Quina és la millor proporció quan es fan servir junts PVP i quitosà per a la conservació?

La relació òptima de PVP (polivinilpirrolidona) i quitosà requereix un ajust dinàmic segons el tipus de fruita o verdura, el pes molecular del quitosà i el procés d'aplicació. El principi fonamental és maximitzar l'eficàcia de conservació mitjançant "la formació de pel·lícula física complementària + sinergia antimicrobiana ". L'anàlisi següent es centra en l'interval de relació bàsica , factors que influeixen , i recomanacions pràctiques d'aplicació , juntament amb exemples específics i estratègies d'ajust.

1. Interval de relació bàsica: interval d'efecte sinèrgic de PVP i quitosà

Segons la recerca i la verificació experimental, l'interval eficaç de combinació de PVP i quitosà és habitualment:

• Concentració de PVP : 0,05%~0,2% (relació massa-volum, igual que a continuació)
• Concentració de quitosà : 0,5%~2%
  Aquest interval pot satisfer simultàniament els requisits de "densitat de la pel·lícula" i "permeabilitat a l'aire" i complir amb els requisits de seguretat alimentària. Per exemple:
• Conservació del préssec : compost de 0,1% de PVP + 1,5% de quitosà, després de 15 dies d'emmagatzematge, la taxa de deteriorament va baixar al 5% (12% en el grup amb només PVP i 25% en el grup sense tractar), i la retenció de fermesa va augmentar un 15%;
• Conservació de l'enciam : compost de 0,1% de PVP + 1% de quitosà, la taxa de fongs després de 7 dies d'emmagatzematge va ser només del 8% (18% en el grup amb només PVP), i la superfície de l'enciam no presentava sensació enganxosa.

2. Factors clau: la base essencial per a l'ajust dinàmic de la proporció

1. Característiques de la pell de fruites i verdures i estabilitat en l'emmagatzematge

• Fruites i verdures de pell gruixuda i llarga duració (pomes, cítrics) :
  Una concentració més elevada de quitosà (1,5%-2%) combinada amb una concentració més baixa de PVP (0,05%-0,1%) pot utilitzar-se per millorar la protecció contra malalties aprofitant les fortes propietats antimicrobianes del quitosà. Per exemple, el tractament de cítrics amb 0,1% de PVP + 2% de quitosà va reduir la incidència de mofreda de Penicillium en un 60%.
• Fruites i verdures de pell fina i fràgils (maduixes, préssecs) :
  Redueix reduir la concentració de quitosà (0,5%-1%) i augmentar la concentració de PVP (0,1%-0,2%) per evitar que un gruix excessiu de pel·lícula bloquegi els porus. Per exemple, les maduixes tractades amb 0,1% de PVP + 0,8% de quitosà van patir només un 6% de pèrdua de pes després de 10 dies d'emmagatzematge (comparat amb un 10% amb quitosà sol), sense olor d'olor respiració anaeròbica.

2. Pes molecular del quitosà i característiques de solubilitat

• Quitosà de baix pes molecular (<100.000 Da) :
  Aquest material té una bona solubilitat en aigua però propietats febles de formació de pel·lícula. Per tant, la concentració s'hauria d'augmentar al 1,5%–2% , i combinar-se amb un 0,1%–0,2% de PVP per millorar la resistència de la pel·lícula. Per exemple, una combinació de quitosana de baix pes molecular (50.000 Da) i un 0,15% de PVP pot formar una pel·lícula composte uniforme i transparent adequada per a la conservació de verdures de fulla.
• Quitosana d'alt pes molecular (>100.000 Da) :
  Té excel·lents propietats de formació de pel·lícula però requereix una dissolució àcida (com ara àcid acètic al 1%). En la formulació, la concentració es pot reduir al 0,5%–1% , i un 0,05%–0,1% de PVP pot estabilitzar l'estructura de la pel·lícula. Per exemple, una quitosana d'alt pes molecular (200.000 Da) combinada amb un 0,1% de PVP pot assolir un gruix de pel·lícula de 2-3 μm, adequat per a la conservació de tomàquets.

3. Procés d'aplicació i condicions ambientals

• Mètode d'immersió :
  La concentració de quitosà ha d'estar controlada entre el 0,5% i l'1,5% (per evitar una immersió prolongada que pugui provocar una pel·lícula gruixuda), la concentració de PVP entre el 0,05% i el 0,1%, i el temps d'immersió hauria de ser de 5 a 8 minuts. Per exemple, les enciamoles submergides en un 0,1% de PVP + 1% de quitosà durant 5 minuts conserven l'85% de la seva crocància després de 10 dies d'emmagatzematge.
• Espray :
  Es pot utilitzar una concentració més alta de quitosà (1,5%-2%) i una concentració més baixa de PVP (0,05%) pot ser utilitzat. Controlant amb precisió la pressió del vaporitzador (0,2-0,3 MPa), es pot formar una pel·lícula composta ultrafina de 1-2 μm. Per exemple, després de vaporitzar raïms amb 0,05% de PVP + 1,5% de quitosà, la taxa de caiguda de grans es va reduir en un 40% després de 20 dies d'emmagatzematge.
• Ambients de temperatura elevada i alta humitat :
  Redueix la concentració de quitosà fins al 0,5%-1% i augmentar la concentració de PVP fins al 0,1%-0,2% per millorar la permeabilitat del membrana a l'aire. Per exemple, les lletjoses emmagatzemades a temperatura ambient en estiu poden reduir el seu índex de marronament de pell en un 30% després de tractar-les amb 0,15% de PVP + 1% de quitosà.

