壳聚糖基可食性包装薄膜的制备与应用研究
发布时间：2021-06-17 13:38
随着科学技术的发展,人们生活水平正日益提高,因此对食品包装材料的功能性要求也不断增加。传统的塑料包装由于其难以降解、浪费资源以及可能对人体造成危害而遭到越来越多的质疑。因此,利用纯天然材料制备可降解,甚至可食用的保鲜膜,成为了众多科研人员努力的方向。而现阶段制备的可食性保鲜膜,虽说功能性齐全、性质良好,但投产率较低,这是由于现阶段可食性薄膜配方在实际生产中,还存在一系列的问题。本文以壳聚糖为成膜原料,分别加入不同的助剂进行共混改性,以优化薄膜性质为目的,通过单因素实验和响应面试验对成膜工艺和配方进行了优化,并通过表征手段对薄膜分子间作用以及热稳定性进行表征。在中间性试验中,以薄膜能否顺利生产为标准,添加助剂进行改性,确保其正常生产,并研究其实际应用效果。（1）壳聚糖/大豆蛋白可食性包装薄膜的制备及表征。壳聚糖溶液浓度为4%,大豆蛋白添加量为4%,甘油添加量为3%时薄膜性能最佳,此时壳聚糖-大豆蛋白可食性薄膜的厚度为0.098mm,拉伸强度为7.51MPa,裂断伸长率为16.3%,透光率为41.1%,透气度为0.0019μm/（Pa·S）。并通过扫描电镜、红外光谱法和差示扫描量热法分析:...
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲壳素的结构式
硕士学位论文1第一章绪论1.1壳聚糖和壳聚糖膜β-(1-4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖俗称壳聚糖，难溶于水，不溶于碱，可溶于大多数酸，如稀硝酸、稀盐酸和部分有机酸，是一种天然的高分子有机化合物，属于多糖类。现阶段常常从甲壳类动物的外壳和低等植物的细胞壁中提取壳聚糖，壳聚糖同样也是自然界中含量仅次于纤维素的第二大多糖。在制作工艺中，常常用脱乙酰的方法从甲壳素中提取壳聚糖，根据制备的纯度和脱乙酰度的不同，我们将其分为工业级、食品级和生物级[1]。甲壳素和壳聚糖的结构式如下图所示。图1-1甲壳素的结构式图1-2壳聚糖的结构式Figure1-1StructuralformulaofchitinFigure1-2Structuralformulaofchitosan由图可知，甲壳素脱乙酰生成壳聚糖后，将分子中的氨基裸露出来，游离的氨基-NH和羟基-OH容易通过静电反应相结合形成氢键。而在酸性溶液中，壳聚糖分子中的游离氨基，带有阳离子的特性。而壳聚糖的氨基特性随着其游离氨基数量的增多而更加明显，这一性质在众多在多糖中是独一无二的，因此壳聚糖的许多加工特性和生物学特性都跟该特性有关[2]。壳聚糖中氨基和羟基通过氢键结合紧密，因此具有良好的理化性能，在食品包装、污水处理、种植业和畜牧业、纺织品加工、环境保护工程、化妆品工业、医用材料和其他日用品化学工业领域具有广泛的应用[3]。壳聚糖的成膜性良好[4-5]，虽然不易溶于水，但是溶于2%的醋酸溶液，因此成膜工艺简单；壳聚糖膜水溶性较好，易降解，因此绿色环保不污染环境；食品级壳聚糖经过毒理学测试，其作为医药用品和保健食品是安全可靠的。
