壳聚糖/茶多酚涂覆无纺布制备活性包装材料的研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:luijia2006
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随着生活质量的提高和食品在生产、流通、贮存和消费方式等环节的多元化,消费者对食品本身的质量、包装的安全保鲜、风味和方便食用等要素有了更高的要求。因此各国都在加快节奏进行食品包装新材料、新技术的研究和开发,而活性包装正因为它特有的优势(不仅是产品与外界环境的屏障,而且结合了先进的食品包装和材料科学技术,最大限度地保持了包装食品的质量。)成为国内外研究的一大趋势。目前,国内外学者在以塑料薄膜为基材开发活性包装材料方面做了大量的研究,其中主要以抑菌活性包装材料为主,而对抗氧化活性包装材料的研究相对较少,并且活性包装新材料在我国商品包装中的应用尚未普及。而且在研究活性包装材料时通常选择的基材是塑料薄膜、可食性材料、纸等,而选择价格低廉、性能优异、绿化环保适应性广的无纺布鲜有报道,因此对壳聚糖/茶多酚涂覆无纺布这一新型活性包装材料(综合考虑抑菌、抗氧化、机械强度等性能指标,研制具有抗氧化、抑菌等复合化活性功能的包装材料,全面抑制食品腐败,延长食品货架期,增强材料的机械性能,使其更广泛的被应用到实际生活中)的制备和性能研究也依旧是崭新的研究课题。在本论文中,阶段一,对活性包装基材疏水的聚丙烯无纺布进行表面亲水改性,提高基材的亲水性能使其方便与壳聚糖和茶多酚更牢固的结合。本阶段借鉴并改进了硫酸和三氯化铁形成的腐蚀液对基材的亲水改性方案,实验以吸水率和接触角为亲水性能的评价依据,并通过对改性前后基材的亲水性能、力学性能、阻隔性能进行比较。实验结果表明,改性后的基材吸水率变大、接触角变小即基材的亲水性有明显提高,亲水改性前后的力学性能无明显变化,阻隔性能稍有减弱。另外扫描电镜测试(SEM:Scanning Electron Microscopy)表明,改性前的聚丙烯无纺布的表面相对光滑,而改性后的表面出现明显的刻蚀和凹状沉积物,更适应壳聚糖和茶多酚的附着。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR:fourier infrared spectrometer)分析可知,腐蚀液对基材作用后引入了亲水基团羟基(-OH),进一步解释了基材亲水改善的原因。综合可见,基材的亲水改性在改善亲水性的同时并没有削弱无纺布的其他优异性能。阶段二,利用浸渍摇床摇动的方法制备壳聚糖和聚丙烯无纺布的复合材料,并通过亲水性测试、FTIR、TAG、SEM、抗张强度测试、阻隔性测试等表征手段来研究壳聚糖的添加量(0%、1%、1.5%、2%、2.5%)对材料的性能影响情况,结果表明壳聚糖的含量对复合材料的性能有着明显的影响。详细来说,亲水性能随着壳聚糖含量的增加而变好(接触角从0%壳聚糖时的64.25°改善到2.5%壳聚糖时的35.23°);与空白对照相比,壳聚糖的加入其抗张强度由1.05 KN/m下降到0.85 KN/m,然后随着壳聚糖含量先上升再下降,在1.5%时抗张强度最大为0.99 KN/m;阻隔性能也随着壳聚糖含量的升高在增强;扫描电镜显示,随着壳聚糖含量增加复合材料表面形成了均匀的涂层,平滑度得到明显改善,同时解释了材料阻隔性提高的原因。综合各种性能结果分析得到,当壳聚糖含量在1.5%时,复合材料综合性能最佳。阶段三,利用浸渍涂覆法在恒温恒湿条件下制备壳聚糖/茶多酚/无纺布活性包装材料,壳聚糖含量固定,改变茶多酚的含量(0%、1%、1.5%、2%)。然后对材料的结合牢度进行测试,获得茶多酚的添加量对混合液对无纺布的复合程度的影响;之后对其进行抗氧化性、力学性、热稳定性、阻隔性等测试,分析比较茶多酚的添加量对材料的性能的影响,与此同时结合SEM、FTIR、TAG等手段分析壳聚糖/茶多酚的配比不同对材料性能影响的原因。最后对此材料的活性进行测试,即对杨梅进行保鲜测试,对大肠杆菌进行抑菌性测试,比较茶多酚的含量对活性包装的保鲜性、抑菌性的影响。结果表明:茶多酚的含量对活性包装材料的性能有明显影响,具体如下:随着茶多酚含量增加抗氧化性提高显著,当茶多酚含量到1.5%后自由基清除率趋于平缓;材料的透气率和孔径都变小,阻隔性提高;材料的抗张指数下降;FTIR可知壳聚糖的添加引入新的亲水基团-OH、-NH2,而茶多酚的加入无新的吸收峰出现,以分散吸附的形式存在,无成键反应,但提高了壳聚糖与基材的相容性;杨梅保鲜实验表明,材料保鲜效果明显,杨梅在室温条件下的保鲜期从4d延长至8到10 d;抑菌性较好,当茶多酚含量为1.5%,抑菌率最高为99.1%。综合得出,当茶多酚和壳聚糖的含量均为1.5%时活性包装材料的综合性能最佳。
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