Quel est le meilleur rapport lorsqu'on utilise ensemble le PVP et la chitosane pour la conservation ?

Le rapport optimal entre la PVP (polyvinylpyrrolidone) et le chitosane nécessite un ajustement dynamique en fonction du type de fruit ou de légume, du poids moléculaire du chitosane et du procédé d'application. Le principe fondamental est de maximiser l'efficacité de conservation grâce à « la complémentarité de la formation de film physique + la synergie antimicrobienne » ." L'analyse suivante se concentre sur la plage de rapport de base , facteurs influençants , et recommandations pratiques d'application , ainsi que des exemples spécifiques et des stratégies d'ajustement.

1. Plage de rapport de base : plage d'effet synergétique de la PVP et du chitosane

Selon la recherche et la vérification expérimentale, la plage de combinaison efficace de la PVP et du chitosane est généralement :

• Concentration en PVP : 0,05 % à 0,2 % (rapport masse/volume, idem ci-dessous)
• Concentration de chitosane : 0,5 % à 2 %
  Cette plage permet de satisfaire simultanément aux exigences de « densité du film » et d'« équilibre de perméabilité à l'air », tout en respectant les normes de sécurité alimentaire. Par exemple :
• Conservation de la pêche : composé à 0,1 % de PVP et 1,5 % de chitosane ; après 15 jours de stockage, le taux de pourriture est tombé à 5 % (contre 12 % pour le groupe au seul PVP et 25 % pour le groupe non traité), et le taux de rétention de fermeté a augmenté de 15 % ;
• Conservation de la fraise : composé à 0,1 % de PVP et 1 % de chitosane ; après 7 jours de stockage, le taux de moisissure n'était que de 8 % (contre 18 % pour le groupe au seul PVP), et la surface des fraises n'était pas collante.

2. Facteurs clés influents : la base fondamentale pour l'ajustement dynamique du ratio

1. Caractéristiques de la peau des fruits et légumes et stabilité au stockage

• Fruits et légumes à peau épaisse et durables (pommes, agrumes) :
  Une concentration plus élevée de chitosane (1,5 % - 2 %) combinée à une concentration plus faible de PVP (0,05 % - 0,1 %) peut être utilisée pour renforcer la protection contre les maladies en exploitant les fortes propriétés antimicrobiennes du chitosane. Par exemple, le traitement des agrumes avec 0,1 % de PVP + 2 % de chitosane a réduit l'incidence de la moisissure penicillium de 60 %.
• Fruits et légumes à peau fine et fragiles (fraises, pêches) :
  RÉDUIRE la concentration en chitosane (0,5 % - 1 %) et augmenter la concentration en PVP (0,1 % - 0,2 %) afin d'éviter qu'une épaisseur excessive de film n'obstrue les pores. Par exemple, les fraises traitées avec 0,1 % de PVP + 0,8 % de chitosane ont subi seulement une perte de poids de 6 % après 10 jours de stockage (contre 10 % avec le chitosane seul), sans odeur de respiration anaérobie.

2. Masse moléculaire du chitosane et caractéristiques de solubilité

• Chitosane de basse masse moléculaire (< 100 000 Da) :
  Ce matériau présente une bonne solubilité dans l'eau mais des propriétés de formation de film faibles. Par conséquent, la concentration doit être augmentée à 1,5 %–2 % , et combinée avec 0,1 %–0,2 % de PVP pour améliorer la résistance du film. Par exemple, une combinaison de chitosane de faible masse moléculaire (50 000 Da) et de 0,15 % de PVP peut former un film composite uniforme et transparent, adapté à la conservation des légumes feuilles.
• Chitosane à haute masse moléculaire (>100 000 Da) :
  Il possède d'excellentes propriétés de formation de film mais nécessite une dissolution acide (par exemple, acide acétique à 1 %). Lors du mélange, la concentration peut être réduite à 0,5 %–1 % , et 0,05 %–0,1 % de PVP peuvent stabiliser la structure du film. Par exemple, un chitosane à haute masse moléculaire (200 000 Da) mélangé avec 0,1 % de PVP permet d'obtenir une épaisseur de film de 2–3 μm, adaptée à la conservation de la tomate.

3. Procédé d'application et conditions environnementales

• Méthode par immersion :
  La concentration en chitosane doit être maintenue entre 0,5 % et 1,5 % (afin d'éviter une immersion prolongée pouvant entraîner un film épais), la concentration en PVP entre 0,05 % et 0,1 %, et le temps d'immersion doit être de 5 à 8 minutes. Par exemple, les concombres immergés dans 0,1 % de PVP + 1 % de chitosane pendant 5 minutes conservent 85 % de leur croquant après 10 jours de stockage.
• Éclaboussures :
  Peuvent être utilisées. En contrôlant précisément la pression de pulvérisation (0,2-0,3 MPa), un film composite ultra-fin de 1 à 2 μm peut être formé. par exemple, après pulvérisation de raisins avec 0,05 % de PVP + 1,5 % de chitosane, le taux de détachement des grains a été réduit de 40 % après 20 jours de stockage.
• Les environnements à haute température et forte humidité :
  RÉDUIRE la concentration en chitosane à 0,5 %-1 % et augmenter la concentration de PVP à 0,1 % - 0,2 % pour améliorer la perméabilité à l'air du film. Par exemple, les litchis conservés à température ambiante en été peuvent réduire leur indice de brunissement de l'écorce de 30 % après traitement avec 0,15 % de PVP + 1 % de chitosane.

