明胶/壳聚糖抗菌食品包装膜的制备及性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:albertleee
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随着人们对食品安全和人类健康问题的关注,具有抗菌性的食品包装膜逐渐成为研究热点。基于天然生物大分子(如明胶、纤维素、壳聚糖)的薄膜因其成本低廉、生物相容性好、可生物降解及易加工等特点在食品包装领域展现出巨大的应用潜力。通常单一组分的薄膜机械性能较差、O2阻隔性、水阻隔率等都无法满足食品包装的要求,因此,采用多组分复合膜来解决此类问题。但是天然生物大分子基薄膜通常不具有抗菌性或抗菌性较弱,大大限制了其在抗菌食品包装中的应用。辣椒碱作为红辣椒提取物是一种常见的食用色素和调味剂,具有极强的抗菌性,对革兰氏菌、真菌等都有显著的抑制作用。利用辣椒碱与天然生物大分子间的相互作用将其复合,可以赋予天然生物大分子优异的抗菌性能,以提高食品包装膜整体的抗菌性能。基于此,本论文以明胶/壳聚糖复合膜为基底,通过掺杂辣椒碱来改善薄膜的机械性能和其他物理性能,并以革兰氏阴性大肠杆菌作为代表细菌,系统地研究了不同状态及浓度辣椒碱对复合膜的抗菌性能的影响。主要的研究内容及结果如下:(1)辣椒碱对明胶/壳聚糖复合膜的理化性质和抗菌性能的影响和调控。首先通过正交试验法确定了明胶/壳聚糖的最佳成膜工艺,复合膜性能最佳时的成膜条件为壳聚糖浓度为1%(g/mL)、壳聚糖与明胶体积比为1:1、甘油添加量为20%(g/g)、明胶浓度为3%(g/mL)。通过乙醇/水混合液的方法制备了辣椒碱/明胶/壳聚糖复合膜。扫描电子显微镜(SEM)结果表明疏水性辣椒碱在复合膜中析出,复合膜表面粗糙度增加,且影响了复合膜内部致密的结构,但辣椒碱的掺杂对复合膜的厚度并无明显的影响。机械性能结果表明,随着辣椒碱的浓度增大,复合膜的拉伸强度逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大,水蒸气透过率逐渐降低,水溶解性逐渐降低,水分含量逐渐降低。且随着辣椒素含量的增加,复合膜表面逐渐呈现疏水性。紫外可见分光光度法表明复合膜具有高透明度和较好的隔绝紫外线的性能。标准平板涂布法则表明辣椒碱对大肠杆菌的生长具有良好的抑制作用,并且当辣椒碱的浓度大于4%(w/v)时,可以很好地抑制大肠杆菌的生长,达到抗菌的目的。(2)负载辣椒碱的Fe -HMOF-5对明胶/壳聚糖复合膜的理化性质和抗菌性能的影响和调控。首先通过一步溶剂热法,成功制备了中空Fe -HMOF-5,通过浸泡吸附法制备了负载辣椒碱的Fe -HMOF-5,将其与明胶/壳聚糖成膜液混合以制备辣椒碱-Fe -HMOF-5/明胶/壳聚糖复合膜。透射电子显微镜(TEM)显示出辣椒碱成功地被负载到八面体结构的Fe -HMOF-5中,X射线衍射图谱(XRD)确认了Fe -HMOF-5的晶体结构。对于辣椒碱-Fe -HMOF-5/明胶/壳聚糖复合膜,扫描电子显微镜(SEM)表明辣椒碱负载的Fe -HMOF-5没有改变复合膜内部致密的结构。机械性能结果表明,添加辣椒碱负载的Fe -HMOF-5后,复合膜的拉伸强度增强,但其断裂伸长率降低。同时,亲水性的辣椒碱负载的Fe -HMOF-5显著提高了复合膜的水蒸汽透过率和水溶解性。与直接加入辣椒碱相比,加入辣椒碱-Fe -HMOF-5后,辣椒碱-Fe -HMOF-5/明胶/壳聚糖复合膜表面亲水性增强。紫外可见分光光度法表明复合膜具有高透明度和较好的隔绝紫外线的性能。标准平板涂布法证明复合膜对大肠杆菌具有良好的抑制作用。该研究表明辣椒碱-Fe-HMOF-5是一种有效的抗菌剂。
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