Jaki jest najlepszy stosunek PVP i chityny przy stosowaniu ich razem do konserwacji?

Optymalny stosunek PVP (poliwinylopirydynonu) i chitozanu wymaga dynamicznej korekty w zależności od rodzaju owocu lub warzywa, masy cząsteczkowej chitozanu oraz procesu aplikacji. Główne założenie polega na maksymalizacji skuteczności konserwacji poprzez „dopełnienie się efektów fizycznego formowania folii i synergii przeciwbakteryjnej” ." Poniższa analiza koncentruje się na podstawowym zakresie stosunku , czynniki wpływające , oraz rekomendacjach dotyczących praktycznego zastosowania , wraz z konkretnymi przykładami i strategiami dostosowania.

1. Podstawowy zakres stosunku: zakres efektu synergii PVP i chitozanu

Zgodnie z badaniami i weryfikacją eksperymentalną, skuteczny zakres mieszania PVP i chitozanu jest zazwyczaj następujący:

• Stężenie PVP : 0,05%~0,2% (stosunek masowo-objętościowy, dalej ten sam)
• Stężenie chitozanu : 0,5%~2%
  Zakres ten może jednocześnie spełniać wymagania dotyczące „gęstości folii” i „równowagi przepuszczalności powietrza” oraz spełniać wymagania bezpieczeństwa żywności. Na przykład:
• Zachowanie świeżości brzoskwiń : połączenie 0,1% PVP + 1,5% chitozanu; po 15 dniach przechowywania wskaźnik zepsucia spadł do 5% (12% w grupie z samym PVP oraz 25% w grupie nieleczonej), a współczynnik zachowania twardości wzrósł o 15%;
• Zachowanie świeżości truskawek : połączenie 0,1% PVP + 1% chitozanu; po 7 dniach przechowywania wskaźnik porastania pleśnią wyniósł jedynie 8% (18% w grupie z samym PVP), a powierzchnia truskawek nie była lepka.

2. Kluczowe czynniki wpływające: podstawy dynamicznej regulacji proporcji

1. Cechy skórki warzyw i owoców oraz stabilność podczas przechowywania

• Owoców i warzyw o grubej skórce, trwałe (jabłka, cytrusy) :
  Wyższe stężenie chitozanu (1,5%-2%) w połączeniu z niższym stężeniem PVP (0,05%-0,1%) może być wykorzystane do wzmocnienia ochrony przed chorobami dzięki silnym właściwościom przeciwdrobnoustrojowym chitozanu. Na przykład, obróbka cytrusów roztworem 0,1% PVP + 2% chitozanu zmniejszyła występowanie pleśni penicylowej o 60%.
• Owoców i warzyw o cienkiej skórce, delikatne (truskawki, brzoskwinie) :
  Zmniejszyć stężenie chitozanu (0,5%-1%) oraz zwiększenie stężenia PVP (0,1%-0,2%) aby zapobiec nadmiernemu zagęszczeniu folii i zablokowaniu porów. Na przykład, truskawki poddane obróbce roztworem 0,1% PVP + 0,8% chitozanu wykazywały jedynie 6% utraty masy po 10 dniach przechowywania (w porównaniu do 10% przy samym chitozanie), bez zapachu oddychania beztlenowego.

2. Wysokość cząsteczkowa chitozanu i cechy rozpuszczalności

• Chitozan o niskiej masie cząsteczkowej (<100 000 Da) :
  Ten materiał charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w wodzie, lecz słabe właściwości tworzenia folii. Dlatego stężenie powinno zostać zwiększone do 1,5%–2% , oraz połączone z 0,1%–0,2% PVP w celu zwiększenia wytrzymałości folii. Na przykład połączenie chitozanu o niskiej masie cząsteczkowej (50 000 Da) i 0,15% PVP może utworzyć jednolitą, przezroczystą folię kompozytową odpowiednią do konserwacji warzyw liściastych.
• Chitozan o wysokiej masie cząsteczkowej (>100 000 Da) :
  Ma doskonałe właściwości tworzenia folii, ale wymaga rozpuszczenia w kwasie (np. 1% kwas octowy). Podczas przygotowywania mieszaniny stężenie można zmniejszyć do 0,5%–1% , a 0,05%–0,1% PVP może ustabilizować strukturę folii. Na przykład chitozan o wysokiej masie cząsteczkowej (200 000 Da) połączony z 0,1% PVP może osiągnąć grubość folii 2–3 μm, co jest odpowiednie do konserwacji pomidorów.

3. Proces aplikacji i warunki środowiskowe

• Metoda zanurzeniowa :
  Stężenie chitozanu powinno być kontrolowane w zakresie 0,5%–1,5% (aby uniknąć długotrwałego moczenia, które może prowadzić do powstawania grubej warstwy), stężenie PVP w zakresie 0,05%–0,1%, a czas moczenia powinien wynosić 5–8 minut. Na przykład ogórki moczone przez 5 minut w roztworze zawierającym 0,1% PVP i 1% chitozanu zachowują 85% chrupkości po 10 dniach przechowywania.
• Spryskiwanie :
  Można zastosować wyższe stężenie chitozanu (1,5%–2%) i niższe stężenie PVP (0,05%) może być użyte. Poprzez precyzyjne kontrolowanie ciśnienia natrysku (0,2–0,3 MPa) można utworzyć ultra cienką warstwę kompozytową o grubości 1–2 μm. Na przykład po natrysku winogron roztworem zawierającym 0,05% PVP i 1,5% chitozanu, wskaźnik odpadania ziaren zmniejszył się o 40% po 20 dniach przechowywania.
• W środowiskach o wysokiej temperaturze i wilgotności :
  Zmniejszyć zmniejszyć stężenie chitozanu do 0,5%–1% a następnie zwiększyć stężenie PVP do 0,1%-0,2%, aby poprawić przepuszczalność membrany dla powietrza. Na przykład litchi przechowywane w temperaturze pokojowej latem mogą zmniejszyć wskaźnik brązowienia skórki o 30% po obróbce roztworem 0,15% PVP + 1% chitozanu.

