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

Оптимални однос PVP-а (поливинил пиролидона) и хитозана захтева динамичко подешавање у зависности од врсте воћа или поврћа, молекулске тежине хитозана и процеса примене. Основни принцип је максимизација ефекта очувања кроз „комплементарност формирања физичког филма + антимикробну синергију ." Даља анализа се фокусира на основни опсег односа , utičući čimbenici , i препоруке за практичну примену , заједно са конкретним примерима и стратегијама прилагођавања.

1. Основни опсег односа: опсег синергетског ефекта PVP-а и хитозана

Према истраживањима и експерименталној верификацији, ефективан композитни опсег PVP-а и хитозана је обично:

• Концентрација PVP-а : 0,05%~0,2% (однос масе према запремини, исто важи и у наставку)
• Концентрација хитозана : 0,5%~2%
  Овај опсег истовремено задовољава захтеве за „густином филма“ и „равнотежом пропуштања ваздуха“, као и безбедносне захтеве за храну. На пример:
• Чување бресака : 0,1% PVP + 1,5% композит хитозана; након 15 дана чувања, стопа труљења смањена је на 5% (12% у групи само са PVP-ом и 25% у необрађеној групи), а ретенција чврстоће повећана за 15%;
• Чување јагода : 0,1% PVP + 1% композит хитозана; након 7 дана чувања, стопа плесни износила је само 8% (18% у групи само са PVP-ом), а површина јагода није била лепљива.

2. Кључни фактори утицаја: основа за динамичку прилагодбу односа

1. Карактеристике кожице воћа и поврћа и стабилност током чувања

• Воће и поврће са дебелом кором и дугим веком трајања (јабуке, цитруси) :
  Виша концентрација хитозана (1,5%–2%) у комбинацији са нижом концентрацијом ПВП-а (0,05%–0,1%) може се користити за побољшање заштите од болести искоришћавајући јака антимикробна својства хитозана. На пример, третирање цитруса са 0,1% ПВП + 2% хитозана смањило је појаву плесни пенацила ом 60%.
• Воће и поврће са танком кором и крхко (јагоде, бресква) :
  Смањите смањити концентрацију хитозана (0,5%–1%) и повећати концентрацију ПВП-а (0,1%–0,2%) како би се спречила превелика дебљина филма која може блокирати поре. На пример, јагоде третиране са 0,1% ПВП + 0,8% хитозана имале су само 6% губитка тежине након 10 дана чувања (у поређењу са 10% код самог хитозана), без мириса анаеробне респирације.

2. Молекулска маса хитозана и карактеристике растворања

• Хитозан мале молекулске масе (<100.000 Да) :
  Ова материја има добру растворољивост у води али слабе особине формирања филма. Стога, концентрација би требало да се повећа на 1,5%–2% , и комбинује са 0,1%–0,2% PVP-ом ради побољшања чврстоће филма. На пример, комбинација хитозана нискомолекулске тежине (50.000 Da) и 0,15% PVP-а може формирати равномерни, прозирни композитни филм погодан за очување листног поврћа.
• Хитозан високомолекулске тежине (>100.000 Da) :
  Има одлична својства формирања филма али захтева киселу средину за растварање (на пример, 1% оцетна киселина). Приликом комбиновања концентрација се може смањити на 0,5%-1% , а 0,05%-0,1% PVP може стабилизовати структуру филма. На пример, хитозан високомолекулске тежине (200.000 Da) у комбинацији са 0,1% PVP-ом може постићи дебљину филма од 2-3 μm, што је погодно за очување парадајза.

3. Поступак примене и услови околине

• Метод засицања :
  Концентрација хитозана треба да буде контролисана између 0,5% и 1,5% (ради избегавања дугог квашења које може довести до дебеле филмске слоја), концентрација ПВП-а између 0,05% и 0,1%, а време квашења треба да буде 5 до 8 минута. На пример, краставци натопљени у 0,1% ПВП + 1% хитозан током 5 минута задржавају 85% своје хрупкавости након 10 дана чувања.
• Prskanje :
  Може се користити виша концентрација хитозана (1,5%-2%) и нижа концентрација ПВП-а (0,05%) може се користити. Тачним контролисањем притиска прскања (0,2-0,3 MPa), може се формирати ултра танки композитни филм дебљине 1-2 μm. На пример, након прскања грожђа са 0,05% ПВП + 1,5% хитозан, стопа одвајања зрнаца је смањена за 40% након 20 дана чувања.
• Средине са високом температуром и високом влажношћу :
  Смањите концентрација хитозана на 0,5%-1% и повећајте концентрацију PVP-а на 0,1%-0,2% како бисте побољшали пропустљивост мембране за ваздух. На пример, личи чување на собној температури током лета могу смањити индекс потамњивања коре за 30% након третмана са 0,15% PVP + 1% хитозана.

