近日，四川农业大学理学院新型生物质基复合材料创制与应用团队吴贺君副教授在国际权威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院分区化学1区Top，IF=8.025）在线发表题为“Effects of cinnamon essential oil-loaded Pickering emulsion on the structure, properties and application of chayote tuber starch-based composite films”的研究论文。吴贺君副教授为第一兼通讯作者，硕士研究生王洁为论文共同第一作者。论文研究得到四川省科技计划项目、四川农业大学学科建设双支计划项目以及大学生创新创业训练计划项目等资助。
研究背景
当前，可降解的生物质基活性包装材料的研发与应用正成为食品包装等领域的研究热点之一。淀粉作为一种来源丰富、成本低、成膜能力好、可再生且无污染的天然高分子，被视为最具潜力的天然生物可降解材料之一，近年来已得到广泛的关注与研究。然而，目前绝大多数淀粉基包装材料的原料是来自于已商业化的玉米、小麦和马铃薯等传统粮食淀粉。考虑到世界人口的增长及可能面临的粮食短缺等危机，寻求非常规来源的淀粉原料用于淀粉基包装材料的开发具有重要的研究意义和实用价值。
据报道，土耳苕（即佛手瓜根茎）的淀粉含量高达72.80 g/100 g d.w，与马铃薯的淀粉含量(70.01g/100 g d.w)相当，是一种潜在的制备淀粉基包装膜的新型非常规淀粉原料来源。但与其他淀粉膜一样，单纯的土耳苕淀粉（chayote tuber starch，以下简称CTS）膜的力学性能不高且缺乏抗菌抗氧化等功能性，故在食品包装等方面的应用受限。通过引入一些天然功能添加剂制备新型淀粉基活性复合膜，成为克服上述缺陷的有效方法。其中，肉桂精油（cinnamon essential oil，以下简称CEO）是一种公认安全的食品添加剂，具有良好的抗氧化活性和广谱抗菌活性。然而，此类植物精油的挥发性和对环境（例如，光、温度和氧气）敏感性，直接添加会因其在制膜过程损失严重，影响最终所得复合膜的功能活性。已有研究表明通过采用玉米醇溶蛋白（zein）和果胶（pectin）为复合纳米颗粒稳定CEO制备的皮克林乳液（ZPCO）可实现精油的有效封装，包封效率高、稳定性好、抗菌性优异且具有缓释特性。因此，将ZPCO作为一种新型的功能性添加剂，对淀粉等天然基质进行复合改性并用于活性食品包装，具有良好的应用前景，但目前相关研究报道较少。
基于此，本论文研究旨在制备含有不同浓度ZPCO的CTS活性复合膜，系统研究了复合膜的形貌结构、光学性能、耐水性能、力学性能和抗菌抗氧化活性，同时评估了CTS/ZPCO复合的缓释特性和细胞毒性，并将其应用于冷鲜牛肉的包装保鲜。
结论与展望
在本工作中，作者通过将ZPCO掺入CTS基质中通过溶液共混和流延成膜法制备了新型淀粉基活性复合薄膜。测试结果表明，随着CTS膜中ZPCO含量的增加，拉伸强度和透光率等有所降低，但其断裂伸长率、抗氧化和抗菌活性显著增强。特别是，当加入ZPCO的添加量为2%时，复合膜具有相对优异的综合性能，包括最低的水蒸气透过率和最高的水接触角，以及适宜的拉伸性能和抗菌抗氧化活性。在95%乙醇等食品模拟物中观察到CEO从薄膜中缓慢释放，表明复合膜在高脂肪食品体系中具有优良的缓释特性，有利于延长其活性时限。同时细胞毒性试验结果证实复合膜是安全无毒。在冷鲜牛肉的包装实验中，用含2% ZPCO的复合膜包裹牛肉10天后，与其他组别（未作包装处理及不含ZPCO的纯CTS膜包装处理）相比，样品的TVB-N含量最低，并且感官品质相对最好，说明复合膜具有良好的保鲜效果。可见，将ZPCO加入CTS可以被认为是制备淀粉基生物活性膜的有效策略，在食品包装应用中显示出良好的潜力。
图1 图文摘要
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124444