壳聚糖基可食性包装薄膜的制备与应用研究6提高了薄膜的性能。1.4.2剥离性能壳聚糖作为自然界中唯一的聚阳离子碱性多糖（图1-3），其表面高密度的伯氨基，在酸性溶液中与质子相结合，形成带正电荷的聚电解质[53-54]。因此壳聚糖易与海藻酸钠等聚阴离子多糖产生交联作用，在成膜过程中，主要以溶剂蒸发成膜为主。随着溶剂的蒸发，水溶性胶的链段接触越来越紧密，分子间和分子内的氢键或者疏水键形成，当大部分的水溶剂蒸发后，水溶性胶的链段形成一定的三维网状结构，最后形成致密的薄膜态[55]。图1-3壳聚糖聚合物Figure1-3Chitosanpolymer薄膜在流延成型工艺中，经常会出现粘连在钢带上无法揭膜的情况。由胶粘理论可知，在聚合物与金属之间，由于不同材料界面间相互接触，产生了相互作用，这个作用力与被粘物的界面张力、表面自由能、官能团性质和界面间反应等等因素有关。而吸附理论则指出，由于布朗运动，成膜材料易向钢带表面扩散，使得两界面的链节相互靠近，当分子间距离达到10-5时，界面分子之间便产生相互吸引力，使得分子间的产生稳定联接力。根据计算，当两个理想的平面距离为10时，他们之间由于范德华力受到的引力强度可达到100MPa；当距离为3-4时，可达到1000MPa。因此，解决揭膜问题，应从薄膜的表面性能入手。食品乳化剂是指减弱食品生产中分散系中两相间表面张力，使其形成均匀乳化体或分散体的物质，同时也被称为表面活性剂。食品乳化剂分子一般由疏水基团和亲水基团两部分构成，由此结构可知，食品乳化剂不仅能改善乳化体系中各构成相的表面活性，同时其亲油基有序排列在膜液的表面，成膜时能有效减少由布朗运动造成的吸附作用。根据GB2760-2011食品添加剂使用标准，现中国已经批准使用的中国已经允许使用的食品乳化剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]木姜子精油/壳聚糖/乳清蛋白复合膜对枇杷品质的影响[J]. 孟金明,樊爱萍,吴依婕,曾丽萍. 食品研究与开发. 2019(15)
[2]可食性薄膜的包装性能概述[J]. 王春景. 中国高新科技. 2017(12)
[3]聚乳酸–壳聚糖–茶多酚复合膜的制备及其性能[J]. 张蓉,王淑瑶,王毅豪,兰文婷,袁亮,刘耀文,罗晓明. 工程塑料应用. 2017(06)
[4]天然花青素提取物与壳聚糖明胶复合膜的制备和表征[J]. 邹小波,王圣,石吉勇,翟晓东,黄晓玮,赵号. 农业工程学报. 2016(17)
[5]柠檬酸钠对壳聚糖/大豆分离蛋白复合膜性能的影响[J]. 关曼,谢晶,薛斌,江海云,邵则淮,孙涛. 食品工业科技. 2016(09)
[6]TG-B改性大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜研究[J]. 滑艳稳,申亚倩,陈志周,安永超. 包装学报. 2014(01)
[7]海藻酸钠的综合应用进展[J]. 王春霞,张娟娟,王晓梅,范素琴,解素花. 食品与发酵科技. 2013(05)
[8]壳聚糖-混合精油薄膜的制备及对生猪肉的保鲜效果研究[J]. 陈亮,赵瑞鹏,沈卫华,何守魁,王一非,孙晔. 食品工业. 2013(08)
[9]壳聚糖/柠檬草精油复合膜的制备及性能研究[J]. 张智宏,程春生,覃宇悦,吴艳,杨继怡,赵天瑞,樊建. 食品工业科技. 2013(09)
[10]明胶-壳聚糖共混膜的性能研究[J]. 宋慧君,高玉梅,汤克勇. 中国皮革. 2012(15)
博士论文
[1]明胶—壳聚糖基可生物降解膜的制备、结构与性能研究[D]. 宋慧君.郑州大学 2015
[2]多糖基可食用膜成膜机理及水分子对膜的影响[D]. 肖茜.江南大学 2012
[3]可生物降解大豆蛋白膜的改性研究[D]. 邹小武.中山大学 2010
硕士论文
[1]壳聚糖基复合膜的制备、性能及应用[D]. 王亚珍.上海海洋大学 2015
[2]多糖可食用包装膜的制备与应用研究[D]. 高翔.中国海洋大学 2013
[3]壳聚糖可食膜的制备及其对蓝莓的保鲜作用[D]. 张一妹.中国海洋大学 2013
[4]壳聚糖/薄荷提取物复合膜的制备及性能研究[D]. 孙莎.昆明理工大学 2012
[5]壳聚糖/植物蛋白复合包装膜的制备与性能研究[D]. 刘幸幸.浙江理工大学 2012
