127 羧甲基纤维素结合精油纳米乳液可食性涂膜在猕猴桃保鲜中的应用

该研究比较了不同超声时间下对于纳米乳液的尺寸和ζ电位的影响(图1)。图1a研究结果表明，延长超声持续时间会导致液滴尺寸的系统性地减小。几乎所有纳米乳粒径分布峰都是窄的单峰，这表明纳米乳分布均匀。决定乳状液稳定性的一个关键因素是ζ电位。研究发现(图1b)，在最大超声时间下，纳米乳液C-1、C-2和C-3液滴的ζ-电位为负，分别为-50.4、-108和-89.2。在毫伏范围内出现负的ζ电位，表明纳米乳液的产生是连续的。羧甲基纤维素溶液中的羧酸基是导致CMC纳米乳液ζ电位为负的主要原因。通过ζ测量的平均粒径，在含不同精油的样品中仅显示出轻微的变化，表明在纳米乳液中加入CMC对(p>0.05)的ζ尺寸没有显著影响。

图1 制备的纳米乳液(C-1、C-2和C-3)在超声不同时间间隔的粒径分布(a)；超声后制备的纳米乳液(C-1、C-2和C-3)在不同时间间隔的ζ电位值(b)。

分析了羧甲基纤维素、吐温-80、甘油、C1、C-2和C-3涂层的FTIR光谱，如图2a所示。在CMC中，3300和3400 cm⁻¹处的峰对应于纤维素中的羟基(OH)基团拉伸振动、氢键和游离羟基。2900-3000 cm⁻¹与亚甲基和甲基中的C-H键伸缩振动有关。1640 cm⁻¹处的宽峰可能是羧酸基团引起的，与CMC中的羰基(C=O)基团拉伸振动不同。800-1100 cm⁻¹处的峰为C-C和C-O-C拉伸振动，这种振动是纤维素骨架结构的典型特征。羟基在吐温-80中的伸缩振动在3450 cm−1处产生峰值。吐温-80的环氧乙烷单元在1100-1300 cm⁻¹有明显的峰值。C-2纳米乳中的3400、2900和1650 cm⁻¹位移，分别代表O-H、C-H和C-O的拉伸，表明由于广泛的分子间相互作用，振动模式和强度发生了变化。受不同精油比例的显著影响，不同的官能团导致了这些变化。在C-3纳米乳液中，特征位移发生在1660-1640 cm⁻¹和3450-3550 cm⁻¹，包括C-O和O-H拉伸峰在1654和3506 cm⁻¹。与C-2纳米乳相比，1654 cm⁻¹和3400 cm⁻¹的峰分别向低波长和高波长移动，突出了动态分子间相互作用。

图2c描绘了可食用涂层分散体中存在球形液滴，其中光滑的油滴均匀分散。C-3纳米乳液分布均匀，无明显孔洞，为无孔结构。这可能是由于纳米乳液的过度结晶或聚集造成的。C-3中较高浓度的羧甲基纤维素导致柔韧性降低及刚性增强。C-2出现了可见的孔洞(孔隙或不规则体)，表明薄膜内存在空的结构。C-1膜具有均匀分布的球形或圆球形表面，缺乏明显的空隙或空隙。C-1、C-2和C-3的粒径与前面的动态光散射的研究结果一致。

由丁香、百里香和豆蔻精油组成的C-3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出最强的抑制作用，抑菌圈分别为14.13 mm和12.39 mm。相比之下，由百里香和豆蔻精油组成的C-1效果较差，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈分别为10.45 mm和9.46 mm。对黑曲霉和黄曲霉的抑菌活性也观察到类似的趋势，C-3的抑菌圈直径最大，而C-1的抑菌圈直径较小。抗菌功效的变化可归因于每种配方的精油组成不同。三种纳米乳液之间抗菌和抗真菌活性的变化，强调了精油和配方组分之间特定协同作用的重要性。基于这些考虑的定制配方可以开发出多功能的抗菌涂层，以提高不同应用的功效。

研究结果表明，在试验贮藏条件下，在整个贮藏期间，猕猴桃失重率持续增加。C-3处理对降低猕猴桃失重率有显著效果。在贮藏的第30天，经C-3纳米乳液处理的猕猴桃样品的总失重率仅为15.26%，与对照样品相比差异显著。结果表明，C-2处理比C-1处理在抑制猕猴桃果实失重方面的显著优势，图6中(p<0.05)具有统计显著性。图3c显示了外观对腐烂率的显著影响。从贮藏第0天到第30天，对照和纳米乳液处理的猕猴桃腐烂率呈逐渐上升趋势。与对照样品相比，C-3涂层在抑制腐烂方面具有显著效果(p<0.05)。C-1处理显著降低了腐烂率，但效果不如C-2和C-3涂层。这可能是由于它具有较低的CMC添加量和更少的精油组成。

图3 在对照样品和纳米乳液(C-1、C-2、C-3) (a)处理的猕猴桃货架期期间，猕猴桃的外观；对照猕猴桃样品和涂层猕猴桃样品的失重率(%)比较(b)；对照猕猴桃样品和涂层猕猴桃样品的腐烂率(%)比较(c)。

