מהו היחס האופטימלי כאשר משתמשים ב-PVP ובכיטוזן יחד לשימור?

היחס האופטימלי של PVP (פוליויניל פירולידון) וצ'יטוזן דורש התאמה דינמית בהתאם לסוג הפירות או הירקות, המשקל המולקולרי של הצ'יטוזן, ותהליך היישום. העיקרון המרכזי הוא למקסם את יעילות השמירה באמצעות "שילוב של יצירת סרט פיזי + סינרגיה אנטימיקרוביאלית" ." ההנחיות הבאות מתמקדות ב טווח היחס הבסיסי , גורמים המשפיעים , ו המלצות ליישום מעשי , יחד עם דוגמאות ספציפיות ואסטרטגיות התאמה.

1. טווח יחס בסיסי: טווח הסינרגיה בין PVP לצ'יטוזן

לפי מחקר ואמתת ניסויים, טווח הערבוב האפקטיבי של PVP וצ'יטוזן הוא בדרך כלל:

• ריכוז PVP : 0.05%~0.2% (יחס מסה-לנפח, אותו למטה)
• ריכוז צ'יטוסן : 0.5%~2%
  טווח זה יכול לעמוד בדרישות "צפיפות הסרט" ו"איזון חדירות אוויר" בו זמנית, וכן לעמוד בדרישות בטיחות של מזון. למשל:
• שימור אוכמניות : 0.1% PVP + 1.5% תרכובת צ'יטוסן, לאחר 15 ימים של אחסון, שיעור הריקבון ירד ל-5% (12% בקבוצת PVP בלבד ו-25% בקבוצה שאינה מעובדת), ושיעור שמירת הקשיחות עלה ב-15%;
• שימור תותים : 0.1% PVP + 1% תרכובת צ'יטוסן, שיעור העקרום לאחר 7 ימי אחסון היה רק 8% (18% בקבוצת PVP בלבד), ולא הורגש דביקות על פני השטח של התותים.

2. גורמים מרכזיים משפיעים: הבסיס המרכזי להתאמת דינמית של היחס

1. מאפייני קליפת ירקות ופירות ויציבות באחסון

• פירות וירקות עמידים עם קליפה עבה (תפוחים, מ citrus) :
  ריכוז גבוה יותר של כיטוסן (1.5%-2%) בשילוב עם ריכוז נמוך יותר של PVP (0.05%-0.1%) ניתן להשתמש בו כדי לשפר את ההגנה מפני מחלות על ידי מינוף התכונות האנטי-מיקרוביאליות החזקות של כיטוזן. לדוגמה, טיפול בהדרים עם 0.1% PVP + 2% כיטוזן הפחית את שכיחות עובש פניציליום ב-60%.
• פירות וירקות עדשים עם קליפה דקה (תותים, אפרסקים) :
  להקטין הריכוז של כיטוסן (0.5%-1%) והגדלת ריכוז ה-PVP (0.1%-0.2%) כדי למנוע עובי יתר של הסרט שיסגיר את הניקוז. לדוגמה, תותים שטופלו ב-0.1% PVP + 0.8% כיטוסן סבלו מאיבוד משקל של רק 6% לאחר 10 ימים של אחסון (בהשוואה ל-10% בכיטוסן בלבד), ללא ריח של נשימה אנאירובית.

2. משקל מולקולרי של כיטוסן ומאפייני מסיסות

• כיטוסן במשקל מולקולרי נמוך (<100,000 דלטון) :
  חומר זה מתאפיין במסיסות טובה במים אך בתכונות ייצור סרט חלשות. לכן, הריכוז אמור להגובר ל-1.5%–2% , ובשילוב עם 0.1%–0.2% PVP כדי לשפר את קשיחות הסרט. לדוגמה, שילוב של כיטוזן בעל משקל מולקולרי נמוך (50,000 דאל) ו-0.15% PVP יכול ליצור סרט מרוכב אחיד ושקוף המתאים לשימור ירקות עליים.
• כיטוזן במשקל מולקולרי גבוה (>100,000 דלטון) :
  בעладו תכונות יוצאות דופן ליצירת סרטים אך מחייב התמוססות חומצית (כגון חומץ בריכוז 1%). בעת הכנת התערובת, ניתן להפחית את הריכוז ל-0.5%-1% , ו-0.05%-0.1% PVP יכולים לספק יציבות למבנה הסרט. לדוגמה, שילוב של כיטוזן במשקל מולקולרי גבוה (200,000 דלטון) עם 0.1% PVP יכול ליצור סרט בעובי 2-3 מיקרומטר, המתאים לשימור עגבניות.

3. תהליך יישום ותנאי סביבה

• שיטת השרייה :
  יש לשלוט בריכוז הכיטוזן בין 0.5% ל-1.5% (כדי למנוע השרייה ממושכת שעלולה לגרום לשכבה עבה), בריכוז PVP בין 0.05% ל-0.1%, ובזמן ההשריה יש לשלוט בין 5 ל-8 דקות. לדוגמה, מלפפונים שהושרו ב-0.1% PVP + 1% כיטוזן למשך 5 דקות שומרים על 85% מהפריכות שלהם לאחר 10 ימי אחסון.
• ריסוס :
  ניתן להשתמש בריכוז כיטוסן גבוה יותר (1.5%-2%) ובריכוז PVP נמוך יותר (0.05%) ניתן להשתמש. על ידי בקרת לחץ ההזרקה באופן מדויק (0.2-0.3 MPa), ניתן ליצור שכבת סרט מרוכב דקה במיוחד בגודל 1-2 מיקרומטר. לדוגמה, לאחר ריסוס ענבים עם 0.05% PVP + 1.5% כיטוסן, שיעור נשירת הגרעינים ירד ב-40% לאחר 20 ימים של אחסון.
• סביבות חמות ולחות :
  להקטין להעלות את ריכוז הכיטוסן ל-0.5%-1% והגבירו את ריכוז ה-PVP ל-0.1%-0.2% כדי לשפר את חדירת האוויר של הממברנה. למשל, ליצ'י שמורים בטמפרטורת החדר בקיץ יכולים להפחית את מדד חום הקליפה שלהם ב-30% לאחר טיפול ב-0.15% PVP + 1% כיטוסן.

