Koji je najbolji odnos kada se PVP i hitozan koriste zajedno za konzervaciju?

Optimalni odnos PVP-a (polivinil pirrolidona) i hitozana zahtijeva dinamičku prilagodbu u zavisnosti od vrste voća ili povrća, molekulske mase hitozana i procesa primjene. Osnovni princip je maksimizacija efikasnosti konzervacije putem "komplementarnosti fizičkog formiranja filma + antimikrobne sinergije ." Sljedeća analiza se fokusira na osnovni raspon omjera , faktore koji utiču , i preporuke za praktičnu primjenu , uz konkretne primjere i strategije prilagodbe.

1. Osnovni raspon omjera: raspon sinergetskog efekta PVP-a i hitozana

Prema istraživanjima i eksperimentalnoj verifikaciji, učinkovit opseg kombinovanja PVP-a i hitozana je obično:

• Koncentracija PVP-a : 0,05 %~0,2 % (masa na zapreminu, isto vrijedi i ispod)
• Koncentracija hitozana : 0,5 %~2 %
  Ovaj raspon istovremeno može zadovoljiti zahtjeve za „gustoćom filma“ i „ravnotežom propustljivosti za vazduh“ te ispunjavati zahteve za sigurnost u prehrambenoj industriji. Na primjer:
• Čuvanje breskve : 0,1 % PVP + 1,5 % složeni hitozan, nakon 15 dana skladištenja, stopa truljenja je pala na 5 % (12 % u grupi samo sa PVP-om i 25 % u neobrađenoj grupi), a stopa zadržavanja čvrstoće povećana je za 15 %;
• Čuvanje jagoda : 0,1 % PVP + 1 % složeni hitozan, stopa stvaranja plijesni nakon 7 dana skladištenja iznosila je samo 8 % (18 % u grupi samo sa PVP-om), a površina jagode nije bila ljepljiva.

2. Ključni faktori koji utiču: osnovni temelj za dinamičku prilagodbu omjera

1. Karakteristike kore i voća i povrća i stabilnost tokom skladištenja

• Voće i povrće sa debelom kožicom i dugim rokom trajanja (jabuke, citrusi) :
  Veća koncentracija hitozana (1,5%-2%) u kombinaciji sa nižom koncentracijom PVP-a (0,05%-0,1%) može se koristiti za poboljšanje zaštite od bolesti iskorištavajući jaku antimikrobnu aktivnost hitozana. Na primjer, tretiranje citrusa sa 0,1% PVP-a + 2% hitozana smanjilo je pojavljivanje pljesni penicilina za 60%.
• Voće i povrće sa tankom kožicom i krhko (jagode, breskve) :
  Smanjiti smanjiti koncentraciju hitozana (0,5%-1%) i povećati koncentraciju PVP-a (0,1%-0,2%) kako bi se spriječila prevelika debljina filma koja može blokirati pore. Na primjer, jagode tretirane sa 0,1% PVP-a + 0,8% hitozana imale su samo 6% gubitka težine nakon 10 dana skladištenja (u poređenju sa 10% kod samog hitozana), bez mirisa anaerobnog disanja.

2. Molekulska masa hitozana i karakteristike rastvorljivosti

• Hitozan niske molekulske mase (<100.000 Da) :
  Ovaj materijal ima dobru rastvorljivost u vodi, ali slabe osobine stvaranja filma. Stoga, koncentracija bi trebala biti povećana na 1,5%–2% , i kombinovana sa 0,1%–0,2% PVP-a kako bi se poboljšala čvrstoća filma. Na primjer, kombinacija hiotozana niske molekulske mase (50.000 Da) i 0,15% PVP-a može formirati homogeni, providni kompozitni film pogodan za očuvanje listnog povrća.
• Hiotozan visoke molekulske mase (>100.000 Da) :
  Ima odlične osobine stvaranja filma, ali zahtijeva kiselo rastvaranje (npr. 1% octena kiselina). Pri formulaciji, koncentracija se može smanjiti na 0,5%-1% , a 0,05%-0,1% PVP-a može stabilizovati strukturu filma. Na primjer, hiotozan visoke molekulske mase (200.000 Da) kombinovan sa 0,1% PVP-a može postići debljinu filma od 2-3 μm, što je pogodno za konzervaciju rajčica.

3. Proces primjene i okolni uslovi

• Metoda uranjanja :
  Koncentracija hitozana treba da bude kontrolisana između 0,5% i 1,5% (kako bi se izbjeglo predugo uranjanje koje može dovesti do debelog filma), koncentracija PVP-a između 0,05% i 0,1%, a vrijeme uranjanja treba biti 5 do 8 minuta. Na primjer, krastavci uronjeni u 0,1% PVP + 1% hitozan na 5 minuta zadržavaju 85% svoje hrskavosti nakon 10 dana skladištenja.
• Spremanje :
  Može se koristiti viša koncentracija hitozana (1,5%-2%) i niža koncentracija PVP-a (0,05%) može se koristiti. Tačnom kontrolom pritiska prskanja (0,2-0,3 MPa), može se formirati ultra tanki kompozitni film debljine 1-2 μm. Na primjer, nakon prskanja grožđa sa 0,05% PVP + 1,5% hitozan, stopa otpadanja zrna smanjena je za 40% nakon 20 dana skladištenja.
• Visoke temperature i visoka vlažnost :
  Smanjiti koncentraciju hitozana na 0,5%-1% i povećati koncentraciju PVP-a na 0,1%-0,2% kako bi se poboljšala propustljivost membrane za vazduh. Na primjer, liči čuvani na sobnoj temperaturi tokom ljeta mogu smanjiti indeks mravljenja ljuske za 30% nakon tretmana sa 0,15% PVP + 1% hitozana.

