可食性殼聚糖活性包裝膜成膜組分研究.pdf

1、為了貫徹可持續(xù)發(fā)展的理念，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保的活性食品包裝材料，擴(kuò)展多糖膜的應(yīng)用價(jià)值，本研究從殼聚糖結(jié)合天然抗菌劑（植物精油）和抗氧化劑（綠茶提取物）制備可食性包裝膜入手，研究了復(fù)合植物精油（檸檬、百里香、肉桂）、乳化劑、綠茶提取物、增塑劑等對(duì)殼聚糖膜物理、機(jī)械、光學(xué)和結(jié)構(gòu)性能的影響。并且，為提高可食性活性包裝膜在果蔬保鮮中的應(yīng)用價(jià)值，以荸薺為研究對(duì)象，探索了殼聚糖復(fù)合膜對(duì)整果荸薺和鮮切荸薺的保鮮效果，本研究為殼聚糖基的可食性包裝材料在實(shí)際中

2、的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。本文主要包含以下幾方面的內(nèi)容:
　　(1)研究了0、0.5％、1％和2％的檸檬精油及添加乳化劑吐溫80和司盤80對(duì)殼聚糖基可食性膜物理、機(jī)械和結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明檸檬精油顯著降低了殼聚糖膜溶液的表觀黏度，減少了膜的水分含量和水蒸汽透過(guò)系數(shù)，增加了膜的顏色和不透明度，并且導(dǎo)致了復(fù)合膜機(jī)械性能的下降，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率（2％的檸檬精油）分別比對(duì)照膜下降了50.0％和62.5％。乳化劑吐溫80的存在顯著增加了

3、殼聚糖精油膜的水蒸汽透過(guò)系數(shù)，增幅達(dá)46.1％，提高了膜的溶解性，降低了膜的斷裂伸長(zhǎng)率與抗拉強(qiáng)度，而乳化劑司盤80的存在增加了膜的顏色。掃描電鏡顯示檸檬精油破壞了殼聚糖膜緊湊而均一的結(jié)構(gòu)，復(fù)合膜中油粒的數(shù)量和大小依賴于精油的濃度和乳化劑的存在與否。檸檬精油沒(méi)有顯著影響殼聚糖的化學(xué)鍵，而吐溫80和司盤80由于其酯基nCOO-的伸縮振動(dòng)，在1737cm-1處形成了新的化學(xué)鍵。
　　(2)比較了檸檬、肉桂和百里香精油及兩兩1∶1配比對(duì)殼

4、聚糖包裝膜理化和結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明檸檬精油構(gòu)建的殼聚糖復(fù)合膜溶液有著最低的表觀黏度和最小的平均粒度值，相比于單一精油，復(fù)配兩種精油后，復(fù)合膜溶液的平均粒度降低。從三種精油的抗菌和抗氧化性能來(lái)看，百里香精油有著最強(qiáng)的抗氧化和抗菌能力，其次是肉桂精油和檸檬精油，復(fù)配兩種精油均衡了單一精油的抗菌能力。三種精油均顯著增加了膜的厚度和顏色，降低了膜的含水率、水蒸氣透過(guò)系數(shù)和水溶性，其中，檸檬/肉桂精油復(fù)配的膜水蒸氣透過(guò)系數(shù)最小，僅7.52*

5、10-11 g.m-1s-1Pa-1，而殼聚糖檸檬精油復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度最大。結(jié)構(gòu)分析表明精油在膜中的存在狀態(tài)以及乳化作用的發(fā)生與精油的類型和配比有關(guān)，檸檬/肉桂精油與殼聚糖溶液混合后，乳化作用最明顯，乳化作用的發(fā)生主要受精油之間的靜電斥力影響。從精油對(duì)膜的風(fēng)味影響來(lái)看，三種精油均顯著增加了殼聚糖膜的感官風(fēng)味，電子鼻反映了不同精油殼聚糖復(fù)合膜的風(fēng)味之間存在顯著的差異，檸檬精油有著較好的果香味，更易于人們所接受。
　　(3)研究了紅茶

6、和綠茶提取物對(duì)殼聚糖膜理化和抗氧化能力的影響。結(jié)果表明茶葉提取物能顯著提高殼聚糖復(fù)合膜的抗氧化能力，復(fù)合膜的DPPH自由基清除能力可達(dá)94.9％，隨著茶葉提取物濃度的增加，復(fù)合膜的抗氧化能力逐漸增強(qiáng)，并且，結(jié)合茶葉提取物顯著降低了殼聚糖膜的水蒸氣透過(guò)系數(shù)。比較來(lái)看，綠茶提取物的抗氧化能力高于紅茶提取物，并且綠茶提取物構(gòu)成的復(fù)合膜顏色較淺、透明度高。對(duì)膜中抗氧化物質(zhì)在不同食品表面模擬物（0％、20％、75％和95％的乙醇溶液）中的釋放表明