3. Suggestions d'application pratique : quatre étapes pour déterminer le ratio optimal

1. Essai préliminaire de sélection des ratios de base

• Test par gradient : Pour les fruits et légumes ciblés, trois groupes de ratios ont été conçus (par exemple 0,1 % de PVP + 1 % de chitosane, 0,1 % de PVP + 1,5 % de chitosane, 0,15 % de PVP + 1 % de chitosane). Les indicateurs testés comprennent :
  • Indicateurs physiques : épaisseur du film (jauge laser), transparence du film (une transmission supérieure à 80 % est excellente) ;
  • Indicateurs de conservation : taux de perte de poids (< 5 % est excellent), taux de détérioration (< 10 % est excellent), taux de respiration (réduction supérieure à 30 % est excellente) ;
  • Indicateurs sensoriels : sensation collante sur la peau (aucune sensation est excellente), goût (absence d'odeur est excellent).

2. Optimiser le processus de dissolution et le contrôle du pH

• Ordre de dissolution :
  dissoudre d'abord la chitosane dans une solution d'acide acétique à 1 % (agiter pendant 30 minutes jusqu'à clarification), puis ajouter le PVP (doit être préalablement dissous dans de l'eau déionisée), et ajuster enfin le pH à l'aide d'une solution de NaOH entre 5,5 et 6,5 (proche de la neutralité pour éviter la dégradation du PVP).
• Stabilité du composé :
  Si une floculation se produit, ajouter 0,1 % à 0,2 % de glycérine (plastifiant) ou 0,05 % d'acide citrique (tampon pH) afin d'améliorer la stabilité de la solution.

3. Adapter aux conditions de stockage et aux exigences de durée de conservation

• Stockage à court terme (< 7 jours) :
  Concentration élevée de chitosane (1,5 % à 2 %) + faible concentration de PVP (0,05 %) permet de former rapidement un film antibactérien. Par exemple, après traitement des myrtilles avec 0,05 % de PVP + 1,5 % de chitosane, le taux de détérioration n'est que de 5 % après 3 jours de stockage à température ambiante.
• Stockage à long terme (> 7 jours) :
  Il est nécessaire d'équilibrer respirabilité et propriétés antibactériennes . Utilisez 0,1 % de PVP + 1 % de chitosane et réfrigérez (0~5 °C). Par exemple, après traitement des pommes selon ce ratio, le taux de rétention de la dureté atteint 80 % après 30 jours de réfrigération.

4. Vérification de sécurité et confirmation de conformité

• Détection des résidus :
  La chromatographie liquide à haute performance (CLHP) a été utilisée pour détecter les résidus de PVP (doit être inférieur à 0,01 mg/kg), et l'activité antibactérienne du chitosane a été vérifiée par un essai de zone d'inhibition (la zone d'inhibition contre Escherichia coli était supérieure à 15 mm, ce qui est excellent).
• Conformité réglementaire :
  S'assurer que le chitosane est alimentaire (degré de désacétylation > 85 %) et que la concentration du composé respecte la dose maximale d'utilisation du chitosane prévue dans la « Norme relative à l'utilisation des additifs alimentaires » (GB 2760) (généralement ≤ 2 %).

4. Cas typique : référence pour le ratio optimal pour différents fruits et légumes

Résumer

Le ratio optimal de PVP et de chitosane n'est pas une valeur fixe, mais doit être ajusté dynamiquement autour de l'équilibre entre « propriétés antibactériennes, propriétés filmogènes et respirabilité ». La stratégie principale est :

• Fruits et légumes à peau épaisse : privilégier les propriétés antibactériennes du chitosane (1,5 % à 2 %), combinées à une faible concentration de PVP (0,05 % à 0,1 %) ;
• Fruits et légumes à peau fine : privilégier les propriétés filmogènes du PVP (0,1 % à 0,2 %), combinées à une concentration moyenne à faible en chitosane (0,5 % à 1 %) ;
• Environnement complexe : Optimiser les performances de la membrane par des procédés de formulation (tels que l'ajustement du pH et l'ajout de plastifiants), et vérifier la sécurité et l'efficacité par des expériences préliminaires.

Grâce à ces méthodes, la durée de conservation des fruits et légumes peut être prolongée tout en garantissant que la sécurité et la qualité alimentaires ne sont pas compromises.