【摘 要】
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乙烯是水果和蔬菜的天然催熟剂,在食品和农业领域应用十分广泛,但其通常用钢瓶进行贮存和运输,存在泄露和爆炸等风险,且不具缓释效果。课题以不同醇诱导V型结晶淀粉为载体附载乙烯气体,研究不同分子结构与乙烯附载量的关系,揭示乙烯附载机制,并研究络合物中乙烯气体的缓释性能及在不同温度、相对湿度条件下乙烯的释放规律。研究结果对开发新型乙烯气体附载材料具有理论指导意义。以普通马铃薯淀粉为原料,采用甲醇、乙醇、正
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乙烯是水果和蔬菜的天然催熟剂,在食品和农业领域应用十分广泛,但其通常用钢瓶进行贮存和运输,存在泄露和爆炸等风险,且不具缓释效果。课题以不同醇诱导V型结晶淀粉为载体附载乙烯气体,研究不同分子结构与乙烯附载量的关系,揭示乙烯附载机制,并研究络合物中乙烯气体的缓释性能及在不同温度、相对湿度条件下乙烯的释放规律。研究结果对开发新型乙烯气体附载材料具有理论指导意义。以普通马铃薯淀粉为原料,采用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇及叔丁醇诱导制备具有不同单螺旋含量(6.3525.31%)和空腔大小(V6及V7)的V型结晶淀粉。通过固相吸附法附载乙烯气体,傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证明V型结晶淀粉和乙烯之间形成了复合物,乙烯附载质量分数遵循正丙醇(13.46%)>异丙醇(13.26%)>乙醇(11.86%)>叔丁醇(9.28%)>甲醇(6.66%)的规律。释放动力学研究表明,在不同温、湿度条件下,乙烯释放速率随着温、湿度的升高而加快。利用Avrami’s方程拟合可知,不同温度下,复合物中乙烯释放符合扩散限制模型;不同相对湿度下,乙烯的释放则符合一级动力学模型。叔丁醇制备的V型结晶淀粉-乙烯复合物具有最好的控制释放特性,但乙烯附载率较低,这是由于叔丁醇占据了一部分淀粉单螺旋空腔且结合较为稳定,产生的空间位阻作用使乙烯附载率降低且释放速率变缓。乙醇制备的V型结晶淀粉-乙烯复合物具有较好的乙烯附载率和控制释放特性,故选其作为后续研究对象。为进一步提高乙烯的附载率并实现缓慢释放,以乙醇诱导制备的V型结晶淀粉为原料,分别与丁酸、辛酸及月桂酸进行复合,并将未稳定复合的脂肪酸用乙醇除去。顶空气相色谱结果显示,移除脂肪酸后复合物中乙烯的附载率提高约23%(w/w)。饱和脂肪酸长碳链通过淀粉颗粒表面裂缝进入淀粉颗粒中,扫描电镜图片证明淀粉颗粒发生了膨胀,13C核磁光谱证明脂肪酸未与淀粉形成Ⅰ型或Ⅱ型复合物。乙醇移除脂肪酸后淀粉颗粒中乙烯结合位点增多,从而乙烯的附载率提高。复合物中乙烯气体的释放动力学研究显示,不同温度条件下复合物中的乙烯气体从固相扩散到气相,而不同相对湿度条件下则对乙烯的释放动力学具有显著影响。不同温度贮藏环境下,丁酸、辛酸及月桂酸制备V型结晶淀粉-乙烯复合物,由于脂肪酸包裹在淀粉颗粒表面,有助于提高乙烯气体的控制释放特性。
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