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随着化工类塑料薄膜的不断使用,带来环境污染的同时损害人类健康,因此寻找可降解、安全无毒的生物材料取代化工制品,制备出可食用膜成为当下的研究热点。当前,卡拉胶主要用于食品添加剂,综合利用程度不高。为扩大应用价值,利用其可降解、无毒无害和成膜特性,制备出可食用卡拉胶基薄膜。本文综述了卡拉胶的研究概况、研究了常温碱法预处理卡帕藻提取卡拉胶的最佳工艺、卡拉胶复合膜的制备及其在鲜切水果保鲜储藏中的应用。本研究旨在为卡帕藻中卡拉胶的生产及其可食用膜开发利用提供一定的实验依据和科学参考。主要研究内容如下:
(1)研究了常温碱法预处理长心卡帕藻提取卡拉胶工艺技术。在单因素实验的基础上采用Box-Benhnken中心组合实验,以KOH浓度、碱处理时间和碱处理温度为影响因素,以卡拉胶凝胶强度和产率为响应值建立二次回归方程,通过响应面分析得到常温碱处理长心卡帕藻提取卡拉胶的最佳工艺。实验结果表明最佳碱处理工艺为碱液浓度24%、浸泡时间3.5d、浸泡温度25℃,此条件下,得出卡拉胶凝胶强度为975±10g·cm-2,产率为45.44±1.2%。
(2)研究增塑剂和蜂蜡添加量对卡拉胶可食用膜综合性能的影响,研制出卡拉胶基可食用膜。以卡拉胶为成膜物质,以甘油、山梨醇及丙二醇为增塑剂塑化制备卡拉胶基多糖可食用薄膜,研究了不同增塑剂和添加量对卡拉胶薄膜机械性能(拉伸强度TS、断裂伸长率EAB)、水蒸气透过性(WVP)、厚度、透明度、色差及溶解度的影响。结果表明,选择1%添加量的甘油作为卡拉胶膜的最佳塑化剂,此时薄膜的TS为26.98MPa,EAB为49.60%,WVP为8.12g·mm·m-2·d-1·kPa-1。由于卡拉胶及增塑剂都具有亲水性,故阻水性能较差,为进一步提高卡拉胶薄膜的阻湿性能,研究了蜂蜡-卡拉胶复合膜的综合性能。结果表明,添加0.4%蜂蜡作为最佳添加量,此时复合膜TS为34.65MPa,EAB为42.80%,WVP为6.02g·mm·m-2·d-1·kPa-1,溶解度97.46%。综合结果表明,卡拉胶基薄膜的最佳工艺参数为:卡拉胶2%、甘油1%、、蜂蜡0.4%和吐温(80)0.5%,制备出的卡拉胶复合膜,具有优良的力学性能、阻湿性能和降解性能。
(3)研究了卡拉胶复合薄膜在鲜切水果储存保鲜中的应用。以山梨酸钾作为抗菌剂,研究山梨酸钾-复合膜的抑菌效果,对鲜切水果色泽、失水率、硬度、及腐败程度的影响。结果表明,山梨酸钾-复合膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和巨大芽孢杆菌均有抑制作用;0.07%山梨酸钾-卡拉胶复合膜密封的鲜切水果在4℃下储藏期可达4天以上,有效延长鲜切水果的保藏期。
(1)研究了常温碱法预处理长心卡帕藻提取卡拉胶工艺技术。在单因素实验的基础上采用Box-Benhnken中心组合实验,以KOH浓度、碱处理时间和碱处理温度为影响因素,以卡拉胶凝胶强度和产率为响应值建立二次回归方程,通过响应面分析得到常温碱处理长心卡帕藻提取卡拉胶的最佳工艺。实验结果表明最佳碱处理工艺为碱液浓度24%、浸泡时间3.5d、浸泡温度25℃,此条件下,得出卡拉胶凝胶强度为975±10g·cm-2,产率为45.44±1.2%。
(2)研究增塑剂和蜂蜡添加量对卡拉胶可食用膜综合性能的影响,研制出卡拉胶基可食用膜。以卡拉胶为成膜物质,以甘油、山梨醇及丙二醇为增塑剂塑化制备卡拉胶基多糖可食用薄膜,研究了不同增塑剂和添加量对卡拉胶薄膜机械性能(拉伸强度TS、断裂伸长率EAB)、水蒸气透过性(WVP)、厚度、透明度、色差及溶解度的影响。结果表明,选择1%添加量的甘油作为卡拉胶膜的最佳塑化剂,此时薄膜的TS为26.98MPa,EAB为49.60%,WVP为8.12g·mm·m-2·d-1·kPa-1。由于卡拉胶及增塑剂都具有亲水性,故阻水性能较差,为进一步提高卡拉胶薄膜的阻湿性能,研究了蜂蜡-卡拉胶复合膜的综合性能。结果表明,添加0.4%蜂蜡作为最佳添加量,此时复合膜TS为34.65MPa,EAB为42.80%,WVP为6.02g·mm·m-2·d-1·kPa-1,溶解度97.46%。综合结果表明,卡拉胶基薄膜的最佳工艺参数为:卡拉胶2%、甘油1%、、蜂蜡0.4%和吐温(80)0.5%,制备出的卡拉胶复合膜,具有优良的力学性能、阻湿性能和降解性能。
(3)研究了卡拉胶复合薄膜在鲜切水果储存保鲜中的应用。以山梨酸钾作为抗菌剂,研究山梨酸钾-复合膜的抑菌效果,对鲜切水果色泽、失水率、硬度、及腐败程度的影响。结果表明,山梨酸钾-复合膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和巨大芽孢杆菌均有抑制作用;0.07%山梨酸钾-卡拉胶复合膜密封的鲜切水果在4℃下储藏期可达4天以上,有效延长鲜切水果的保藏期。