3. הצעות ליישום מעשי: ארבעה שלבים לקביעת היחס האופטימלי

1. סינון ניסיוני ראשוני של יחס בסיסי

• בדיקת גרדיאנט : עבור ירקות ופירות יעד, עוצבו שלוש קבוצות של יחסי תערובת (למשל 0.1% PVP + 1% כיטוסן, 0.1% PVP + 1.5% כיטוסן, 0.15% PVP + 1% כיטוסן). המדדים לבדיקה כוללים:
  • מצייני מצב פיזיים : עובי סרט (מדידת עובי בלייזר), שקיפות סרט (שקיפות > 80% נחשבת מצוינת);
  • מדדי שימור : שיעור איבוד משקל (<5% נחשב מצוין), שיעור התפיחות (<10% נחשב מצוין), שיעור נשימה (הפחתה של יותר מ-30% נחשבת מצוינת);
  • מדדי חוש : תחושה דביקה על העור (חוסר תחושה נחשב מצוין), טעם (חוסר ריח נחשב מצוין).

2. אופטימיזציה של תהליך ההמסה ובדיקת ערך ה-pH

• סדר המסה :
  ראשית יש להמיס כיטוזן בתמיסה של חומצת חומץ 1% (לערבב במשך 30 דקות עד שה תמיסה נעשית ברורה), לאחר מכן להוסיף PVP (שיש להמיס מראש במים דזוניזованים), ולסיום לתקנן את ערך ה-pH באמצעות תמיסת NaOH לטווח 5.5–6.5 (קרוב לנייטרלי כדי למנוע פירוק של PVP).
• יציבות התרכובת :
  אם מתרחשת צבירת שברים, יש להוסיף 0.1%–0.2% גליצרול (мяkkeן) או 0.05% חומצה סיטרית (מאזן pH) כדי לשפר את יציבות התמיסה.

3. התאמה לסביבת אחסון ולדרישות חיי מדף

• אחסון קצר-טווח (<7 ימים) :
  ריכוז גבוה של כיטוזן (1.5%–2%) + ריכוז נמוך של PVP (0.05%) ניתן להשתמש בו ליצירת 필ם אנטיבקטרי במהירות. למשל, לאחר עיבוד של פטלים עם 0.05% PVP + 1.5% כיטוזן, שיעור הריקבון הוא רק 5% לאחר אחסון בטמפרטורת החדר במשך 3 ימים.
• אחסון ארוך-טווח (>7 ימים) :
  זהו הכרח להשיג איזון בין נושימיות לבין תכונות אנטי-בקטריאליות . השתמשו ב-0.1% PVP + 1% כיטוזן והקפידו (0~5℃). לדוגמה, לאחר שמעלים טופלו ביחס זה, שיעור שמירת הקשיחות מגיע ל-80% לאחר קירור במשך 30 יום.

4. אימות אבטחה ואישור עמידה בדרישות

• كشف שאריות :
  נעשה שימוש כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) כדי לבדוק שאריות של PVP (שצריכות להיות פחות מ-0.01 מ"ג/ק"ג), ובנוסף אומתה הפעילות האנטי-בקרטלית של הכיטוזן באמצעות ניסוי אזור השפעה (אזור השפעה נגד א' קולי היה גדול מ-15 מ"מ, מה שמעיד על ביצועים מצוינים).
• ציות לחוק :
  לצורך הבטחת כי הכיטוזן הוא בר-מזון (דרגת הסתלקות חליפה > 85%) וכי ריכוז התערובת עונה על השימוש המרבי של כיטוזן לפי "תקן שימוש בתוספי מזון" (GB 2760) (בדרך כלל ≤2%).

4. מקרה טיפוסי: ייחוס לאחוז האופטימלי עבור פירות וירקות שונים

סיכום

היחס האופטימלי של PVP וכיטוזן אינו ערך קבוע, אלא צריך להיות מותאם דינמית סביב שיווי המשקל של " תכונות נוגדות חיידקים, תכונות יציקת סרט ונשימתיות". האסטרטגיה העיקרית היא:

• פירות וירקות עם קליפה עבה : להתמקד בתכונות הנוגדות החיידקים של כיטוזן (1.5%~2%), בשילוב עם ריכוז נמוך של PVP (0.05%~0.1%);
• פירות וירקות עם קליפה דקה : להתמקד בתכונות היציקה של PVP (0.1%-0.2%), בשילוב עם כיטוזן בריכוז בינוני עד נמוך (0.5%-1%);
• סביבה מורכבת : אופטימיזציה של ביצועי הממברנה באמצעות תהליכי ערבוב (כגון התאמת pH והוספת חומרי רכות), ואישור הבטיחות והיעילות באמצעות ניסויים ראשוניים.

באמצעות השיטות שלעיל, ניתן להאריך את תוחלת החיים של פירות וירקות תוך ודיא שבטיחות המזון ואיכותו לא מושפעות.