Які з іх лепшы для захавання пладоў і агародніны, PVPK30 ці K17?

Адрозненне ў эфектыўнасці захавання агародніны і фруктаў паміж PVPK30 (палівінілпіралідон K30) і K17 па сутнасці абумоўлена розніцай у эфектыўнасці, якая выкліканая адрозненнем у малекулярнай масе і малекулярнай структуры . З улікам іх плёначкаўтваральных уласцівасцей, здольнасці ўтрымліваць вільгаць, стабільнасці і практычных сцэнараў прымянення, PVPK30 паказвае лепшыя вынікі ў захаванні фруктаў і агародніны , асабліва ў прыкладаннях, якія патрабуюць доўгатэрміновай фізічнай абароны і адкладзнага акіслення. З іншага боку, K17 падыходзіць толькі для канкрэтных патрэб (напрыклад, хуткага пранікненні ці сістэм з нізкай вязкасцю). Наступны аналіз засяроджаны на асноўных характарыстыках, механізмах захавання, галінах прымянення і эксперыментальных дадзеных:

1. Параўнанне асноўных характарыстык: «Перавага вышэйшай малекулярнай масы» K30 і «Абмежаванне нізкай малекулярнай масы» K17

1. Утварэнне плёнкі: K30 ўтварае больш моцную трохмерную абарончую сетку

• PVPK30 :
  З малекулярнай масай каля 40 000 Да ён мае доўжэйшыя малекулярныя ланцужкі і больш высокі ступень галінавання, што забяспечвае значна больш высокую вязкасць раствора, чым у K17 (у 3–5 разоў вышэй, чым у K17 пры той жа канцэнтрацыі). Падчас ўтварэння плёнкі ўтвараецца шчыльная, бесперапынная трохмерная сетчатая структура з таўшчынёй да мікранаў. Гэта эфектыўна блакіруе кісларод, вільгаць і мікраарганізмы, спавольняючы акісляльнае пачарненне агародніны і плёнаў (напрыклад, ступень інгібавання ферментатыўнага пачарнення ў ломцях яблыка можа перавышаць 60%).
  Напрыклад , у эксперыменце па захаванні персікаў пакрыццё з 0,1% PVPK30 скараціла страту масы плодаў на 30% і павялічыла захаванне цвёрдасці на 25%, што перавысіла пакрыццё з 1,0% хітазану.
• PVPK17 :
  Пры малекулярнай масе каля 10 000 Да яго малекулярныя ланцугі кароткія, а лінейная структура высокая. Утворальная плёнка тонкая і лёгка разрываецца (пластоўка таўшчынёй у нанаметры), забяспечваючы толькі кароткатэрміновую фізічную бар'ерную дзеянне. Напрыклад, маліна, пакрытая K17, паказвала бачныя зморшчыні на паверхні праз сем дзён пры збераганні ў халадзільніку, тады як апрацаваная K30 заставалася цнаткай.

2. Змякчэнне: «гідрагелевы эфект» K30 працягваецца доўжэй

• PVPK30 :
  Піралідонавыя цыклы ў палімерным ланцугу ўтвараюць моцныя водневыя сувязі з малекуламі вады. Пасля ўсмоктвання вады ён пашыраецца, утвараючы гідрагель з змесцівасцю вады 80% да 90% ад яго ўласнай вагі . Гэты гідрагель паступова вылучае ваду, каб захоўваць вільгаць на паверхні агародніны і фруктаў. Напрыклад, пры захоўванні вінаграду пакрыццё K30 знізіла паказчык пачарненні сцёблыў фруктаў на 40%, тады як хуткасць пачарненні сцёблыў фруктаў у групе з апрацоўкай K17 не адрознівалася істотна ад кантрольнай групы.
• PVPK17 :
  З-за сваёй нізкай малекулярнай масы сетка гідрагелю пасля ўбірання вады з'яўляецца рыхлай, а яе здольнасць утрымліваць ваду складае толькі 50%-60% ад паказчыкаў K30. Эксперыменты паказалі, што праз 24 гадзіны пры пакаёвай тэмпературы вішні, апрацаваныя K17, страцілі на 15% больш вагі, чым тыя, што апрацоўваліся K30.

3. Сцяйкасць: K30 лепш супрацьстаяць складаным асяроддзям

• PVPK30 :
  Ён захоўвае сталую малекулярную структуру ў высокатэмпературных (≤150°C), кіслых і лужных (pH 3-10) і высокасолевых асяроддзях, што робіць яго прыдатным для высокатэмпературнай стэрылізацыі, упакоўкі ці захоўвання высокакіслотных/высокасолёных вокавінаў і гародніны (напрыклад, марынаваных алявінак і цукаты). Напрыклад, у соку чорнай маліны з pH 4,5 K30 застаецца сталым больш за тры месяцы, тады як K17 часткова раскладаецца ўжо праз месяц у тых жа ўмовах.
• PVPK17 :
  Яго нізкая малекулярная маса робіць яго падатлівым да разрыву ланцуга пры высокіх тэмпературах ці ў моцнакіслым асяроддзі, што прыводзіць да паганай стабільнасці. Напрыклад, бананы, пакрытыя K17 і захоўваныя пры 50°C, паказвалі трэшчыны праз 3 дні, тады як група, пакрытая K30, захоўвала стабільнасць больш за 7 дзён.

