静电纺丝包装材料的制备与研究

摘要

纳米纤维一直以来都受到广大行业人士的关注，随着对纳米材料的深入研究，由纳米纤维组成的抗菌材料已成为食品包装材料的新趋势。静电纺丝作为一种可以直接持续制备纳米纤维的高效办法，就是利用聚合物溶液或熔体在高压电场的作用下，形成喷射流制备超细纳米纤维。与传统的纺丝方法相比较，静电纺丝具有原材料丰富、过程简单、条件温和等优点。
　　本文将聚乙烯醇(PVA)、百里香精油(TEO)、吐温80(Tween80)以一定比例混合，通过静电纺丝方法制备出了抗菌纳米纤维膜，并对其性能进行了研究。首先利用静电纺丝制备不同质量浓度4％-10％的聚乙烯醇(PVA)纳米纤维，借助扫描电镜(SEM)对所制备的纳米纤维形貌进行分析后，选取纺丝过程最稳定、形态结构良好的纤维，此时PVA的质量浓度为8％。
　　将8％聚乙烯醇和不同浓度百里香精油混合后的乳液进行静电纺丝，分析不同工艺条件对纤维性能的影响。结果表明，聚乙烯醇溶液浓度为8％，百里香精油和吐温80体积比为4∶1，水相和油相体积比为9∶1，采用8号针头，纺丝电压18kV，喷射速率0.6ml/h，接收距离12cm时，通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测出纤维直径粗细均匀、光滑并且具有核-壳结构。
　　本文采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对百里香精油和抑菌成分进行了分析。测试结果表明，静电纺纳米纤维膜有效抑制了精油的突释。之后对静电纺的纳米纤维膜进行抗菌测试，从抑菌圈直径分析来看，静电纺纳米纤维膜可以很好地抑制青霉、灰霉、大肠杆菌、金黄葡萄球菌的生长繁殖。比较得出，静电纺纳米纤维膜的抑菌效果优于乳液流延膜。
　　最后将静电纺纳米纤维膜制成抗菌衬垫应用于圣女果保鲜包装，以感官品质、失重率、腐烂率、可溶性固形物含量、总酸含量、Vc含量作为保鲜指标。实验结果表明，在贮藏期16天内，采用静电纺纳米纤维膜抗菌衬垫作为包装材料可以有效抑制圣女果致腐微生物的生长，显著延缓圣女果中水分、可溶性固性物、总酸和Vc等营养成分的减少。
　　本论文采用传统静电纺丝技术，成功制备出具有核-壳结构的抗菌纳米纤维膜，实现了对百里香精油的有效包裹，为解决精油的突释问题提供了新途径。同时，拓宽了百里香精油的应用，有望在食品或药品包装领域有更广阔的前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 纳米纤维

1．1．1 纳米纤维的定义

1．1．2 纳米纤维的制备方法

1．2 静电纺丝

1．2．1 静电纺丝原理及装置

1．2．2 静电纺丝的参数影响

1．2．3 静电纺丝的方法

1．2．4 静电纺丝的发展及国内外研究现状

1．3 抗菌包装材料

1．3．1 抗菌包装的形式

1．3．2 抗菌剂的种类

1．4 乳状液

1．4．1 乳状液的定义和分类

1．4．2 乳状液的制备

1．5．1 聚乙烯醇

1．5．2 植物精油

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究意义

2 材料与方法

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 O／W型乳液的制备

2．2．2 O／W型乳液的黏度测试

2．2．3 O／W型乳液的电导率测试

2．2．4 O／W型乳液的粒径测试(DLS)

2．2．5 乳液静电纺纳米纤维膜的制备

2．2．6 乳液静电纺纳米纤维膜的结构表征

2．2．7 乳液静电纺纳米纤维膜的释放性能测试

2．2．8 乳液静电纺纳米纤维膜的抗菌性能测试

2．2．9 乳液静电纺纳米纤维膜对圣女果的保鲜试验

3 结果与讨论

3．1．1 聚乙烯醇浓度对纤维形貌结构的影响

3．1．2 不同浓度纺丝液的物理性质

3．1．3 水相、油相体积比对纤维形貌结构的影响

3．2 静电纺丝工艺参数对纤维形貌结构的影晌

3．2．1 纺丝电压对纤维形貌结构的影响

3．2．2 喷射速率对纤维形貌结构的影响

3．2．3 接收距离对纤维形貌结构的影响

3．2．4 喷射针头直径对纤维形貌结构的影响

3．3 乳液静电纺纳米纤维核-壳结构分析

3．4 乳液静电纺纳米纤维膜精油释放性能分析

3．5 乳液静电纺纳米纤维膜的抑菌实验

3．6 不同包装情况对圣女果的保鲜影响

3．6．1 不同包装情况对圣女果感官品质的影响

3．6．2 不同包装情况对圣女果失重率的影响

3．6．3 不同包装情况对圣女果腐烂率的影响

3．6．4 不同包装情况对圣女果可溶性固形物含量的影响

3．6．5 不同包装情况对圣女果总酸含量的影响

3．6．6 不同包装情况对圣女果Vc含量的影响

4 结论

4．1 结论

4．2 创新点

5 展望

6 参考文献

7 论文发表情况

8 致谢