3. Предлози за практичну примену: четири корака за одређивање оптималног односа

1. Прелиминарно експериментално испитивање основних односа

• Градијентни тест : За циљно воће и поврће дизајнирана су три групе односа (на пример, 0,1% PVP + 1% хитозан, 0,1% PVP + 1,5% хитозан, 0,15% PVP + 1% хитозан). Тест индикатори укључују:
  • Физички индикатори : дебљину филма (лазерски мерач дебљине), прозирност филма (пропуштање > 80% је одлично);
  • Индикатори очувања : стопа губитка масе (<5% је одлично), стопа труљења (<10% је одлично), стопа респирације (смањење више од 30% је одлично);
  • Сензорни индикатори : лепљив осећај на кожи (одсуство осећаја је одлично), укус (одсуство мириса је одлично).

2. Оптимизујте процес растварања и контролу pH

• Редослед растварања :
  прво растворите хитозан у 1% раствору оцетне киселине (мешајте 30 минута док не постане прозирно), затим додајте PVP (мора бити претходно растворен у дејонизованој води), а на крају користите NaOH раствор да подесите pH на 5,5–6,5 (близу неутралног ради спречавања разградње PVP-а).
• Стабилност једињења :
  Ако дође до флокулације, додајте 0,1–0,2% глицерола (пластични добавак) или 0,05% лимунске киселине (регулатор pH) како бисте побољшали стабилност раствора.

3. Прилагодите условима чувања и захтевима трајности

• Чување у кратком року (<7 дана) :
  Висока концентрација хитозана (1,5–2%) + ниска концентрација PVP-а (0,05%) може се користити за брзо формирање антимикробне филме. На пример, након што се боровнице обраде са 0,05% PVP-а и 1,5% хитозана, стопа распадања износи само 5% након чувања на собној температури током 3 дана.
• Дуготрајно чување (>7 дана) :
  Неопходно је уравнотежити пропустљивост и антимикробна својства . Користите 0,1% PVP + 1% хитозан и чувајте у фрижидеру (0~5℃). На пример, након третмана јабука овим односом, стопа задржавања тврдоће износи 80% након хлађења у трајању од 30 дана.

4. Провера сигурности и потврђивање усклађености

• Детекција остатака :
  За детектовање остатака PVP-а коришћена је високоефикасна течна хроматографија (HPLC) (остаци морају бити мањи од 0,01 mg/kg), док је антимикробна активност хитозана проверена тестом инхибиционе зоне (инхибициона зона против Escherichia coli већа од 15mm, што је одлично).
• Pravilna saglasnost :
  Обезбедите да је хитозан намењен за храну (степен деацетилације > 85%) и да концентрација комбинованог средства одговара максималној употреби хитозана из Стандарда за употребу хранљивих додатака (GB 2760) (обично ≤2%).

4. Типичан случај: референца за оптимални однос за различно воће и поврће

Sažeti

Оптимални однос pVP-а и хитозана није фиксна вредност, већ се мора динамички подешавати у складу са равнотежом између „ антибактериолошких особина, особина формирања филма и пропустљивости за ваздух”. Основна стратегија је:

• Воће и поврће са дебелом кором : нагласак на антибактериолошким особинама хитозана (1,5%~2%), у комбинацији са ниском концентрацијом PVP-а (0,05%~0,1%);
• Воће и поврће са танком кором : нагласак на способности PVP-а да формира филм (0,1%-0,2%), у комбинацији са средњим до ниским нивоом хитозана (0,5%-1%);
• Сложене средине : Оптимизујте перформансе мембране кроз процесе компаундирања (као што су подешавање pH и додавање пластификатора) и проверите безбедност и ефикасност кроз прелиминарне експерименте.

Кроз горе наведене методе, може се продужити рок трајања воћа и поврћа, при чему се осигурава да безбедност и квалитет хране нису угрожени.