成熟度保持水平的变化可能会显著影响评估各种涂料在贮藏期间对猕猴桃品质的保存效果。在30天内，对照猕猴桃的成熟度指数约为3.60%-17.00%。与未处理的样品相比，C-3涂层在猕猴桃上的应用显示出显著的保鲜效果。C-2涂膜也有效地防止了猕猴桃在货架期内成熟度的显著变化。然而C-1处理保持猕猴桃成熟度方面的有效性低于C-2和C-3处理。总之，实验结果表明C-3涂层中使用精油和较高含量的CMC可以提高其阻隔性能和抗细菌和抗真菌活性。这些发现与作者的微生物学分析结果一致。

跃变型物种的果实成熟现象与乙烯释放量和呼吸速率密切相关。图5a显示了对照果实中乙烯生成量和呼吸速率随着贮藏时间的变化。乙烯生成量和呼吸速率都呈现快速增加，随后达到峰值，然后下降，并在第30天达到各自的最大阈值的趋势。在测试的各种涂层中，观察到C-3表现出显著地延迟乙烯产生并同时抑制果实的呼吸速率的能力。结果表明，与其他涂膜处理相比，C-1涂膜处理的果实乙烯释放速率显著增加，并在货架期第15天达到最高点。C3涂层的乙烯生成量峰值最低，仅为2.24 μg/g/h (p<0.05)。除了其他涂层和对照样品外，C-3处理的样品在第15天没有达到峰值，而呈现逐渐增加的趋势。

图5 对照猕猴桃样品和涂膜猕猴桃样品(a)的乙烯生成量(μg/g/h)比较；对照猕猴桃样品和涂层猕猴桃样品的硬度(kg.cm^-2)比较(b)。

与其他涂层相比，C-3纳米乳化涂层显示出减缓猕猴桃硬度下降的潜力。虽然硬度降低不显著，但其降低的速度较慢，暗示其具有延缓猕猴桃果实成熟进程的潜力。根据上文乙烯生成量的研究结果，这可能是由于C-3涂层由于其强大的屏障和愈合能力，有效地维持了较低的乙烯浓度。相比之下，C-1涂层对猕猴桃硬度的降低速度要快于其他制备的乳液涂层，C-1涂层在保持猕猴桃硬度方面效果较差。

微生物学分析，特别是细菌总数的评估，可用于确定水果中细菌污染的程度(如图6a所示)。对照样品的细菌总数迅速上升，在储存第30天达到最大值18.22 CFU/g。与对照样品相比，C-3处理对减少细菌总数的影响最为显著(p<0.05)；在猕猴桃表面涂上C-1和C-2涂层可以显著减少细菌的生长，这主要是由于涂层中的精油具有细菌溶解和抗菌特性。

图6 对照和涂膜猕猴桃的细菌计数与微生物的比较(a)；细菌计数(CFU/g)：对照猕猴桃样品和涂膜猕猴桃样品的比较(b)。

与对照和C-1和C-2组比较，C-3处理的猕猴桃样品在保贮藏期最后一天的总体可接受性有显著差异(p<0.05)。对照组在享乐尺度上得分为4.5分，表明强烈的厌恶。相比之下，C-1、C-2和C-3的评分分别为6.0(表示中等接受程度)、6.4(表示中等喜欢程度)和7.5(表示高度喜欢程度)。猕猴桃的质地评分方面，对照组得分最低，而C-3得分最高。C-3涂层的应用对猕猴桃的结构完整性和质地有显著的影响，并且在风味方面的接受度最高。在外观和气味方面，C-3仍表现良好，而对照组由于乙烯和气体排放量增加而产生的强烈香气及异味表现较差。在几种涂层中，C-3涂层对猕猴桃样品的影响最为显著。综合来看，C-2和C-3涂层表现较好，其中C-3涂层阻隔性最好。

相关分析结果如图7b所示。分析数据显示，猕猴桃样品的失重率与腐烂率显著正相关(0.96)。TSS与腐烂率、成熟度指数、乙烯生成量和细菌数量之间存在着强正相关关系，即TSS的增加会影响这些质量指标，潜在地影响猕猴桃的整体质量和保质期。可滴定酸与腐烂率、失重率、TSS、成熟度指数、乙烯生成量和细菌数量表现出强负相关。硬度的降低与失重率、腐烂率、TSS、成熟度指数、乙烯产量和细菌数量的增加之间存在相关性，此结果强调了猕猴桃硬度对其品质保持的重要性。研究结果为纳米乳液对猕猴桃品质参数的影响提供了重要依据。

图7 对照和纳米乳(C-1、C-2和C-3)处理猕猴桃样品的感官评价(气味、颜色、风味、质地、外观和整体可接受性) (a)猕猴桃样品质量参数之间的相关性分析(b)缩写:W.L% = 失重率(%)；D.I = 衰减发生率(%)；TSS = 可溶性固形物(%)；T.A(%) = 可滴定酸度；M.I(%) = 成熟度指数(%)；E.P = 乙烯产量；FIR = 硬度；B.C = 细菌计数。