[6]海洋多糖生物可降解膜的制备与应用研究[D]. 高美玲.中国海洋大学 2011
[7]普鲁兰复合膜的浸涂法制备和水果涂膜保鲜研究[D]. 董亚.江南大学 2009
[8]全生物降解聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的加工改性研究[D]. 高利斌.北京工商大学 2006
[9]可食性大豆分离蛋白膜生产工艺研究[D]. 陈志周.河北农业大学 2004
本文编号：3235297
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲壳素的结构式
硕士学位论文1第一章绪论1.1壳聚糖和壳聚糖膜β-(1-4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖俗称壳聚糖，难溶于水，不溶于碱，可溶于大多数酸，如稀硝酸、稀盐酸和部分有机酸，是一种天然的高分子有机化合物，属于多糖类。现阶段常常从甲壳类动物的外壳和低等植物的细胞壁中提取壳聚糖，壳聚糖同样也是自然界中含量仅次于纤维素的第二大多糖。在制作工艺中，常常用脱乙酰的方法从甲壳素中提取壳聚糖，根据制备的纯度和脱乙酰度的不同，我们将其分为工业级、食品级和生物级[1]。甲壳素和壳聚糖的结构式如下图所示。图1-1甲壳素的结构式图1-2壳聚糖的结构式Figure1-1StructuralformulaofchitinFigure1-2Structuralformulaofchitosan由图可知，甲壳素脱乙酰生成壳聚糖后，将分子中的氨基裸露出来，游离的氨基-NH和羟基-OH容易通过静电反应相结合形成氢键。而在酸性溶液中，壳聚糖分子中的游离氨基，带有阳离子的特性。而壳聚糖的氨基特性随着其游离氨基数量的增多而更加明显，这一性质在众多在多糖中是独一无二的，因此壳聚糖的许多加工特性和生物学特性都跟该特性有关[2]。壳聚糖中氨基和羟基通过氢键结合紧密，因此具有良好的理化性能，在食品包装、污水处理、种植业和畜牧业、纺织品加工、环境保护工程、化妆品工业、医用材料和其他日用品化学工业领域具有广泛的应用[3]。壳聚糖的成膜性良好[4-5]，虽然不易溶于水，但是溶于2%的醋酸溶液，因此成膜工艺简单；壳聚糖膜水溶性较好，易降解，因此绿色环保不污染环境；食品级壳聚糖经过毒理学测试，其作为医药用品和保健食品是安全可靠的。
壳聚糖基可食性包装薄膜的制备与应用研究6提高了薄膜的性能。1.4.2剥离性能壳聚糖作为自然界中唯一的聚阳离子碱性多糖（图1-3），其表面高密度的伯氨基，在酸性溶液中与质子相结合，形成带正电荷的聚电解质[53-54]。因此壳聚糖易与海藻酸钠等聚阴离子多糖产生交联作用，在成膜过程中，主要以溶剂蒸发成膜为主。随着溶剂的蒸发，水溶性胶的链段接触越来越紧密，分子间和分子内的氢键或者疏水键形成，当大部分的水溶剂蒸发后，水溶性胶的链段形成一定的三维网状结构，最后形成致密的薄膜态[55]。图1-3壳聚糖聚合物Figure1-3Chitosanpolymer薄膜在流延成型工艺中，经常会出现粘连在钢带上无法揭膜的情况。由胶粘理论可知，在聚合物与金属之间，由于不同材料界面间相互接触，产生了相互作用，这个作用力与被粘物的界面张力、表面自由能、官能团性质和界面间反应等等因素有关。而吸附理论则指出，由于布朗运动，成膜材料易向钢带表面扩散，使得两界面的链节相互靠近，当分子间距离达到10-5时，界面分子之间便产生相互吸引力，使得分子间的产生稳定联接力。根据计算，当两个理想的平面距离为10时，他们之间由于范德华力受到的引力强度可达到100MPa；当距离为3-4时，可达到1000MPa。