3. Wskazówki dotyczące praktycznego zastosowania: cztery kroki do ustalenia optymalnego stosunku

1. Wstępnego doświadczenia wyboru podstawowych proporcji

• Test gradientowy : Dla docelowych owoców i warzyw zaprojektowano trzy grupy proporcji (np. 0,1% PVP + 1% chitozanu, 0,1% PVP + 1,5% chitozanu, 0,15% PVP + 1% chitozanu). Badane wskaźniki obejmują:
  • Wskaźniki fizyczne : grubość folii (miernik grubości laserowej), przezroczystość folii (przepuszczalność > 80% jest bardzo dobra);
  • Wskaźniki konserwacji : współczynnik utraty masy (<5% jest bardzo dobry), współczynnik zepsucia (<10% jest bardzo dobry), szybkość oddychania (obniżenie o ponad 30% jest bardzo dobre);
  • Wskaźniki sensoryczne : uczucie lepkości na skórze (brak uczucia jest bardzo dobre), smak (brak nieprzyjemnego zapachu jest bardzo dobry).

2. Zoptymalizuj proces rozpuszczania i kontrolę pH

• Kolejność rozpuszczania :
  najpierw rozpuść chitynę w 1% roztworze kwasu octowego (mieszaj przez 30 minut, aż do uzyskania klarownego roztworu), następnie dodaj PVP (należy rozpuścić wcześniej w wodzie dejonizowanej), a na końcu użyj roztworu NaOH do skorygowania pH do wartości 5,5–6,5 (bliskiej obojętnej, aby uniknąć degradacji PVP).
• Stabilność związku :
  Jeśli wystąpi flokulacja, dodaj 0,1%–0,2% glicerolu (plastyfikator) lub 0,05% kwasu cytrynowego (bufor pH), aby zwiększyć stabilność roztworu.

3. Dostosuj do warunków przechowywania i wymagań dotyczących trwałości

• Przechowywanie krótkoterminowe (<7 dni) :
  Wysokie stężenie chityny (1,5%–2%) + niskie stężenie PVP (0,05%) może być stosowane do szybkiego tworzenia antybakteryjnej folii. Na przykład po obróbce jagód azjatyckich 0,05% PVP + 1,5% chityny, wskaźnik zepsucia po 3 dniach przechowywania w temperaturze pokojowej wynosi jedynie 5%.
• Przechowywanie długoterminowe (>7 dni) :
  Jest to konieczne zrównoważyć przepuszczalność powietrza i właściwości przeciwbakteryjne . Użyj 0,1% PVP + 1% chitozanu i przechowuj w lodówce (0~5℃). Na przykład po obróbce jabłek w tym stosunku, współczynnik zachowania twardości osiąga 80% po 30-dniowym przechowywaniu w lodówce.

4. Weryfikacja bezpieczeństwa i potwierdzenie zgodności

• Wykrywanie pozostałości :
  Do wykrywania pozostałości PVP użyto chromatografii cieczowej wysokiej wydajności (HPLC) (konieczne było, aby były mniejsze niż 0,01 mg/kg), a aktywność przeciwbakteryjna chitozanu została zweryfikowana za pomocą testu strefy inhibicji (strefa inhibicji wobec Escherichia coli była większa niż 15 mm, co jest doskonałe).
• Zgodność z przepisami :
  Upewnij się, że chitozan jest przeznaczony do żywności (stopień deacetylowania > 85%) oraz że stężenie związku spełnia wymagania dotyczące maksymalnego użycia chitozanu w normie „Standard stosowania dodatków do żywności” (GB 2760) (zazwyczaj ≤2%).

4. Przypadek typowy: Optymalny stosunek dla różnych owoców i warzyw – przykładowe dane odniesienia

Podsumuj

Optymalne proporcje pVP i chitozanu nie są wartością stałą, lecz muszą być dynamicznie dostosowywane wokół równowagi między " właściwościami przeciwbakteryjnymi, właściwościami filmotwórczymi i przepuszczalnością powietrza". Główna strategia polega na tym:

• Warzywa i owoce o grubej skórce : nacisk na działanie przeciwbakteryjne chitozanu (1,5–2%), w połączeniu z niskim stężeniem PVP (0,05–0,1%);
• Warzywa i owoce o cienkiej skórce : nacisk na właściwości filmotwórcze PVP (0,1–0,2%), w połączeniu ze średnim lub niskim stężeniem chitozanu (0,5–1%)
• Złożone środowisko : Zoptymalizuj wydajność membrany poprzez procesy modyfikacji (takie jak regulacja pH i dodawanie plastyczynatorów) oraz zweryfikuj bezpieczeństwo i skuteczność za pomocą wstępnych eksperymentów.

Dzięki powyższym metodą można wydłużyć okres przydatności owoców i warzyw, zapewniając jednocześnie, że bezpieczeństwo i jakość żywności nie zostaną naruszone.