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，開發(fā)新型環(huán)保的活性食品包裝材料，擴展多糖膜的應用價值，本研究從殼聚糖結合天然抗菌劑（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、增塑劑等對殼聚糖膜物理、機械、光學和結構性能的影響。并且，為提高可食性活性包裝膜在果蔬保鮮中的應用價值，以荸薺為研究對象，探索了殼聚糖復合膜對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際中

2、的應用提供了理論依據(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對殼聚糖基可食性膜物理、機械和結構性能的影響。結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系數(shù)，增加了膜的顏色和不透明度，并且導致了復合膜機械性能的下降，抗拉強度和斷裂伸長率（2％的檸檬精油）分別比對照膜下降了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系數(shù)，增幅達46.1％，提高了膜的溶解性，降低了膜的斷裂伸長率與抗拉強度，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構，復合膜中油粒的數(shù)量和大小依賴于精油的濃度和乳化劑的存在與否。檸檬精油沒有顯著影響殼聚糖的化學鍵，而吐溫80和司盤80由于其酯基nCOO-的伸縮振動，在1737cm-1處形成了新的化學鍵。
　　(2)比較了檸檬、肉桂和百里香精油及兩兩1∶1配比對殼

4、聚糖包裝膜理化和結構性能的影響。結果表明檸檬精油構建的殼聚糖復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，復配兩種精油后，復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看，百里香精油有著最強的抗氧化和抗菌能力，其次是肉桂精油和檸檬精油，復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、水蒸氣透過系數(shù)和水溶性，其中，檸檬/肉桂精油復配的膜水蒸氣透過系數(shù)最小，僅7.52*

5、10-11 g.m-1s-1Pa-1，而殼聚糖檸檬精油復合膜的抗拉強度最大。結構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，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。從精油對膜的風味影響來看，三種精油均顯著增加了殼聚糖膜的感官風味，電子鼻反映了不同精油殼聚糖復合膜的風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、和綠茶提取物對殼聚糖膜理化和抗氧化能力的影響。結果表明茶葉提取物能顯著提高殼聚糖復合膜的抗氧化能力，復合膜的DPPH自由基清除能力可達94.9％，隨著茶葉提取物濃度的增加，復合膜的抗氧化能力逐漸增強，并且，結合茶葉提取物顯著降低了殼聚糖膜的水蒸氣透過系數(shù)。比較來看，綠茶提取物的抗氧化能力高于紅茶提取物，并且綠茶提取物構成的復合膜顏色較淺、透明度高。對膜中抗氧化物質(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率，增加了膜的水溶性，改變了殼聚糖分子間的結構和作用力，導致了殼聚糖膜熱穩(wěn)定性的降低。
　　(4)對增塑劑改善殼聚糖綠茶復合膜的性能進行了系統(tǒng)的研究。結果表明當增塑劑甘油的濃度增加時，復合膜的柔韌性增強，不易碎裂，膜的水溶性和膨脹程度降低，水蒸汽透過系數(shù)增加。復合膜中抗氧化物質(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對復合膜的影響較復雜，其性能依賴于甘油和吐溫20的混合比例。膜的結晶結構、熱學性能和紅外光譜反映了其性能的差異，結晶度的高低與甘油和吐溫20的相互作用有關。綜合來看，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，結晶度較高，機械性能較好。進一步比較甘油、聚乙二醇200兩種增塑劑對殼聚糖復合膜的性能差異，發(fā)現(xiàn)甘油和聚乙二醇1∶1

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

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％，結合水含量較少，弛豫時間較長，細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，是構成荸薺特殊風味的主要糖分，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，殼聚糖結合山梨酸鉀/綠茶多酚復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、蟲膠、海藻酸鈉幾種涂膜處理對整果荸薺和鮮切荸薺保鮮的效果。結果表明，對于整果荸薺，蟲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，延遲了相對電導