壳聚糖/尼泊金酯复合膜的性能与应用研究

摘要

随着社会的不断发展，人们越来越关注食品的质量安全以及生态环境保护，生物可降解包装材料的出现及发展在一定程度上缓解了环境污染问题。壳聚糖是符合食品安全要求的生物可降解包装材料，受到国内外学者的青睐。对羟基苯甲酸酯俗称尼泊金酯，是低毒、高效、广谱的食品防腐剂。将尼泊金酯添加进食品直接食用对人体健康存在安全隐患，而将其与可降解膜复合作为食品包装材料，既可以达到对食品的保鲜作用，又能够降低食用量。
　　本论文以壳聚糖为成膜基材，添加尼泊金酯类防腐剂，流延法制备复合膜，优化并确定最佳成膜工艺，测定复合膜性能，通过结构表征分析膜内各成分间的相互作用。研究复合膜中尼泊金酯类向异辛烷的释放规律，深入考察了将复合膜作为冷鲜肉衬垫包装的实际应用效果，主要结果如下：
　　（1）配制1.5 wt％的壳聚糖溶液（0.5 wt%乙酸溶液溶解），加入40 wt%甘油作为增塑剂，以尼泊金酯:吐温80=1:0.8（w:w），按照尼泊金酯相对于壳聚糖的质量分数，选择5 wt%、25 wt%、50 wt%、100 wt%四种尼泊金酯浓度，取120 mL膜液于自制成膜器中，50 ℃干燥12 h成膜。复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌实验表明其对金黄色葡萄球菌的抑制效果优于大肠杆菌（最大抑菌圈分别为10.8 mm和8.0 mm），复合膜中尼泊金酯浓度在5 wt%~25 wt%范围内具有较好抗菌性，浓度增高抗菌效果无显著提高。
　　（2）随着尼泊金酯浓度的增加，复合膜的透光性降低，颜色呈暗黄色。尼泊金酯浓度为5 wt%和25 wt%时，拉伸强度和断裂伸长率最大分别为37.0 MPa和55%；尼泊金酯浓度为5 wt%时水蒸气透过系数最低为7.5×10-14 g/(m2·s·Pa)，此浓度下复合膜具有良好的阻隔性和溶胀性。电镜扫描结果为，尼泊金酯浓度为5 wt%、25 wt%时复合膜表面结构相对平整，对优化膜性能有促进作用。
　　（3）选择高效液相色谱仪对复合膜中尼泊金酯类进行检测，得到复合膜中各类尼泊金酯的初始浓度。以异辛烷作为脂肪性食品模拟物，在4 ℃和25 ℃下研究不同浓度尼泊金酯复合膜中尼泊金酯类的释放规律，分析得出，复合膜中尼泊金酯类的释放率随时间不断增加，且随尼泊金酯类浓度的升高释放率降低。
　　（4）依据前三章的实验结果，选择5 wt%浓度的壳聚糖/尼泊金酯复合膜作为包装衬垫应用于冷鲜肉保鲜包装，通过菌落总数、pH值、挥发性盐基氮值、感官评价等指标对肉样进行评判。复合膜与肉样以1:1（20 cm2，20 g）接触时，肉样保鲜期相比对照组延长3天。在复合膜面积一定的情况下（40 cm2），对比三种肉样厚度（1 cm、2 cm、3 cm）包装形式对冷鲜肉保鲜效果的影响，3 cm厚度肉样综合保鲜期为5天，1 cm、2 cm厚度肉样的综合保鲜期为7天。综合考虑，壳聚糖/尼泊金酯复合膜与肉样以1:1接触面积和1~2 cm肉样厚度应用于冷鲜肉的保鲜包装具有明显优势。模拟真实包装，壳聚糖/尼泊金酯复合膜应用于冷鲜肉的包装中可以延长肉样4天保鲜期，从3天延长到7天（4 ℃）。

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1 绪论

1.1 生物可降解抗菌膜的研究状况

1.2 壳聚糖的研究进展

1.3 尼泊金酯的研究进展

1.4 可降解抗菌膜在冷鲜肉保鲜中的应用

1.5 选题背景和研究意义

1.6 课题主要研究内容

2 壳聚糖/尼泊金酯复合膜的制备及抗菌性能探究

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 不同尼泊金酯浓度对壳聚糖/尼泊金酯复合膜性能的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 壳聚糖/尼泊金酯复合膜中尼泊金酯的检测与释放研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 壳聚糖/尼泊金酯复合膜在冷鲜猪肉包装中的应用研究

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录1 尼泊金乙酯、尼泊金丙酯、尼泊金丁酯的紫外吸收曲线

附录2 4°C下尼泊金乙酯在异辛烷中的释放曲线

附录3 4°C下尼泊金丙酯在异辛烷中的释放曲线

附录4 25°C下尼泊金乙酯在异辛烷中的释放曲线

附录5 25°C下尼泊金丙酯在异辛烷中的释放曲线

附录6 复合膜的XRD图谱

附录7 冷鲜猪肉的感官评分

硕士期间发表的论文

致谢