改性纳米TiO2-大豆分离蛋白抑菌保鲜膜的制备及其性能

doi:10.7506/spkx1002-6630-201814045

食品科学 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (14): 302-310.doi: 10.7506/spkx1002-6630-201814045

改性纳米TiO2-大豆分离蛋白抑菌保鲜膜的制备及其性能

刘媛媛1，徐丽娜1，张韩1，张华江1,*，迟玉杰1,*，张莉力2，刘秀颀1

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江?哈尔滨 150030；2.锦州医科大学食品科学与工程学院，辽宁?锦州 121001）

出版日期:2018-07-25 发布日期:2018-07-16
基金资助:
黑龙江省科学基金项目（C2018026）；黑龙江省博士后科研启动金项目（LBH-Q16019）； 2016年东北农业大学学术骨干项目（16XG21）；黑龙江省高校科技成果产业化前期研发培育项目（1253CGZH26）；东北农业大学博士启动基金项目（2012RCB02）

Preparation and Properties of Modified Nano-TiO2/SPI Antimicrobial Film

LIU Yuanyuan1, XU Lina1, ZHANG Han1, ZHANG Huajiang1,*, CHI Yujie1,*, ZHANG Lili2, LIU Xiuqi1

(1. College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 2. College of Food Science and Engineering,Jinzhou Medical University, Jinzhou 121001, China)

Online:2018-07-25 Published:2018-07-16

摘要/Abstract

摘要： 选取表面改性的纳米TiO2制备大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）膜，以复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、透光性、透氧性、透二氧化碳性为评价指标，通过单因素试验和正交试验优化制膜最佳工艺。结果表明，复合膜的最佳成膜工艺条件为SPI添加量4.5?g/100?mL、改性TiO2添加量2.0?g/100?mL、甘油添加量1.5?g/100?mL，其接触角为115.3°。傅里叶变换红外光谱仪实验结果表明，改性纳米TiO2-SPI复合膜与纳米TiO2-SPI复合膜、普通SPI膜在4 000～600 cm－1波数范围内呈现出相似的红外光谱，且由扫描电子显微镜以及原子力显微镜扫描结果可以看出，与纳米TiO2-SPI复合膜及普通SPI膜相比，改性纳米TiO2-SPI复合膜表面更为致密平整，表面性能表现更佳，改性纳米TiO2-SPI复合膜的结构性质要优于纳米TiO2-SPI复合膜及普通SPI膜。当改性TiO2添加量为2?g/100?mL、365?nm波长紫外灯照射6?h时，复合膜对大肠杆菌和李斯特菌的抑菌性能最强，抑菌率达到91.14%和92.81%。改性纳米TiO2-SPI复合膜具有一定的机械性能和良好的抑菌性能，在食品包装应用方面具有巨大潜力。

关键词: 纳米TiO2, 表面改性, 大豆分离蛋白, 抑菌膜, 光催化

Abstract: In this experiment, antimicrobial composite films were prepared from soy protein isolate (SPI) surface-modified nano-TiO2. The formulation was optimized using one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods. Tensile strength (TS), breaking at break (EAB), water vapor permeability (WVP), light permeability, oxygen permeability and carbon dioxide permeability were used as response variables. Results showed that the optimum combination was determined as 4.5 g/100 mL of SPI, 2.0 g/100 mL of modified nano-TiO2 and 1.5 g/100 mL of glycerol. The contact angle of the formed film was 115.3°. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) revealed that the spectral patterns of modified nano-TiO2/SPI composite films, nano-TiO2/SPI composite films and ordinary SPI films were similar in the range of 4 000-600 cm-1. The results of scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM) consistently showed that compared with nano-TiO2/SPI composite films and ordinary SPI films, the surfaces of modified nano-TiO2/SPI composite films were more compact and flatter and the surface performance was better; furthermore, the structural property was also improved. After being exposed to UV light at 365 nm for 6 h, the strongest bacteriostatic activity of the films containing 2 g/100 mL of modified nano-TiO2 against Escherichia coli and Listeria monocytogenes were observed with 91.14% and 92.81% inhibition, respectively. Owing to its good mechanical properties and antibacterial activity, nano-TiO2/SPI antimicrobial film has huge potential for application in food packaging.

Key words: nano-TiO2, surface modification, soy protein isolate, antimicrobial film, photocatalysis

中图分类号:

TS206.1

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Preparation and Properties of Modified Nano-TiO2/SPI Antimicrobial Film

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