壳聚糖/纳米二氧化钛抗菌保鲜膜的研制及性能研究

摘要

随着生活水平的提高，消费者对食品的品质、营养、新鲜等方面的要求越来越高。微生物的生长繁殖不仅是造成产品腐烂变质的重要原因，而且部分微生物还会对人体造成很大的危害。抗菌材料能杀死或抑制食品在加工、储运和处理过程中存留于表面的微生物，延长食品的货架期和安全性。本文将纳米二氧化钛(TiO2)添加在壳聚糖溶液中用流延的方法制得壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜，通过筛选得到成膜的最优工艺参数；比较分析了壳聚糖膜与壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜在感官性能、力学性能、透湿和透气性能及抗菌性能等方面的差异；并用其保鲜水果，比较分析了壳聚糖膜与壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜的保鲜效果，制得了具有良好湿态机械强度和广谱、强效、持久抑菌性能的新型绿色可食性抗菌保鲜膜。 第一部分：壳聚糖膜的制备和性能。 分别制备不同壳聚糖溶液浓度(0.5％，1％，1.5％，2％，2.5％)、不同干燥条件(室温自然干燥96h，20℃干燥箱干燥48h，40℃干燥箱干燥24h，60℃2干燥箱干燥12h，80℃干燥箱干燥6h)和丙三醇(甘油)不同添加量(0％，0.4％，0.8％)的壳聚糖膜，通过比较分析不同条件下制得的壳聚糖膜的感官性能、力学性能和透湿和透气性能，综合考虑水果保鲜对保鲜膜性能的要求，挑选出壳聚糖成膜的最佳工艺参数，并以此参数作为下一步制备壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜的参数。结果表明：制备壳聚糖膜的最佳壳聚糖溶液浓度为2％；最佳干燥条件为40℃干燥箱干燥24h；丙三醇最佳添加量为：0.4％。 第二部分：壳聚糖/纳米二氧化钛抗菌保鲜膜的制备和性能。 以第一部分确定的最佳工艺参数，制各壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜。纳米二氧化钛的掺杂比分别为：0％，1％，2％，3％和4％。用电镜扫描了壳聚糖/纳米二氧化钛复合膜的结构，由SEM照片可以看出，纳米TiO2粒子与壳聚糖溶液有较好的相容性，在壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜中分散得较均匀，虽然存在少数小的团聚，但团聚后的粒子也在纳米级别大小。通过研究表明：1)纳米TiO2掺杂比越大，膜的透明度越低。2)添加纳米TiO2后，除了掺杂比为3％的膜以外，所成的膜其干态、湿态拉伸强度和抗水性均有不同程度提高。其中1％掺杂比的壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜提高最多。3)随着纳米TiO2添加量的增加，膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性均先增加后降低，其中掺杂比为3％的膜的抗菌性最强。综合以上三点，选择1％作为最佳掺杂比。 第三部分：比较分析壳聚糖膜和壳聚糖/纳米二氧化钛复合抗菌保鲜膜在力学性能、透湿透气性能、抗菌性能方面的差异。研究结果表明： 1)壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜比壳聚糖膜的干态、湿态拉伸强度和抗水性均有不同程度提高，特别是湿态拉伸强度提高了25.63％，抗水性提高了19.15％，这弥补了壳聚糖膜因为湿态强度差而使用受到限制的缺陷。 2)壳聚糖膜与壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜的透湿性和透气性接近，而且膜对CO2的透过系数和O2的透过系数的比值即P(CO2)/P(O2)都接近4，说明两种膜对气体都有选择性透过性，这点对于水果保鲜非常重要。 3)壳聚糖膜虽然有较强的抗菌作用，但是抗菌作用不持久。壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用比壳聚糖膜更强，且持续都有较强的抗菌作用，在与菌液接触24h以后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为98.3％和95.5％，在与菌液接触48h以后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率仍分别高达96.9％和94.2％。并且在微光条件下也对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较好的的抗菌作用。 第四部分：比较分析壳聚糖膜和壳聚糖/纳米TiO2复合抗菌保鲜膜对草莓的保鲜效果。 结果表明：用壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜和壳聚糖膜保鲜草莓都比PE膜效果更好，壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜与壳聚糖膜保鲜效果相近。在常温贮藏条件下，用壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜和壳聚糖膜保鲜可以让草莓贮藏5天后仍只有少数腐斑，而PE膜包装的已几乎完全腐烂。在冷藏条件下用壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜和壳聚糖膜保鲜能让草莓贮藏12天后仍只有少数腐斑。

目录

文摘

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第1章文献综述

1.1抗菌保鲜膜的相关概念和定义

1.2抗菌保鲜膜的研究进展

1.3抗菌保鲜膜的种类

1.4抗菌保鲜膜的制备

1.5未来发展趋势和前景展望

第2章引言

第3章壳聚糖膜的制备及性能

3.1实验所需的材料

3.2主要设备

3.3壳聚糖膜的制备

3.4壳聚糖膜的性能测试

3.5结果与分析

3.6本章小结

第4章壳聚糖/纳米TiO2复合抗菌保鲜膜的制备和性能

4.1实验所需的材料

4.2主要设备

4.3壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜的制备

4.4壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜的力学、透湿、透气性能测试

4.5壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜的电镜扫描(SEM)

4.6纳米TiO2抗菌保鲜膜的抗菌性能测试

4.7结果与分析

4.8本章小结

第5章壳聚糖膜和壳聚糖/纳米TiO2抗菌保鲜膜的性能比较分析

5.1实验部分

5.2结果与分析

第6章壳聚糖膜和壳聚糖/纳米TiO2复合膜的保鲜效果比较分析

6.1保鲜实验

6.2结果与分析

6.3本章小结

第7章讨论

第8章结论

参考文献

致谢

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