论文部分内容阅读
淀粉作为一种天然可再生资源,由于其来源丰富、绿色安全、生物可降解等特点,在食品包装材料领域日益受到人们的关注,具有良好的发展前景,性能卓越的淀粉基材料的相关研究已成为当前国内外研究热点。本课题利用酶解脱支和醚化改性的方式获得了淀粉基材料,并以此为基材制备了淀粉膜,在此基础上添加其他助剂逐渐提升淀粉膜材料的性能,初步探讨相关机理,为日后淀粉基材料的发展及相关应用研究提供了理论指导。首先,通过普鲁兰酶酶解脱支或羟丙基醚化改性的方式制备淀粉基材料,并对其理化性质进行分析。与原淀粉基材料相比,酶解脱支淀粉基材料的直链淀粉含量由20.8%提升至58.3%,淀粉颗粒遭到严重破坏,糊化温度升高,分子量和结晶度降低;醚化淀粉基材料摩尔取代度为0.20,其颗粒形貌改变,分子量降低,糊化温度和结晶度也降低;酶解脱支-醚化淀粉基材料摩尔取代度为0.17,其直链淀粉含量提高至61.8%,颗粒破坏严重,分子量下降最为显著,糊化温度升高,结晶度降低。其次,以不同淀粉基材料为基材,甘油为增塑剂制备淀粉膜。与原淀粉膜相比,酶解脱支淀粉膜阻隔性能得到了提升,水蒸气透过系数降低了15.2%,热稳定性增加,表面较为光滑,但材料机械性能差,其断裂伸长率仅为8.4%;醚化淀粉膜表面致密平滑,断裂伸长率提高了2倍多,但抗拉强度降低了39.4%,其阻隔性能和热稳定性也较差。直链淀粉含量的提高有利于形成结构致密的淀粉膜,而羟丙基基团会起到内部增塑剂的作用,在两者共同的影响下,酶解脱支-醚化淀粉膜具有较好的性能,其抗拉强度提高了52.5%,断裂伸长率降低了33.0%,水蒸气透过系数降低了8.7%,阻氧性能和热稳定性也得到了一定改善。再次,在上述酶解脱支-醚化淀粉膜的基础上,添加柠檬酸以进一步改善材料性能,尤其是阻水性能,并分析其结构特征。当淀粉基材料浓度为3%,甘油含量为30%,料液温度为95oC,柠檬酸含量为10%时,制备的复合改性淀粉膜材料性能较好,此时淀粉膜的抗拉强度为4.11 MPa,断裂伸长率为38.1%,提高了45.2%,水蒸气透过系数为0.51 g·mm/(m~2·h·kPa),降低了39.3%。结构分析结果表明其具有较为开放的交联网络结构,淀粉链优先与柠檬酸与甘油形成的酯结合,此外柠檬酸的水解作用会导致体系网络结构减弱。最后,在上述复合改性淀粉膜的基础上,添加抗菌剂纳米ZnO-壳聚糖以提升材料的抑菌性能。纳米抗菌剂中壳聚糖成分约占43.2%,ZnO约占56.8%,其具有良好的抑菌效果。纳米ZnO-壳聚糖可与淀粉体系产生相互作用,浓度过高时自身会出现团聚现象,从而对淀粉膜其他性质也造成了一定影响。当纳米Zn O-壳聚糖添加量为3%,制备的抗菌淀粉复合膜材料性能较好,此时淀粉膜的抗拉强度为12.79 MPa,增加了2倍多,断裂伸长率为21.4%,水蒸气透过系数进一步降低,为0.46 g·mm/(m~2·h·kPa),阻氧能力也得到了增强,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为55.1%和91.2%。