温敏聚氨酯气相控释抗氧化膜制备及性能研究

发布时间：2020-10-22 14:13

　　 抗氧化活性包装是食品活性包装技术研究热点及关键技术之一,通常情况下,抗氧化活性包装膜中的抗氧化剂在膜制备完成后即开始释放。近年来,根据流通环境或包装内部环境因子的变化,研制智能响应型抗氧化包装系统成为一大研究趋势,制备新型智能响应型抗氧化包装膜具有重要的工程价值。本研究选用具有结晶结构的不同分子量的聚己内酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)作为温敏聚氨酯(TSPU)软段,通过两步溶液嵌段共聚技术和干法转相技术制备TSPU膜,并对其各项性能进行表征。采用天然抗氧化剂迷迭香精油作为抗氧化剂,并采用脂质体技术将其包埋进行保护与控释,制备得到迷迭香精油纳米脂质体。将TSPU溶液与经冷冻干燥的迷迭香精油冻干脂质体混合作为内层控释基材进行智能调控,BOPET作为外层阻隔层,制备一种兼具智能温度响应控释和脂质体控释的双重控释性能的温敏聚氨酯气相控释抗氧化复合膜,并对其进行性能研究。主要结论如下:(1)温敏聚氨酯膜制备与性能研究。以PEG2000和PCL4000为混合软段相制备的8#TSPU膜具有两个独立的开关温度,分别为35.26℃和56.98℃,其透湿性因此发生显著变化,当温度从25℃升高到35℃时,其水蒸气透过量从70.49 g/m~2·24h上升到145.71g/m~2·24h,增幅为106.71%;当温度从55℃升高至65℃时,其水蒸气透过量从306.32g/m~2·24h上升到578.54 g/m~2·24h,增幅为88.87%,具有温度响应特性。(2)迷迭香精油纳米脂质体制备与性能研究。以大豆卵磷脂(PC)含量、大豆卵磷脂(PC)和胆固醇(CH)质量比、大豆卵磷脂(PC)和迷迭香精油(REO)质量比、吐温80(T-80)体积浓度为主要影响因素,通过单因素试验和正交试验得出四个因素中PC和REO质量比对迷迭香精油纳米脂质体包封率的影响程度最大,最优方案为PC含量20 mg/mL、PC和CH质量比6:1、PC和REO质量比6:1、T-80体积浓度3%。以最优组合工艺参数进行验证试验,测得包封率为67.34%,高于正交试验中获得最大包封率,其平均粒径为60.75 nm,多分散系数(PDI)为0.230,Zeta电位为-31.83 mV,DPPH自由基清除率为61.22%,重复性良好,且在4℃下为期60d的储存期内,其各项性能指标并未出现显著变化,也未出现明显分层、沉降现象,储存稳定性良好。(3)温敏型气相控释抗氧化膜制备与性能研究。经冷冻干燥得到的迷迭香精油冻干脂质体复水后,与脂质体混悬液相比,平均粒径、PDI有所增大,Zeta电位绝对值、包封率降低。将其加入到TSPU溶液中并不会影响TSPU膜结构、开关温度及结晶形态,从而不会对其智能温度响应特性产生不良影响。添加迷迭香精油冻干脂质体的抗氧化膜A膜由于纳米脂质体的控释作用,与纯精油膜C膜相比具有较为长效的抗氧化活性,在为期1440 h(60 d)的温育期内具有逐渐提高的DPPH自由基清除活性。A膜在25、40、60℃下扩散系数D分别为1.036、1.374、1.762×10~(-11) cm~2·s~(-1),增幅分别为32.63%和28.24%,C膜在25、40、60℃下扩散系数D分别为2.402、3.153、3.562×10~(-11)cm~2·s~(-1),增幅分别为31.27%和12.97%,能实现对温度的智能响应,且纯精油膜C膜具有更高的扩散系数,约为A膜的2.02～2.32倍。通过脂质体形式将迷迭香精油进行包封,可对膜中精油的释放起到良好的控释作用,有效减缓精油从膜中的扩散,从而延长其抗氧化作用时间。本研究制备的温敏聚氨酯气相控释抗氧化膜能实现智能温度响应控释和脂质体控释的双重控释功能。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS206.4;TB383.2
【部分图文】：

（c） 滴定结束后（左，空白；右，样品）图 2-1 异氰酸酯基滴定实验Fig.2-1 The titration experiment of isocyanate gro基滴定结果及实验现象。表 2-4 异氰酸酯基滴定结果及实验现象itration results of isocyanate group and experimenωNCO/%第一步 第二步0.28 0.28 0.32 0.04 0.07 0.04 0.42 0.70 0.49 0.04 0.28 0.11 0.21 0.14

图 2-10 TSPU 膜扫描电镜图Fig.2-10 Scanning electron micrograph of TSPU film2.3 本章小结本章以具有结晶结构的不同分子量的 PCL、PEG 为软段相组分，以 MDI 为硬段相组分，以 BDO 为扩链剂，通过两步溶液嵌段共聚技术和干法转相技术制备了 8 种 TSPU膜，对其透湿性、孔隙率进行分析以研究其温度响应性，同时对其结构与其他理化性能形貌等进行表征，并与 PU 膜进行性能比较。主要结论如下：（1）以相态结构为主要评价指标，PU 膜和单独以 PEG1000、PEG1500、PCL1000为软段相制备的膜没有明显的结晶熔融峰，无温敏特性；单独以 PEG2000、PCL4000 为软段相，以 PEG1000 和 PCL4000 为混和软段相，或者以 PEG1500 和 PCL4000 为混和软段相的 TSPU 膜均只有一个开关温度；以 PEG2000 和 PCL4000 为混合软段相制备的TSPU 膜具有两个独立的开关温度，分别为 35.26℃和 56.98℃，分别对应于两种软段相成分的结晶熔融转变，具有温度敏感性。但由热重分析可知将两种软段相组分混合制备的 TSPU 膜较单种软段相组分制备的 TSPU 膜热稳定性有略微下降。（2）为验证 TSPU 膜的温度响应特征，对其透湿性和孔隙率进行分析。以 5#和

8-桉叶素质谱图Fig.3-2 The mass spectrum of 1,8-eucalyptus（2）迷迭香精油标准曲线绘制。采用气相色谱质谱联用仪分析浓度为 0.2 mg/mL、0.4 mg/mL、0.6 mg/mL、0.8 mg/mL、1 mg/mL、2 mg/mL 和 4 mg/mL 的迷迭香精油标准溶液中主要成分 1,8-桉叶素的峰面积，以迷迭香精油浓度为横坐标，1,8-桉叶素的峰面积为纵坐标进行线性回归，得到的标准曲线方程为：y=76820.4917x-7825.9750（R2=0.9992），标准曲线图如图 3-3，可以看出，迷迭香精油浓度为 0.2~4 mg/mL 范围内，1,8-桉叶素的峰面积与迷迭香精油浓度线性关系良好。
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本文编号：2851700