3. Preporuke za praktičnu primjenu: četiri koraka za određivanje optimalnog odnosa

1. Preliminarno eksperimentalno testiranje osnovnih omjera

• Test gradijenta : Za ciljano voće i povrće dizajnirane su tri grupe omjera (npr. 0,1% PVP + 1% hitozan, 0,1% PVP + 1,5% hitozan, 0,15% PVP + 1% hitozan). Testni pokazatelji uključuju:
  • Fizički pokazatelji : debljina filma (laser mikrometar), providnost filma (propusnost > 80% je odlična);
  • Pokazatelji čuvanja : stopa gubitka mase (<5% je odlična), stopa truljenja (<10% je odlična), stopa disanja (smanjenje za više od 30% je odlična);
  • Senzorna svojstva : ljepljiv osjećaj na koži (nema osjećaja je odlično), okus (bez mirisa je odlično).

2. Optimizirajte proces otapanja i kontrolu pH-a

• Redoslijed otapanja :
  prvo otopite hitozan u 1% otopini octene kiseline (miješajte 30 minuta dok ne postane prozirna), zatim dodajte PVP (potrebno je unaprijed otopiti u deioniziranoj vodi), a na kraju koristite NaOH otopinu za podešavanje pH-a na 5,5~6,5 (blizu neutralnog kako bi se izbjegla degradacija PVP-a).
• Stabilnost spoja :
  Ako dođe do flokulacije, dodajte 0,1%~0,2% glicerola (plastifikator) ili 0,05% limunske kiseline (pH regulator) kako biste poboljšali stabilnost otopine.

3. Prilagodba uvjetima skladištenja i zahtjevima roka trajanja

• Kratkoročno skladištenje (<7 dana) :
  Visoka koncentracija hitozana (1,5%~2%) + niska koncentracija PVP-a (0,05%) može se koristiti za brzo stvaranje antibakterijske folije. Na primjer, nakon što se borovnice tretiraju s 0,05% PVP-a + 1,5% hitozana, stopa truljenja iznosi samo 5% nakon čuvanja na sobnoj temperaturi tokom 3 dana.
• Dugoročno skladištenje (>7 dana) :
  Potrebno je uravnotežiti propusnost za zrak i antibakterijska svojstva . Koristite 0,1% PVP + 1% chitozan i hladite (0~5℃). Na primjer, nakon tretiranja jabuka ovim omjerom, stopa očuvanja tvrdoće iznosi 80% nakon hlađenja u trajanju od 30 dana.

4. Verifikacija sigurnosti i potvrda usklađenosti

• Detekcija ostataka :
  Visokoučinskom tekućinskom kromatografijom (HPLC) detektovani su ostaci PVP-a (mora biti manji od 0,01 mg/kg), a antibakterijska aktivnost chitozana je potvrđena testom zone inhibicije (zona inhibicije prema Escherichia coli veća od 15 mm, što je odlično).
• Usklađenost sa propisima :
  Obavezno osigurajte da je chitozan namijenjen za upotrebu u hrani (stepen deacetilacije > 85%) i da koncentracija spoja odgovara maksimalnoj dozvoljenoj upotrebi chitozana u standardu za upotrebu aditiva u hrani (GB 2760) (obično ≤2%).

4. Tipični slučaj: Referenca za optimalni omjer različitih voća i povrća

Rezimiraj

Optimalni odnos pVP-a i hitozana nije fiksna vrijednost, već se mora dinamički podešavati oko ravnoteže između " antibakterijska svojstva, svojstva stvaranja filma i prohodnost za zrak". Osnovna strategija je:

• Voće i povrće sa debelom kožicom : fokus na antibakterijska svojstva hitozana (1,5%~2%), kombinovano sa niskom koncentracijom PVP-a (0,05%~0,1%);
• Voće i povrće sa tankom kožicom : fokus na PVP film-formirajućim svojstvima (0,1%-0,2%), kombinovano sa srednjim do niskim koncentracijama hitozana (0,5%-1%);
• Kompleksno okruženje : Optimizacija performansi membrane kroz procese komponovanja (poput podešavanja pH i dodavanja plastifikatora) i provjera sigurnosti te učinkovitosti putem preliminarnih eksperimenata.

Kroz gore navedene metode, može se produžiti rok trajanja voća i povrća, uz istovremeno osiguravanje da sigurnost i kvalitet hrane ne budu ugroženi.