因此，解决揭膜问题，应从薄膜的表面性能入手。食品乳化剂是指减弱食品生产中分散系中两相间表面张力，使其形成均匀乳化体或分散体的物质，同时也被称为表面活性剂。食品乳化剂分子一般由疏水基团和亲水基团两部分构成，由此结构可知，食品乳化剂不仅能改善乳化体系中各构成相的表面活性，同时其亲油基有序排列在膜液的表面，成膜时能有效减少由布朗运动造成的吸附作用。根据GB2760-2011食品添加剂使用标准，现中国已经批准使用的中国已经允许使用的食品乳化剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]木姜子精油/壳聚糖/乳清蛋白复合膜对枇杷品质的影响[J]. 孟金明,樊爱萍,吴依婕,曾丽萍. 食品研究与开发. 2019(15)
[2]可食性薄膜的包装性能概述[J]. 王春景. 中国高新科技. 2017(12)
[3]聚乳酸–壳聚糖–茶多酚复合膜的制备及其性能[J]. 张蓉,王淑瑶,王毅豪,兰文婷,袁亮,刘耀文,罗晓明. 工程塑料应用. 2017(06)
[4]天然花青素提取物与壳聚糖明胶复合膜的制备和表征[J]. 邹小波,王圣,石吉勇,翟晓东,黄晓玮,赵号. 农业工程学报. 2016(17)
[5]柠檬酸钠对壳聚糖/大豆分离蛋白复合膜性能的影响[J]. 关曼,谢晶,薛斌,江海云,邵则淮,孙涛. 食品工业科技. 2016(09)
[6]TG-B改性大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜研究[J]. 滑艳稳,申亚倩,陈志周,安永超. 包装学报. 2014(01)
[7]海藻酸钠的综合应用进展[J]. 王春霞,张娟娟,王晓梅,范素琴,解素花. 食品与发酵科技. 2013(05)
[8]壳聚糖-混合精油薄膜的制备及对生猪肉的保鲜效果研究[J]. 陈亮,赵瑞鹏,沈卫华,何守魁,王一非,孙晔. 食品工业. 2013(08)
[9]壳聚糖/柠檬草精油复合膜的制备及性能研究[J]. 张智宏,程春生,覃宇悦,吴艳,杨继怡,赵天瑞,樊建. 食品工业科技. 2013(09)
[10]明胶-壳聚糖共混膜的性能研究[J]. 宋慧君,高玉梅,汤克勇. 中国皮革. 2012(15)
博士论文
[1]明胶—壳聚糖基可生物降解膜的制备、结构与性能研究[D]. 宋慧君.郑州大学 2015
[2]多糖基可食用膜成膜机理及水分子对膜的影响[D]. 肖茜.江南大学 2012
[3]可生物降解大豆蛋白膜的改性研究[D]. 邹小武.中山大学 2010
硕士论文
[1]壳聚糖基复合膜的制备、性能及应用[D]. 王亚珍.上海海洋大学 2015
[2]多糖可食用包装膜的制备与应用研究[D]. 高翔.中国海洋大学 2013
[3]壳聚糖可食膜的制备及其对蓝莓的保鲜作用[D]. 张一妹.中国海洋大学 2013
[4]壳聚糖/薄荷提取物复合膜的制备及性能研究[D]. 孙莎.昆明理工大学 2012
[5]壳聚糖/植物蛋白复合包装膜的制备与性能研究[D]. 刘幸幸.浙江理工大学 2012
[6]海洋多糖生物可降解膜的制备与应用研究[D]. 高美玲.中国海洋大学 2011
[7]普鲁兰复合膜的浸涂法制备和水果涂膜保鲜研究[D]. 董亚.江南大学 2009
[8]全生物降解聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的加工改性研究[D]. 高利斌.北京工商大学 2006
[9]可食性大豆分离蛋白膜生产工艺研究[D]. 陈志周.河北农业大学 2004
本文编号：3235297
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