2. Параўнанне механізмаў захоўвання: "Шматвымярная сумесная абарона" K30 і "Абмежаванне адзінкавай функцыі" K17

1. Затрымка акісацыі: двайны антыаксідантны механізм K30

• Фізічная бар'ера :
  Шчыльны плёначны слой К30 можа паменшыць кантакт з кіслародам і зніжыць дыханне агародніны і фруктаў (напрыклад, хуткасць дыхання ківі памяншаецца на 40%).
• Хімічнае хелатаванне :
  Амідныя групы (-CONH-) у ланцугу малекулы могуць звязвацца з актыўнымі цэнтрамі поліфеналаксідазы (PPO) у фруктах і агародніне, непасрэдна спыняючы ферментатыўнае пачарненне (напрыклад, ступень інгібавання пачарнення для пластоў яблыка дасягнула 60%).
  Эксперыментальныя дадзеныя : Пры захоўванні груш змесціва малонавага дыальдэгіду (МДА) у групе з пакрыццем К30 было на 35% ніжэй, чым у кантрольнай групе, тады як у групе з пакрыццем К17 — толькі на 12% ніжэй.

2. Інгібаванне мікраарганізмаў: «плёначная перашкода + павольнае высвятленне антыбактэрыйнага эфекту» К30

• Фізічная бар'ера :
  Плёначны слой К30 можа запабягаць прыляганню і праклюстраванню спор цвілі (напрыклад, сівога цвілі), памяншаючы выпадкі сівога цвілі ў маліны больш чым на 50%.
• Эфект павольнага высвятлення антыбактэрыйнага рэчыва :
  Калі K30 загружаны антыбактэрыяльнымі кампанентамі (напрыклад, поліфеноламі чая), яго трохмерная сетка можа паступова высвятляць антыбактэрыяльныя рэчывы і працягваць антыбактэрыяльны эфект (напрыклад, стаўленне інгибавання Staphylococcus aureus захоўваецца больш за 7 дзён).
• Абмежаванні K17 :
  Плёнкавы слой тонкі і не мае здольнасці да працяглага высвятляння. Ён можа толькі на кароткі тэрмін інгібаваць мікраарганізмы (напрыклад, стаўленне інгибавання дражджаёў на паверхні вішні працягваецца толькі 24 гадзіны), а доўгатэрміновы эфект абмежаваны.

3. Захаванне структуры клетак: перавага K30 у ўзаемадзеянні з мембранай клетак

• Абарона цытаплазматычнай мембраны :
  Палімерныя ланцугі K30 могуць утвараць водневыя сувязі з малекуламі фасфаліпідаў на паверхні мембран клетак агародніны і плодаў, павялічваючы стабільнасць мембраны і зніжаючы пашкоджванне клетачных мембран падчас халоднага захоўвання (напрыклад, пранікальнасць мембраны клетак памідораў памяншаецца на 20%).
• Рэгуляванне мікрасерадовішча :
  Уласцівасці K30, якія захоўваюць ваду, могуць падтрымліваць тургарнае ціск у клетках, прадухіляючы згортванне клетак у агароднінах і плодах з-за страты вады (напрыклад, хуткасць трэшчання каштана лічы змяншаецца на 40%).

III. Сцэнары прымянення і эксперыментальныя дадзеныя: Універсальнасць K30 і спецыфічнасць K17

1. Універсальныя сцэнары: K30 пераважае над K17 па ўсіх баках

• Захаванне рэзаных агароднін і плодаў :
  Пакрыццё K30 значна падаўжыла тэрмін прыдатнасці для спажывання рэзаных яблык і груш (да 14 дзён пры 4 °C), тады як пакрыццё K17 падаўжыла тэрмін прыдатнасці толькі на 7 дзён.
  Механізм : Пакрыццё K30 эфектыўна блакуе кісларод і інгибіруе актыўнасць PPO на 65%, тады як тонкае пакрыццё K17 інгибіруе актыўнасць PPO толькі на 30%.
• Ягады (напрыклад, маліна і чорная бузіна) :
  Пакрыццё K30 скарачае выпарэнне вады з ягад (страта вагі зніжана на 40%), а таксама стварае фізічную перашкоду для пранікнення цвілі (выпадкі сівай цвілі скарочаны на 50%). Аднак страта вагі і захворванасць у групе, апрацаванай K17, не адрозніваліся значна ад кантрольнай групы.

