大豆蛋白交联玉米淀粉/Nano-TiO2包装膜的制备及圣女果保鲜应用

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:peterwei2009
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大豆分离蛋白膜是一种可降解的“绿色包装材料”,在众多天然高分子膜材料中展现出独特的优势。但是,大豆分离蛋白膜由于自身的机械阻隔性能不佳等缺点使其在食品包装领域中受到极大的局限。因此考虑向膜中添加其他物质来改善复合膜的性能。用交联方式改性的玉米淀粉制成的复合膜,其综合性能表现优良。并且玉米淀粉成品低易获取,与大豆分离蛋白混合制成膜,各大分子之间能够结合良好,比单纯的蛋白膜性能虽有所提高,但还有提升空间。其性能还可以通过添加纳米材料进一步改善。当纳米二氧化钛(Nano-TiO2)掺入包装材料时,它们提高包装膜的综合性能的同时将提供对食源性微生物的抑制。因此在大豆分离蛋白膜中添加改性玉米淀粉和Nano-TiO2,能有效的提高复合膜的综合性能,并且使其在保鲜应用中显著提升对果蔬的保鲜能力,延长食品的货架期。本课题主要研究了以环氧氯丙烷(EPI)为交联剂对玉米淀粉(CS)的改性以及添加改性玉米淀粉(MCS)、Nano-TiO2的大豆分离蛋白包装膜的机械性能、阻隔性能、微观性能及其在食品包装中的实际应用。通过单因素试验和正交试验制备改性玉米淀粉。然后通过单因素分析和响应面优化试验制备大豆分离蛋白复合膜,并对其进行性能测定及微观表征分析。测定纯大豆分离蛋白膜和试验所制备的大豆分离蛋白复合膜对圣女果保鲜中样品感官特性、失重率、硬度、可溶性固形物含量以及抗坏血酸(VC)含量的变化,判断其保鲜效果。研究的主要工作和结果如下:(1)研究了EPI添加量、NaOH添加量、反应时间和反应温度对MCS性能的影响。得到各个因素的影响大小关系为:EPI添加量>NaOH添加量>反应温度>反应时间。制备MCS的最佳参数是:EPI添加量2.0 mL、NaOH添加量0.6 g、反应温度30℃、反应时间8 h。(2)将大豆分离蛋白复合膜的拉伸强度(TS)、断裂伸长率(EB)、水蒸气透过率(WVP)、氧气透过率、二氧化碳透过率以及水溶性(WS)作为检测指标,通过对复合膜综合评分的计算,确定大豆分离蛋白(SPI)添加量、MCS添加量、Nano-TiO2添加量以及甘油添加量等四个单因素对复合膜性能的影响。以综合评分为评价标准,通过响应面优化试验确定影响膜性能的各个因素的大小关系为:SPI添加量>MCS添加量>纳米TiO2添加量>甘油添加量;得到SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜的最佳成膜参数为:SPI添加量3.601 g/100 mL、MCS添加量2.000g/100 mL、纳米TiO2添加量0.077 g以及甘油添加量1.050 g/100 mL。按模型预测的最佳组分条件重复试验3次,得到SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜的TS为(11.64±0.187)MPa,EB为(38.14±1.064)%,氧气透过率为(5.68±0.034)mg·m-2·h-1,二氧化碳透过率为(7.65±0.093)mg·m-2·h-1,WVP为(3.94±0.045)gmm/m2d·kPa,WS为(24±0.153)%,综合评分为0.761±0.008。在此基础上建立了大豆分离蛋白复合膜综合评分与复合膜成分:SPI添加量、MCS添加量、Nano-TiO2添加量以及甘油添加量对应的编码值的回归模型如下:K=0.75+0.059A+0.0006667B+0.025C+0.024D+0.008500AB-0.012AC-0.021AD-0.009BC-0.014BD-0.065CD-0.14A2-0.13B2-0.11C2-0.077D2(3)研究了六组复合膜(A:纯SPI膜、B:SPI/CS复合膜、C:SPI/MCS复合膜、D:SPI/Nano-TiO2复合膜、E:SPI/CS/Nano-TiO2复合膜、F:SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜)的性能对比及微观结构表征。MCS和Nano-TiO2分子在SPI复合膜基质中与SPI分子之间发生了化学反应,改变了复合膜中分子间的相互作用。SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜的表面性能以及阻光性能要优于其他五组复合膜,说明成膜基质中各个组分之间的相容性较好;就复合膜的疏水性能来讲,SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜的疏水性能最强,说明MCS和Nano-TiO2分子的加入使得SPI复合膜中分子之间相互作用增强,复合膜结构更加致密,性能更佳。(4)研究了纯SPI膜与SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜在圣女果保鲜中的应用研究。结果表明,SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜在对圣女果保藏期间起到了明显的保鲜作用。相较于纯SPI膜包装的样品,SPI/MCS/Nano-TiO2复合膜包装的样品在贮藏18天后感官评分、失重率、硬度、可溶性固形物含量(SSC)、VC含量均优于纯SPI膜,保鲜效果较好。
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