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普鲁兰多糖在食品级功能纸基材料中的应用研究

普鲁兰多糖在食品级功能纸基材料中的应用研究

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作者：董航齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着人们环保意识的提高,绿色、安全的多功能材料逐渐成为新材料领域的研究重点。为解决白色塑料带来的环境污染问题,人们迫切需要寻找一种可降解的绿色环保材料以替代不可降解的石油基材料。普鲁兰多糖,作为一种生物质多糖,近年来在功... 详细信息

随着人们环保意识的提高,绿色、安全的多功能材料逐渐成为新材料领域的研究重点。为解决白色塑料带来的环境污染问题,人们迫切需要寻找一种可降解的绿色环保材料以替代不可降解的石油基材料。普鲁兰多糖,作为一种生物质多糖,近年来在功能材料领域受到了广泛关注。普鲁兰多糖因具有成膜性、阻气性、可塑性、易溶于水、无毒无害、无色无味、生物相容性等优良特性,所以在医疗、食品等领域有着广泛的应用前景。本文主要围绕普鲁兰多糖（Pul）在功能材料中的应用展开研究。具体研究内容如下:（1）研发了一种安全环保的Pul基涂膜材料,并对其特性和水果保鲜作用进行了评价。利用抑菌剂和抗氧化剂与普鲁兰多糖复配,制备了一系列安全环保的Pul基涂膜保鲜材料。用上述材料浸渍青提,风干后形成的膜对水果有良好的保鲜效果,且具有较好的抑菌、抗氧化性能和氧气阻隔性能。实验表明,F-P_n膜的氧气透过率为60.9-83.4 cm/（m·24·h·0.1·m Pa）,且阻隔性随着Pul标准黏度的增加而增强,氧气透过率远低于同样厚度的PE的氧气透过率450 cm/（m·24·h·0.1·m Pa）。F-P_n膜也表现出了一定的水蒸气阻隔能力,F-P_n膜的WVTR为4.33-4.45 g·mm/（m·h·kpa）,与PE塑料膜的水蒸气透过率(0.5～6.0 g·mm/（m·h·kpa）)相当。F-P_n膜不具备抗氧化和抑菌性能。在P_n涂膜材料中加入Vc、TP和ε-PL能够使保鲜膜具有良好的抑菌和抗氧化的能力。F-P_nV、F-P_nTV和F-P_nεV膜的自由基清除率均能超过85%。F-P_n和F-P_nV膜未表现出抑菌性能,而F-P_nT、F-P_nTV和F-P_nεV膜则表现出良好的抑菌性能。涂膜处理能够有效地起到水果保鲜效果。较长时间储存（15天）的涂膜保鲜青提依然能保持较好的色泽和完整的外观;涂膜保鲜能明显减缓青提果实水分损失,有助于维持果实硬度的稳定,降低TSS、可溶性蛋白质、TA和AA等的损失,具有良好的保鲜效果。（2）利用表面涂布技术将普鲁兰多糖基涂膜材料涂布在纸上制备了一系列的水果保鲜纸,并对保鲜纸的物理特性和水果保鲜作用进行了表征和分析。研究表明,Pul基涂层可显著提升纸张的物理强度,撕裂强度、抗张强度和断裂伸长率分别至少提高了26.2%、32.4%和40.6%。Pul基涂层涂布处理显著提高了原纸的氧气阻隔能力,且随着Pul标准黏度的升高而增加,P-P纸的氧气透过率低于119.42 cm/（m·24 h·0.1 m Pa）。随Pul分子量升高,涂层对水蒸气阻隔能力降低。涂料中加入TP有助于提高纸的水蒸气阻隔能力,而加入ε-PL和Vc则会对成纸的水蒸气阻隔能力产生负面影响。不同Pul基涂层赋予保鲜纸不同的抑菌和抗氧化能力。仅涂覆P_n的保鲜纸P-P_n自由基清除率略高于原纸,且Pul黏度对DPPH清除率影响不大。在P_n涂料中添加TP和Vc可显著提高保鲜纸的DPPH清除率,在P_n涂料中添加ε-PL,保鲜纸的抗氧化能力有所升高,但提升较小。用系列保鲜纸保藏水果能够有效地延长其保质期。用保鲜纸包裹保藏的青提,在储存15天后,仍具有更好的色泽和更高的营养物质含量,含水量更高,重量损失更少,可溶性固形物、可溶性蛋白质、可滴定酸和抗坏血酸含量更高。（3）将普鲁兰多糖与硅烷试剂复配乳化,得到了具有保湿能力的微乳液（ASO/P）,利用涂布技术把ASO/P涂覆于商品纸巾上制备得到柔润纸巾。研究发现,涂覆ASO/P可提高纸巾的手感柔软度和纤维柔软度,较原始纸巾柔润纸巾纤维柔软度和手感柔软度分别提高了4.13和15.3以上。涂覆ASO/P能提高原纸的保湿率,且能随着Pul黏度的变化而变化,Pul标准黏度为100 mpa·s时,ASO/P涂敷的原纸的保湿率能达到84.86%,当黏度降低到20 mpa·s时,ASO/P涂敷的柔润纸巾保湿率升高到90.72%。以上研究将进一步拓宽普鲁兰多糖的应用范围,为其在水果保鲜和功能纸基材料等领域的利用提供技术支持和理论参考。

关键词：普鲁兰多糖改性保鲜绿色环保柔润纸

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