2. Асобныя сцэнарыі: абмежаванае прымяненне K17

• Патрабаванні хуткага пранікнення :
  Калі PVP павінен хутка пранікаць у агуркі і бульбу (напрыклад, як носьбіт інгібітароў дазревання мангу), K17 можа завяршыць пранікненне ў межах 2 гадзін дзякуючы малой малекулярнай масе і хуткасці дыфузіі (каэфіцыент дыфузіі ў два разы большы, чым у K30), тады як K30 патрабуе больш за 6 гадзін.
• Сістэма з нізкай вязкасцю :
  У прэпаратах, атрыманых распыльным высыханнем ці ў выглядзе эмульсіі, нізкая вязкасць K17 (вязкасць складае толькі 1/3 ад K30 пры той жа канцэнтрацыі) можа прадухіліць надмерную вязкасць сістэмы і спрыяць роўнамернаму пакрыццю (напрыклад, апрацоўцы цытрусовых метадам распылення).

4. Бяспека і эканомічнасць: выгаднасць K30

1. Задавальненне патрабаванням бяспекі харчоў

• PVPK30 :
  Адпавядае стандартам ЕС на харчовыя дабаўкі (E1201), з залишкамі манамера ≤ 10 ppm і зместам цяжкіх металаў ≤ 20 ppm, прыдатны для непасрэднага кантакту з харчовымі прадуктамі. Яго біясумяснасць сертыфікавана FDA, можа выкарыстоўвацца ў упакоўцы дзіцячага харчэння.
• PVPK17 :
  Хоць ён таксама адпавядае стандартам харчовай якасці, праз невялікую малекулярную масу можа высвятляць следавыя колькасці манамераў (напрыклад, N-вінілпіролідон) у кіслым асяроддзі, і рызыка доўгатэрміновага спажывання крыху вышэй, чым у K30.

2. Параўнанне эканамічнасці

• Розніца ў дозаванні :
  З-за моцных уласцівасцей утварэння плёнкі, K30 патрабуе толькі 0,1% да 0,5% канцэнтрацыі для захавання, тады як K17 патрабуе 0,5% да 1,0%, каб дасягнуць падобных вынікаў. Выходзячы з тоны фруктаў і гародніны, кошт сыравіны K30 на 20% да 30% ніжэй, чым у K17.
• Агульны кошт :
  Даўгатэрміновы эфект захавання K30 можа знізіць спажыванне энергіі пры транспарціроўцы ў халоднай ланцугу (напрыклад, шляхам зніжэння халадзільнага навантажэння халадзільных аўтамабіляў на 15%), яшчэ больш скараціўшы агульныя выдаткі.

5. Вынік: K30 — «аптымальнае рашэнне» для захавання фруктаў і птушаніц, у той час як K17 з'яўляецца толькі дадаткам

1. Абярыце K30 для вашай сцэны

• Разрэзаныя фрукты і птушаніцы, ягады, а таксама фрукты і птушаніцы з высокім паказчыкам дыхання (напрыклад, лічы і персікі) : патрабуюць доўгатрывалай фізічнай бар’ернай і антыаксідантнай абароны;
• Асяроддзе з высокай цяпературай і вільгацістю : патрабуецца стабільны плёначны слой, стойкі да вышыні тэмператур і гідролізу;
• Складаная сістэма формулы : напрыклад, прэпараты з кантралёваным высвятленнем на аснове эфірных алеяў, чайнага поліфенолу і іншых функцыянальных кампанентаў.

2. Разгледзіце сцэну з выкарыстаннем K17

• Патрабаванні хуткага пранікнення : напрыклад, носьбіты інгібітароў дазревання манга;
• Сістэма з нізкай вязкасцю : напрыклад, кансерванты для распыльвальнай сушкі ці эмульсій;
• Кароткачасовае захоўванне (≤3 дні) : напрыклад, часовы захаванне свежа нарэзаных вокавінаў у супермаркетах.

3. Эксперыментальныя дадзеныя падтрымліваюць

У эксперыменце па захоўванні персікаў губчыння масы ў групе з пакрыццём 0,1% PVPK30 была на 18% ніжэй, чым у групе K17, захаванасць цвёрдасці — на 22% вышэй, а змест агульнага растваральнага цвёрдага рэчыва (TSS) значна вышэй пасля 25 дзён захоўвання. Гэта поўнасцю паказвае асноўную ролю K30 у сповальнянні пагоршэння якасці вокавінаў.

У супраці, PVPK30, які валодае ўласцівасцямі ўтварэння плёнкі, утрымання вільгаці і стабільнасцю, абумоўленымі яго высокай малекулярнай масай, з'яўляецца першапрыступным матэрыялам для захоўвання вокавінаў , а K17 можна выкарыстоўваць толькі ў якасці дадатковай меры ў пэўных абставінах. На практыцы выбар можна гнутка рабіць залежна ад характарыстык агуркоў і гародніны (напрыклад, тоўшчыня шкуркі і стаўленне да дыхання) і мэтай захоўвання (напрыклад, караткачасовай абароны ці доўгатэрміновага захоўвання).