红枣核纤维素纳米晶及其Pickering乳液抑菌薄膜的制备及性能研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cao240
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新疆红枣加工过程中每年产生大约20万吨的加工废弃物:红枣核,其中富含大量的纤维成分,可用于提取纤维素纳米晶体(CNCs)。CNCs可作为固体颗粒稳定Pickering乳液以实现对精油的包埋运载,从而克服精油在使用过程中易挥发、亲水性差等问题,使精油更好的负载入复合薄膜中,发挥其抑菌作用。基于此,本研究以红枣核为原料提取纤维素纳米晶体,并将其作为固体颗粒稳定百里香精油制备Pickering乳液复合薄膜,同时验证复合薄膜对白斑狗鱼贮藏过程中的抑菌保鲜作用。研究的主要内容和结果如下:(1)通过索氏抽提脱蜡、碱处理、漂白和硫酸水解从红枣核中提取CNCs。扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)以及纤维的化学成分分析结果表明,分级纯化有效的去除了枣核中的木质素和半纤维素。透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)的结果表明CNCs呈现棒状,长度为205.7±52.4 nm,具有高的长径比(20.5)。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和水接触角(WAC)分析了纤维的性能。随着分级纯化的进行,纤维的结晶度升高,CNCs的结晶度为(72.36%),热稳定性好(>200°C),并且酸水解未破坏纤维素的Iβ晶体结构。CNCs的水悬浮液的zeta(ζ)电位为-23.72±1.7 m V,略有团聚,CNCs粉末具有较高的亲水性,表明红枣核CNCs可作为纳米复合材料的增强材料。(2)以CNCs为固体颗粒稳定百里香精油制备Pickering乳液,将乳液负载入变性木薯淀粉/聚乙烯醇(PVA)基薄膜中。研究了乳液的粒径、电位以及薄膜的结构和性能。结果表明,乳液的粒径随着CNCs浓度的增大而减小,随着百里香精油比例的增大而增大。在1%的CNCs浓度下,百里香精油占比15%时(1-15%),乳液具有相对较低的粒径(1154.7±16.5 nm)和最低的电位(-43.2±1.1 m V),表明此条件下的乳液具有良好的稳定性。在1-15%条件下制备的乳液薄膜具有相对较好的机械性能和较为致密的微观结构。乳液的加入使薄膜的水蒸气透过率(WVP)显著降低(p<0.05),薄膜的结晶度降低,热稳定性略有下降,但复合膜表现出较为优异的紫外线阻隔能力。(3)研究了不同百里香精油Pickering乳液的添加量对变性木薯淀粉/PVA复合膜结构和性能的影响,验证了薄膜在白斑狗鱼贮藏过程中的抑菌性能。结果表明,随着乳液添加量增加到20%,复合薄膜的拉伸强度从17.59 MPa显著降低至12.71 MPa(p<0.05),但薄膜仍表现出较好的断裂伸长率和WVP。复合薄膜表面粗糙、结构致密,显示出与空白薄膜近似的热稳定性和优异的紫外线阻隔能力。随着复合薄膜中乳液添加量的增加,对白斑狗鱼贮藏过程中的抑菌作用更加明显。添加20%Pickering乳液的薄膜使4℃下贮藏的白斑狗鱼在10 d时的菌落总数仍保持在可接受范围内(<6 log CFU/g),表明复合薄膜可以将4℃下贮藏下的白斑狗鱼保质期延长至10 d。综上表明,负载百里香精油Pickering乳液的变性木薯淀粉/PVA薄膜在作为鱼肉抑菌包装方面拥有巨大潜力。
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