7、，隨乙醇濃度的增加，殼聚糖復(fù)合膜中的抗氧化物質(zhì)釋放逐漸變緩。掃描電鏡觀察到殼聚糖和茶葉提取物的相容性好，然而，添加茶葉提取物顯著降低了殼聚糖膜的斷裂伸長(zhǎng)率，增加了膜的水溶性，改變了殼聚糖分子間的結(jié)構(gòu)和作用力，導(dǎo)致了殼聚糖膜熱穩(wěn)定性的降低。
　　(4)對(duì)增塑劑改善殼聚糖綠茶復(fù)合膜的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明當(dāng)增塑劑甘油的濃度增加時(shí)，復(fù)合膜的柔韌性增強(qiáng)，不易碎裂，膜的水溶性和膨脹程度降低，水蒸汽透過(guò)系數(shù)增加。復(fù)合膜中抗氧化物質(zhì)的釋

8、放程度易受甘油濃度的影響，甘油濃度越大，膜中抗氧化物質(zhì)釋放越慢。體系中存在吐溫20對(duì)復(fù)合膜的影響較復(fù)雜，其性能依賴于甘油和吐溫20的混合比例。膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能和紅外光譜反映了其性能的差異，結(jié)晶度的高低與甘油和吐溫20的相互作用有關(guān)。綜合來(lái)看，2％的殼聚糖、0.5％的綠茶提取物、0.9％的甘油的配比能制備性能較好的膜，結(jié)晶度較高，機(jī)械性能較好。進(jìn)一步比較甘油、聚乙二醇200兩種增塑劑對(duì)殼聚糖復(fù)合膜的性能差異，發(fā)現(xiàn)甘油和聚乙二醇1∶1

9、復(fù)合構(gòu)成的膜的穿透力和抗拉強(qiáng)度最大，分別為19.26 N和31.05 MPa，而復(fù)合膜的水溶性較小，為18.38％。與聚乙二醇200相比，殼聚糖甘油構(gòu)成的膜阻水性強(qiáng)，膨脹程度較小，而聚乙二醇200增塑的殼聚糖綠茶復(fù)合膜有著較小的水蒸汽透過(guò)系數(shù)，對(duì)膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)影響較小。增塑劑與綠茶的配比比例及其含有的羥基數(shù)量是影響復(fù)合膜性能的主要因素。
　　(5)研究了荸薺的微觀結(jié)構(gòu)、水分和品質(zhì)特性，以及溶劑保鮮在荸薺上的應(yīng)用。結(jié)果表明荸薺的細(xì)胞組

10、織排列緊密，含有大量淀粉顆粒，淀粉粒以單粒的形式存在，其大小在5-10μm之間。荸薺內(nèi)的水分以自由水為主，占了95.1-98.3％，結(jié)合水含量較少，弛豫時(shí)間較長(zhǎng)，細(xì)胞組織的持水力較弱。荸薺內(nèi)的糖分以二糖為主，蔗糖含量在65.28mg/g，是構(gòu)成荸薺特殊風(fēng)味的主要糖分，單糖類的果糖和葡萄糖含量很低，分別僅為4.96mg/g和6.72mg/g。貯藏后的鮮切荸薺組織黃化嚴(yán)重，相比于乙酸、檸檬酸、草酸、維生素C、百里香精油和氯化鈉等溶劑，山梨酸

11、鉀和綠茶多酚在預(yù)防荸薺黃化方面效果最好。然而，比較0.2％的山梨酸鉀/綠茶多酚和1.5％的殼聚糖涂膜處理，殼聚糖結(jié)合山梨酸鉀/綠茶多酚復(fù)合涂膜處理效果最好，能維持荸薺體內(nèi)較高的含水率，減少腐爛和褐變的發(fā)生。
　　(6)比較了殼聚糖、蟲(chóng)膠、海藻酸鈉幾種涂膜處理對(duì)整果荸薺和鮮切荸薺保鮮的效果。結(jié)果表明，對(duì)于整果荸薺，蟲(chóng)膠和殼聚糖涂膜后荸薺在不同溫濕度條件下的失水均顯著降低，并且，涂膜抑制了荸薺的呼吸和POD酶活性的變化，延遲了相對(duì)電導(dǎo)