3. Suggeriments d'aplicació pràctica: quatre passos per determinar la relació òptima

1. Selecció experimental preliminar de relacions bàsiques

• Prova de gradient : Per a les fruites i verdures objectiu, es van dissenyar tres grups de relacions (com ara 0,1% PVP + 1% quitosà, 0,1% PVP + 1,5% quitosà, 0,15% PVP + 1% quitosà). Els indicadors de prova inclouen:
  • Indicadors físics : gruix de la pel·lícula (micròmetre làser), transparència de la pel·lícula (transmissió > 80% és excel·lent);
  • Indicadors de conservació : taxa de pèrdua de pes (<5% és excel·lent), taxa de deteriorament (<10% és excel·lent), taxa de respiració (reducció superior al 30% és excel·lent);
  • Indicadors sensorials : sensació enganxosa a la pell (cap sensació és excel·lent), gust (cap olor és excel·lent).

2. Optimitzar el procés de dissolució i el control del pH

• Ordre de dissolució :
  dissoldre primer la quitosana en una solució d'àcid acètic al 1% (moure durant 30 minuts fins que estigui clar), després afegir PVP (que s'ha de dissoldre prèviament en aigua desionitzada) i finalment utilitzar solució de NaOH per ajustar el pH a 5,5~6,5 (proper al neutre per evitar la degradació del PVP).
• Estabilitat del compost :
  Si es produeix floculació, afegiu un 0,1%~0,2% de glicerol (plastificant) o un 0,05% d'àcid cítric (regulador de pH) per millorar l'estabilitat de la solució.

3. Adaptar-se a l'entorn d'emmagatzematge i als requisits de vida útil

• Emmagatzematge a curt termini (<7 dies) :
  Alta concentració de quitosana (1,5%~2%) + baixa concentració de PVP (0,05%) pot utilitzar-se per formar ràpidament una pel·lícula antibacteriana. Per exemple, després de tractar les maduixes amb 0,05% de PVP + 1,5% de quitosana, la taxa de deteriorament és només del 5% després d'emmagatzemar-les a temperatura ambient durant 3 dies.
• Emmagatzematge a llarg termini (>7 dies) :
  És necessari equilibrar la transpirabilitat i les propietats antibacterianes . Utilitzeu PVP al 0,1 % + quitosà al 1 % i refreda (0~5 ℃). Per exemple, després de tractar pomes amb aquesta proporció, la taxa de retenció de duresa arriba al 80 % després de 30 dies de refrigeració.

4. Verificació de seguretat i confirmació de conformitat

• Detecció de residus :
  Es va utilitzar cromatografia líquida d'alta eficàcia (HPLC) per detectar residus de PVP (havien de ser inferiors a 0,01 mg/kg), i es va verificar l'activitat antibacteriana del quitosà mitjançant una prova de zona d'inhibició (la zona d'inhibició contra Escherichia coli era superior a 15 mm, cosa que és excel·lent).
• Compliment normatiu :
  Assegureu-vos que el quitosà sigui apte per al consum humà (grau de desacetilació > 85 %) i que la concentració del compost compleixi amb l'ús màxim permès de quitosà en l'"Estandard d'ús d'additius alimentaris" (GB 2760) (normalment ≤2 %).

4. Cas típic: Referència per a la proporció òptima en diferents fruits i verdures

Resumir

La relació òptima de PVP i quitosà no és un valor fix, sinó que necessita ajustar-se dinàmicament al voltant de l'equilibri entre " propiedades antibacterianes, propiedades formadores de pel·lícula i respirabilitat". L'estratègia clau és:

• Fruites i verdures de pell gruixuda : centrar-se en les propietats antibacterianes del quitosà (1,5%~2%), combinades amb una baixa concentració de PVP (0,05%~0,1%);
• Fruites i verdures de pell fina : centrat en les propietats formadores de pel·lícula del PVP (0,1%-0,2%), combinades amb quitosà de concentració mitjana a baixa (0,5%-1%);
• Entorn complex : optimitzar el rendiment de la membrana mitjançant processos de composició (com l'ajust del pH i l'addició de plastificants), i verificar la seguretat i eficàcia mitjançant experiments previs.

Mitjançant els mètodes anteriors, es pot allargar la vida útil de fruits i verdures assegurant alhora que no se'n veïn afectades la seguretat alimentària ni la qualitat.