基于纳米细菌纤维素复合膜的制备及其性能研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiyilang7879
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近年来,随着人们环保意识及健康消费意识的增强,合成包装材料引起的环境及食品安全问题受到越来越多的关注。因此,生物可降解包装膜甚至活性包装膜逐渐发展起来。目前,用于制备生物膜的材料主要有蛋白质、多糖和脂类,但是基于这些材料的包装膜普遍存在机械性能差、热稳定性和防潮能力差等问题,不能满足消费者的使用需求。为了改善这些不足,许多机械性能佳的物质被加入到这些天然基质中制成复合膜。此外,食品在生产、运输、储存和销售过程中,由于受到外界条件的影响,容易产生氧化、维生素损失、出现异味、质地变化和微生物污染等问题,为了解决这些问题人们会在食品中加入一定量的活性物质,但是部分活性物质容易与食品组分发生反应或者本身带有不愉快的味道或者气味,从而影响食品的感官品质,而将这些活性物质纳入天然基质中制成活性包装膜则很好地解决了这一问题。本研究以纳米细菌纤维素(BC)为强化剂,将不同剂量的BC加入荞麦酒糟蛋白质和壳聚糖(CH)-表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)基质中,以期改善荞麦酒糟蛋白膜和CH-EGCG抗氧化活性膜的机械性能、热稳定性以及防潮能力,并减缓CH-EGCG活性膜中EGCG的释放。利用流变仪分析成膜溶液的粘弹性,场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、质构仪等对膜的性能进行分析,筛选出效果最理想的复合膜。得到以下主要研究结果:(1)纳米BC作为强化剂,利用酿酒副产物—荞麦酒糟蛋白质为基质,制备了复合膜,SEM结果表明BC与荞麦酒糟蛋白质有很好的相容性且赋予了复合膜刚性;DSC结果表明BC能提高复合膜的热稳定性;流变结果表明加入BC后,成膜溶液从典型的牛顿流体转变为非牛顿流体;FTIR结果显示加入BC后,主要官能团对应的吸收峰的波数都降低了。(2)FTIR和流变结果都说明了蛋白质基质与纳米BC之间形成了氢键相互作用。因此,当在荞麦酒糟蛋白质中加入1.1%、1.6%、1.8%、2.0%BC,均能起到改善膜的物理特性和机械性能的作用。BC的添加量越大,蛋白膜的含水量(MC)、水溶解性(WS)和水蒸气透过率(WVP)越低,机械性能越好,添加1.8%和2.0%BC复合膜的拉伸力(TS)达到14.98 MPa和15.03 MPa,显著高于纯蛋白膜(4.26 MPa)。(3)在含有15%、30%EGCG的CH基质中加入不同剂量(5%、10%)的纳米BC制备一种新型的抗氧化活性膜,SEM结果表明BC与CH基质有很好的相容性;DSC结果表明BC能改善由EGCG引起的热不稳定问题;FTIR结果说明BC、CH、EGCG之间能形成氢键相互作用。(4)EGCG对活性膜的水溶解性(WS)、拉伸力(TS)和断裂伸长率(EAB)产生负面影响,但是,添加纳米BC能将WS从26.54%显著降低至20.80%,将TS从18.71MPa显著提高至44.17 MPa,将EAB从2.72%显著提升至7.34%。(5)添加纳米BC能减缓EGCG从CH膜中释放的速率,其中CH-BC5-EGCG30的释放速率最低约为12%,且ABTS自由基清除能力较强。
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