论文部分内容阅读
随着时代发展、社会进步,传统的食品加工保藏方法,如使用化学防腐剂、高温杀菌、冷冻贮藏等技术受到了重大的冲击与挑战。一方面,抗菌包装作为一种新型食品包装方向,通过抗菌物质的缓释抑菌保持食品品质。另一方面,传统石油基食品包装材料造成的水源、空气和土壤污染日益严重。因此,开发可食性全降解抗菌食品包装材料成为响应环境友好型社会建设的重大需求。目前,国内外对抗菌包装材料的研究大多采用溶液流延法制膜。这种方法易于保留抗菌剂的活性。但制膜方式不连续、能耗高、效率低,难以大规模工业化生产。此外,国内外相关研究将抗菌剂添加到传统石油基塑料中,使用熔融挤出法制膜,这些薄膜同样会造成环境污染。而本课题通过对抗菌剂的筛选、负载以及在可食性食品包装材料中的应用潜力等问题进行了深入的研究后,选用ε-聚赖氨酸盐酸盐(ε-PL)为抗菌剂,直接加入复合的淀粉/明胶成膜基质中,采用高输送螺杆低温吹塑的生产工艺(≤120℃),最终制备了可食性抗菌膜。通过熔体流变、红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等手段探究了抗菌剂对膜理化性能的影响,并用抑菌圈法测定了薄膜的抗菌活性。进一步明确加工温度对薄膜各项性能的影响,并完成对新鲜面包的包装试验。主要研究结果如下:(1)ε-聚赖氨酸盐酸盐的添加量对复合膜性能产生显著的影响。流变分析和表征结果表明,ε-PL充当淀粉/明胶体系的增容剂,ε-PL的加入改善了连续相的流动性,使混合物的|η*|利好于加工,也使其表面截面更平滑。红外光谱(ATR-FTIR)和X-衍射(X-RD)分析表明,ε-PL添加量的增大,促进了淀粉分子塑化和有序晶型的转化,这使结晶度降低。力学测试结果印证了膜具有更好的柔韧性。另外,ε-PL添加量最高的S/G-4膜显示了最大的静态疏水角(WCA)(93.57°),以及最低水蒸气透过率(WV P)(2.47×10-10 g·m·m-2·s-1·Pa-1),这表明随着ε-PL的加入,膜表面网络平滑,亲水基团的取向发生改变,膜获得较高的水分阻隔能力。溶胀度(SD)和溶解度(WS)的提升表明薄膜对水分环境更具敏感性。由平板抑菌结果可以推论,抗菌活性随ε-PL的添加量的增加而显著提升。(2)不同吹塑温度对抗菌膜的结构与性能具有显著影响。流变行为分析表明,随着温度升高,S/G共混物|η*|值增加,这提高了吹塑过程中薄膜气泡的稳定性。电镜表征结果证实了淀粉在高温下充分糊化,淀粉颗粒展开,这增强了连续相空间网络的稳定。此外,随吹塑温度升高,力学性能获得整体的提升,当温度从110℃提高到140℃时,断裂伸长率提高了54%。XRD分析与耐水试验结果表明,淀粉的结晶区随着加工温度的升高而被强烈破坏,薄膜的水蒸气扩散性和渗透性更大。抑菌圈试验结果表明:较高的吹制温度导致暴露的羟基易与ε-PL引入的氨基形成更强的氢键作用力,对ε-PL的释放产生了负面效应。(3)包装试验证明了:淀粉/明胶抗菌膜在食品包装环境下可以发挥其抗菌作用,具有应用意义。其中PE与S/G的双层膜包装可以显著降低新鲜面包的失水失重问题,延缓其老化,保持了一定的质构特性。