麝香草酚/聚乳酸抗菌包装膜性质及麝香草酚迁移规律研究

摘要

抗菌包装是一种延长食品货架期和降低食源性病原体污染的有效方法，通过抗菌剂的释放延长食品贮藏期，保障食品安全卫生。食品包装材料中存在的化学添加剂，食品包装与食品接触过程中添加剂会发生迁移污染食品，可能影响食品原有风味甚至会对人体健康产生潜在威胁。此外，普通包装基材难降解，对环境造成巨大污染，聚乳酸(Polylactic acid，PLA)可完全生物降解，同时具有良好的生物相容性，是目前研究较热的一种生物环保材料，也是最有希望替代传统包装材料的聚合物之一。
　　本文以聚乳酸为基材、麝香草酚为抗菌剂制备抗菌包装膜，并探讨膜的物理性质和抑菌性能;分析抗菌包装膜中麝香草酚向食品模拟物的迁移量，探讨麝香草酚迁移量与迁移温度、食品模拟物性质的关系，分析迁移模型参数——分配系数和扩散系数，建立麝香草酚在食品模拟物中的迁移模型，进而将实验数据和迁移模型预测迁移量进行分析对比;采用小鼠急性毒性试验分析对聚乳酸抗菌包装膜的安全性进行评价。主要研究结果如下:
　　(1)傅里叶红外光谱(FT-IR)分析显示，麝香草酚和聚乳酸之间无共价键产生，两者之间属于简单的物理共混;通过扫描电镜观察、差示量热仪扫描(DSC)和力学性能分析发现，麝香草酚可以明显改善抗菌包装膜的结构，减少膜结构中孔洞的数量，使抗菌包装膜的整体性更强，提高包装膜的断裂伸长率、降低玻璃化转变温度，提高结晶度，且随着加入麝香草酚含量的不同，抗菌包装膜的性质也随之改变;抑菌实验发现，麝香草酚含量为5％时，对能够较好的抑制大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的生长，麝香草酚含量为7％时，对白色念珠菌（Canidia Albicans）显示出抑制效果。选用质量分数为7％的麝香草酚制备聚乳酸抗菌包装膜，此时抗菌膜的拉伸强度、断裂伸长率、结晶性等等物理性能均较好。
　　(2)抗菌包装膜中麝香草酚的迁移量与时间呈现非线性关系，且随着迁移时间的延长、迁移温度的升高，食品模拟物中麝香草酚的含量逐渐增多，最后趋于平衡。温度对迁移动力学和分配行为存在决定作用，温度越高，麝香草酚在食品模拟物中的迁移速率越快，平衡时迁移量越大，达到平衡时间越短。食品模拟物性质对麝香草酚的迁移量同样存在影响，相同迁移条件下，4种食品模拟物中麝香草酚的迁移量大小顺序为正己烷溶液＞10％乙醇溶液＞4％乙酸溶液＞蒸馏水。
　　(3)温度与扩散系数DP呈现正相关关系、与分配系数KP/F呈负相关关系。食品模拟物同样对分配系数和扩散系数存在影响，正己烷溶液中扩散系数最大、分配系数最小，蒸馏水与之相反。分析发现麝香草酚的迁移行为符合Fick扩散第二定律，在实验数据基础上采用Piringer方程建立迁移模型，分析对比迁移模型预测迁移值与实际迁移值，发现迁移模型方程能够较好的预测麝香草酚迁移行为趋势，且能够较为准确的预测各时间点的迁移量。
　　(4)小鼠全身毒性试验试验表明，实验组抗菌膜浸提液对小鼠无刺激性，不会对小鼠体重、生理活动、生理状态产生影响，麝香草酚聚乳酸抗菌包装膜符合生物材料标准。

目录

声明

致谢

摘要

图形索引

表格索引

1 文献综述

1．1 抗菌包装研究

1．1．1 抗菌包装的实现形式

1．2 聚乳酸研究进展

1．2．1 聚乳酸简介

1．2．2 聚乳酸的应用

1．2．3 聚乳酸在食品包装领域的应用

1．3 麝香草酚研究进展

1．3．1 植物精油简介

1．3．2 麝香草酚应用

1．4 包装材料迁移现状

1．4．1 国内外迁移研究现状

1．4．2 食品模拟物的选择

1．4．3 迁移影响因素

1．5 迁移模型的建立

1．5．1 迁移数学模型假设

1．5．2 迁移数学模型

1．5．3 模型参数

2 引言

2．1 课题研究目的及意义

2．2 研究主要内容

2．2．1 麝香草酚／聚乳酸抗菌包装膜的制备表征

2．2．2 聚乳酸抗菌包装中麝香草酚迁移行为

2．2．3 迁移模型建立及参数分析

2．2．4 麝香草酚／聚乳酸抗菌包装膜安全性

2．3 课题来源

3 材料与方法

3．1 材料与试剂

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验试剂

3．2 仪器与设备

3．3 实验方法

3．3．1 麝香草酚／聚乳酸抗菌膜制备

3．3．2 麝香草酚／聚乳酸抗菌膜厚度及力学性能测定

3．3．3 麝香草酚／聚乳酸抗菌薄膜的差示扫描分析(DSC)

3．3．4 麝香草酚／聚乳酸抗菌薄膜的傅里叶红外光谱(FT-IR)表征

3．3．5 麝香草酚／聚乳酸抗菌薄膜的扫描电镜(SEM)观察

3．3．6 麝香草酚／聚乳酸抗菌薄膜的抗菌性能测定

3．3．7 抗菌膜中麝香草酚含量测定

3．3．8 食品模拟物的选取

3．3．9 迁移试验

3．3．10 迁移量测定

3．3．11 迁移模型建立

3．3．12 分配系数与扩散系数测定

3．3．13 急性毒性试验

3．4 数据处理

4 结果与分析

4．1 抗菌薄膜性质测定

4．1．1 抗菌膜力学性能分析

4．1．2 扫描电镜(SEM)观察

4．1．3 傅里叶红外扫描(FT-IR)

4．1．4 差示扫描量热分析(DSC)

4．1．5 抑菌性实验

4．1．6 抗菌膜最佳浓度选择

4．2．1 麝香草酚标曲工作曲线

4．2．2 抗菌膜中麝香草酚含量

4．2．3 温度对抗菌剂迁移的影响

4．2．4 食品模拟物对抗菌剂迁移的影响

4．2．5 麝香草酚迁移数据拟合

4．2．6 分配系数、扩散系数实验值

4．2．7 迁移数学模型

4．2．8 数学模型适用性

4．3 抗菌膜安全性评价

5 讨论

5．1 麝香草酚／聚乳酸抗菌包装表征

5．2 聚乳酸抗菌包装膜中麝香草酚迁移规律研究

5．3 麝香草酚／聚乳酸抗菌膜安全性评价

6 结论与创新点

6．1 主要结论

6．2 创新点

参考文献

作者简介

在读期间发表论文情况