新型羧甲基纤维素/木薯淀粉智能活性食品包装膜的制备与性能

作     者：李楠楠 

作者单位：广西民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钟磊

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：羧甲基纤维素 木薯淀粉 花青素 纳米ZnO 可降解 智能活性包装膜 

摘      要：随着人们环保和食品安全意识的提高,石油基聚合物塑料食品包装造成的环境污染引起了广泛的关注,因此,在食品包装领域使用可降解生物聚合物代替传统聚合物材料成为大势所趋。本研究采用可再生天然聚合物羧甲基纤维素(CMC)和木薯淀粉为基材,制备出新型智能活性食品包装膜,分析了增塑剂甘油、显色剂花青素、抗菌剂纳米ZnO对复合膜结构的影响,全面评估了复合膜的综合性能,同时对薄膜的增塑、显色和抗菌机理进行了较为深入的探讨。首先,采用流延法,以CMC和木薯淀粉为原料,添加不同含量甘油,制备出CMC/木薯淀粉复合膜,并对复合膜进行表征分析和性能测试。结果表明,甘油改善了CMC和木薯淀粉的相容性,微观形貌缺陷减少,断面粗糙度降低。甘油的添加使CMC和淀粉形成致密的网络结构,显著提升了复合膜的断裂伸长率,伸长率由5.83%最高可提升至34.59%,更适合作为食品包装膜使用。不仅如此,甘油的加入还能够促进复合膜的降解,土埋实验5天之后,甘油含量为25%的复合膜,降解程度明显高于不含甘油的复合膜。其次,选用蓝莓花青素作为显色剂加入甘油含量为25%的CMC/木薯淀粉复合膜中,制备出具有即时显色功能的CMC/木薯淀粉智能包装膜。由于花青素结构在不同p H环境中能够迅速转变,使得智能膜在短时间内可以出现明显的颜色变化。显色测试结果表明,含0.1 g花青素的智能膜在p H=2时呈桃红色,p H=6时呈浅粉色,p H=8时呈浅绿色。在虾新鲜度的监测应用中,复合膜对虾的新鲜度具有较高的灵敏度,随着虾储存时间的延长和p H的增大,智能膜颜色由淡紫色变为深绿色,这是花青素与虾变质过程中释放出的挥发性胺相结合所引起的颜色改变。花青素的添加还改善了复合膜的阻水性能,当花青素添加量为0.1 g时,复合膜的水接触角由不含花青素时的45.499°提高到67.594°,吸水率由28.41%降低至22.82%,防水蒸气渗透性提升了23%。最后,选用纳米ZnO作为抗菌剂加入含有0.1 g花青素的CMC/木薯淀粉复合膜中,制备出同时具备显色和抗菌性能的智能活性包装膜。纳米ZnO的加入使复合膜具有优异的紫外线屏弊性能,200-400 nm范围的透光率为0%,能有效延长食品的保质期。在显色实验中发现,由于纳米ZnO和花青素形成氢键,使得智能活性包装膜在不同p H环境中的变色效果更加明显。纳米ZnO能有效破坏细菌细胞壁的完整性而致其死亡,对于各种不同结构的细菌都有很好的抑菌效果。体外抗菌测试结果表明,含有0.1 g花青素和3%纳米ZnO的智能活性包装膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的抗菌活性,抑菌圈分别为28.56 mm和31.15 mm。