％ EtOH接触24小时后，香草醛负载玉米蛋白纤维中的香草醛释放百分比。
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