水分活度敏感型魔芋葡甘聚糖包装膜的制备及其性能研究

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本学位论文以魔芋葡甘聚糖(KGM)和乙基纤维素(EC)为基材,设计了可以用于蜂蜜等半固体食品包装的可食性包装膜。系统优化了制备工艺条件,考察了反应条件对膜性能的影响,通过结构表征探讨膜材料结构与性能的关系,为制备水分活度敏感型包装膜材料提供了一定的理论基础。(1)以将水溶性的KGM与水不溶性的乙基纤维素(EC)物理共混制备KGM/EC水分活度敏感型包装膜。通过单因素试验方法和正交试验设计优化,得出最佳反应条件:KGM浓度为0.7%,EC浓度为2%,冰醋酸加入量为5%,增塑剂用量为聚合物26%,热处理温度为70℃时,在aw=0.65和1.00溶液中的吸水倍率差值为13%。优化后的EC-KGM膜具有较好的透光率(>80%);同时共混膜具有较平整、光滑的表面且透明,膜结构致密,抗拉强度高(23.67MPa),能够密封,为EC-KGM膜包装半固体材料提供了有力的理论基础。(2)对KGM/EC膜进行结构表征,并初步探讨了结构与性能之间的关系。通过红外光谱图比较分析,KGM/EC膜中KGM与EC形成了氢键;DSC分析表明膜的热稳定性有明显提高;X-ray衍射图谱表明,KGM/EC膜破坏了KGM和EC的原有的晶体结构,复合物具有新的晶体形态。(3) KGM-EC膜经不同水分活度盐溶液浸泡后,其抗拉强度随着浸泡时间和浸泡溶液的水分活度的增加而降低。经9个小时处理后,当aw<0.65时,抗拉强度的变化值随着水分活度的变化值并不明显,但当aw>0.65时,抗拉强度变化值明显随着水分活度的增加而增大(R2=0.86)。经DSC、SEM、X-ray分析从分子角度解释了KGM-EC膜结构和性能之间的关系。不同水分活度的饱和盐溶液浸泡后,水分子与KGM的羟基和乙酰基形成氢键,降低了EC和KGM分子间的作用力,分子间的有序度降低,另外,随着KGM的溶解,分子与分子之间形成断点。因此,EC-KGM膜抗拉强度降低。(4)研究了KGM浓度、膜厚度、含水量和密封时间对KGM-EC膜的密封强度的影响。结果表明:适当的KGM浓度可以提高膜的密封性能,适当的含水量和膜厚度对膜的密封强度也有一定影响。对于KGM-EC膜,KGM浓度为0.7%,膜厚度为1.00mmm,膜含水量为5%,密封时间为16s得到的包装膜密封性最强。以最优条件制备的密封膜的密封强度为6N/15mm。
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