魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺改性膜的研究及其在芦柑保鲜中的应用

摘要

长期以来，我国果蔬生产比较重视其采摘前的栽培技术，而忽视了产后保鲜贮藏。我国每年在贮藏和运输过程中果蔬的损失率高达20％～30％，损失总价值近800亿元，而在发达国家，损失率仅在1.7％～5.0％，可见我国的保鲜技术亟待解决和改进。目前应用于果蔬保鲜的保鲜膜主要是塑料膜，但它有着自身的缺陷，不但不能自然降解，而且对人体健康带来一系列的安全隐患。面对这一现实，人们不断的研发和推出了纸质包装制品和可生物降解的塑料材料，希望能够代替塑料保鲜膜，但终因其成本高，价格昂贵而没有得到大量推广。因此，寻求一种具有塑料优良性能、易于被生物降解、对人们身体健康没有威胁且成本低廉的保鲜材料，一直以来是人们长期研究的重点和热点。人们研究发现多糖膜具有易被生物降解、性能优良、环保健康等优点，是塑料保鲜膜良好的代替品，日益受到人们的关注。本研究选用魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，简称KGM）为材料，选择丙烯酰胺（Aerylamide）为复配改性材料，研制魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺改性膜，以抗拉伸强度、断裂伸长率为膜的力学性能评价指标，探讨了KGM/丙烯酰胺质量比、甘油用量、pH、反应时间、高锰酸钾浓度等不同因素对魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺改性膜特性的影响，确定了改性膜成膜的最佳工艺条件，为成膜工艺的关键技术和参数提供了参考依据；并且研究了将制得的改性膜在芦柑贮藏保鲜中的实际应用效果，研究得出的结果如下：
　　 1.经纯化后的魔芋葡甘聚糖精粉制成的膜与未经纯化的精粉制成的膜相比，抗拉伸强度高，厚度小，断裂伸长率大，色泽亮丽等优点。这与纯化后的魔芋葡甘聚糖分子间氢键相互作用力的增加有关。前期实验也表明，纯化后的魔芋葡甘聚糖，成膜性、膜张力、水溶性、粘度等较未纯化前的魔芋葡甘聚糖均有所提高，这是纯化除去了魔芋葡甘聚糖表面的非葡甘聚糖成分的结果。
　　 2.魔芋葡甘聚糖与丙烯酰胺结合后，膜的性能较魔芋葡甘聚糖单一膜有很大的提高，KGM/丙烯酰胺质量比、甘油用量、pH值、反应时间、高锰酸钾浓度均对膜的抗拉伸强度、断裂伸长率的性能有一定程度的影响。对影响膜性能的因素进行正交试验分析，并将制得的改性膜进行综合分析与评价，从正交试验的结果分析，确定了制膜的最佳工艺条件可得到最优的制膜工艺条件，即KGM/丙烯酰胺质量比1:1、甘油用量0.45mL、pH9.5、反应时间1h、高锰酸钾浓度1.0×10-3mol·L-1。
　　 3.将KGM改性膜用于芦柑保鲜中，并用未改性的KGM作为对照膜，观察KGM改性膜的实用效果。结果表明：改性膜处理能有效的降低芦柑在贮藏期间的生理活性，其生物膜的膜透性可以调节膜内外的气体交换，有效的避免芦柑的无氧呼吸。在贮藏期间，改性膜能显著降低芦柑的失重率和呼吸强度，Vc、总酸等营养物质的损失也能维持在一个较低的水平。相对空白组烂果率为10％而言，改性膜能够将芦柑最后的烂果率控制在4％的以下，具有很好的保鲜效果。
　　 经过膜处理，芦柑果皮中的PPO、POD活性受到显著的抑制，有效的减缓了果皮的褐变。空白组芦柑果皮的PPO、POD活性上升比较快，果皮颜色褐变比较严重。在第60天时，空白组PPO的活性比第一天时增加了22.896，POD活性增加了51.7％，芦柑的发病率、腐烂率也在这个时间段内大幅度增加。相对空白组，膜处理的芦柑PPO、POD活性变化比较平缓，对照膜处理的芦柑PPO活性在第60天比第一天增加了9％，POD活性增加了37.9％，改性膜处理的芦柑PPO活性在第60天时只比第一天增加了4.5％，POD活性增加了25.5％。因此，改性膜处理的芦柑PPO、POD增幅相对较小，其PPO、POD的活性均受到了较好的抑制，降低了芦柑在贮藏期间的褐变程度，减缓了芦柑自身产生与褐变有关的自由基产物的量，控制芦柑过早褐变。
　　 经过膜处理的芦柑，其SOD活性在整个贮藏期间下降较小，基本能够维持较平稳的水平。而空白组芦柑SOD活性先很快上升，而后又急剧下降，尤其在第40天到第60天时，下降幅度激增，超过了22％。因此经过膜处理的芦柑，SOD的活性也受到了很大的抑制，减少了芦柑自身产生与褐变和衰老有关的自由基产物的量，降低了芦柑在贮藏期间的褐变率、发病率、烂果率，显著提高的芦柑外观品质。
　　 KGM改性膜与对照膜在芦柑保鲜中的效果均比空白组好很多，但KGM改性膜的整体效果要优于未改性的对照膜，表明KGM与丙烯酰胺的结合，能够优化KGM膜的性能和实用效果。尤其是在果实抗病，减少果实腐烂率以及降低果实贮藏期间呼吸强度等方面的使用效果，KGM改性膜要明显好于对照膜，是塑料保鲜膜的理想替代品，其潜在的商业价值和经济效益十分可观，应用前景广阔。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 魔芋葡甘聚糖膜的研究进展

