卤胺接枝聚乙烯醇纳米纤维膜制备及食品包装应用研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:junwen2009
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目前,微生物污染对食品安全造成的影响在世界范围内仍然普遍存在,致病性微生物对人类甚至公共健康卫生构成了极大的威胁。应对食源性致病微生物的危害,迫切需要采取一定的措施来抑制食品表面微生物的生长从而保证食品的品质安全。目前常用的方法是在食品中添加一定的防腐剂,虽然防腐剂可以在一定程度上抑制致病微生物的生长,但是防腐剂中含有的一些化学物质可能对人体健康有影响。通过将抗菌剂掺入聚合物基质制成抗菌食品包装材料,可以有效地杀死细菌并延长食品在储存和运输过程中的保存期限。传统的抗菌材料在实际使用过程中由于抗菌剂的不可逆消耗导致其抗菌效果不稳定,而卤胺类抗菌材料不仅杀菌速度快、效率高、杀菌效果稳定持久而且绿色安全,这些优点使其在抗菌食品包装领域具有更高的研究及使用价值。其中,卤胺纳米纤维材料更是受到了研究者的广泛关注,纳米纤维材料具有更大的比表面积可以增大材料与细菌的接触面积,从而提高杀菌效率。因此,开发应用于食品包装领域的绿色环保、抗菌性能优异且可再生的N-卤胺纳米纤维材料具有十分广阔的应用前景。
  本课题以成膜性好的聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体材料,以二羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲(DMDMH)为卤胺前驱体化合物以提供抗菌基团,结合静电纺丝技术及原位绿色合成法成功制备了抗菌性能优异的新型卤胺抗菌纳米纤维材料。整个制备过程对环境无害,并且DMDMH与PVA之间形成牢固的化学结合,为食品安全性提供稳定持久的保证。通过调控体系中DMDMH相对于PVA的含量,制备出不同DMDMH含量的N-卤胺/聚乙烯醇纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、泡点法孔径分析仪(PMI)等对不同纤维膜的形貌结构及孔径进行表征,通过有效氯含量测试,得出当DMDMH相对于PVA的含量为80wt%时,纤维膜的氯含量最高(4093ppm)。此外,所制备的纤维膜中纤维相互连接、高度交织形成多孔通道结构且具有优良的机械力学性能(拉伸应力为15MPa)和良好的润湿性能(静态接触角为54°)。
  以大肠杆菌为测试细菌,通过稀释平板计数法,对制备的N-卤胺/聚乙烯醇抗菌纳米纤维膜进行抗菌性能测试及食品包装应用研究。结果表明,制备的纤维膜仅在1min的接触时间内使细菌数量减少6个log,杀菌效率达到99.9999%。最后将制备的N-卤胺/聚乙烯醇抗菌纳米纤维膜用作抗菌衬垫对油桃进行抗菌包装,通过观察油桃的腐烂情况对纤维膜的抗菌效果进行评价。实验结果表明,在7天的储存期内,抗菌纳米纤维膜可以有效抑制油桃表面致腐微生物的生长并延长了油桃的储存时间。该N-卤胺/聚乙烯醇抗菌纳米纤维膜的成功制备,为开发新型可生物降解的纳米抗菌包装材料提供实践依据,推动其在食品抗菌包装领域的发展。
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