1.2.1 魔芋葡甘聚糖概述

1.2.2 魔芋葡甘聚糖的应用

1.2.3 魔芋葡甘聚糖改性膜的研究现状

1.3 丙烯酰胺简介

1.3.1 丙烯酰胺概述

1.3.2 丙烯酰胺的改性研究与应用

1.4 本研究的背景、意义及研究的主要内容

1.4.1 立题背景

1.4.2 本研究的意义

1.4.3 本研究的内容

第二章 魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺改性膜的研制

2.0 引言

2.1 材料与方法

2.1.1 主要原料与试剂

2.1.2 主要仪器与设备

2.1.3 魔芋精粉的纯化

2.1.4 改性魔芋葡甘聚糖膜的制备及其性能测试

2.1.5 不同影响因素对改性膜性能的影响

2.2 结果与分析

2.2.1 魔芋精粉的纯化

2.2.2 KGM/丙烯酰胺质量比对改性膜性能的影响

2.2.3 甘油用量对改性膜性能的影响

2.2.4 pH对改性膜性能的影响

2.2.5 反应时间对改性膜性能的影响

2.2.6 高锰酸钾浓度对改性膜性能的影响

2.3 魔芋葡甘聚糖改性膜最佳工艺条件的确定

2.3.1 正交试验对改性膜最佳工艺条件的优化

2.3.2 最佳工艺正交试验结果

2.4 小结

第三章 魔芋葡甘聚糖改性膜在芦柑保鲜中的应用研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 主要试剂

3.2.3 主要仪器与设备

3.2.4 果实处理

3.2.5 测定指标和方法

3.3 结果与分析

3.3.1 膜处理对芦柑贮藏期间果实失重率的影响

3.3.2 膜处理对果实烂果率的影响

3.3.3 膜处理对芦柑总酸含量的影响

3.3.4 膜处理对果实可溶性固形物的影响

3.3.5 膜处理对芦柑抗坏血酸(Vc)含量的影响

3.3.6 膜处理对果实呼吸强度的影响

3.3.7 膜处理对芦柑果皮中多酚氧化酶(PPO)活性的影响

3.3.8 膜处理对芦柑果皮中过氧化物酶(POD)活性的影响

3.3.9 膜处理对果皮中超氧化物歧化酶(SoD)活性的影响

3.4 讨论

第四章 结语与展望

4.1 本论文工作总结

4.1.1 魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺高分改性膜成膜工艺的研究

4.1.2 魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺高分子改性膜在芦柑保鲜中的应用研究

4.2 问题与展望

参考文献

致 谢