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椰子渣纳米纤维素复合膜制备及其在芒果保鲜上的应用

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椰子渣纳米纤维素复合膜制备及其在芒果保鲜上的应用

作者：吴颍颍海南大学

学位级别：硕士

椰子(Cocos nucifera L.)是海南支柱产业之一,椰子渣是椰子加工主要的下脚料,常被丢弃(浪费甚至污染环境)或加工成饲料(附加值不高)。为开发椰子渣利用途径,提高椰子产业效益,本文以椰子渣纤维素为研究对象,主要研究椰子渣纤维素提取工... 详细信息

椰子(Cocos nucifera L.)是海南支柱产业之一,椰子渣是椰子加工主要的下脚料,常被丢弃(浪费甚至污染环境)或加工成饲料(附加值不高)。为开发椰子渣利用途径,提高椰子产业效益,本文以椰子渣纤维素为研究对象,主要研究椰子渣纤维素提取工艺、纳米化处理工艺、添加椰子渣纳米纤维素的复合保鲜膜制备及其在芒果保鲜中的应用情况等方面;利用现代仪器分析检测手段对椰子渣纤维素结构表征及组成成分分析。主要研究结果如下:(1)四种不同提油方式所得椰子渣纤维素结构与特性比较分析。分别以超临界、亚临界、冷榨、有机溶剂提取等四种不同提油生产方式椰子渣为原料,减法提取获得纤维素,通过理化分析(膨胀力SWC、持水力WHC)结构表征(以及通过扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射)等方式检测。结果表明,四种脱脂方法对椰子渣纤维素提取率、理化性质并未产生显著性差异,其结构相似(外观疏松)。而且四种不同提油方式并不会对椰子渣纤维素结构造成较大破坏,从而可以得出4种不同提油方式残留的椰子渣废弃物,都可以用来提取纤维素。(2)椰子渣纳米纤维素(CNC)提取工艺优化及性能测定。以经过碱法预处理提纯的椰子渣纤维素为原料,通过单因素和正交实验,针对硫酸浓度、水解时间(t)、水解温度(T)等主要因素,研究并优化酸水解法椰子渣纤维素提取工艺,得出其最佳工艺条件为:HSO浓度65%,硫酸水解时间120 min,硫酸水解温度45℃,验证实验CNC的得率为56.72%。通过理化分析(膨胀力SWC、持水力WHC)和结构表征(以及通过透射电镜、傅立叶红外光谱、X-射线衍射)等方式对硫酸水解得到的CNC和标准品纳米纤维素对比分析,结果表明,CNC和标准品纳米纤维素在晶型结构上和理化性质保持一致,通过透射电镜分析得出CNC的尺度达到纳米级。(3)纳米纤维素复合膜的制备及其性能测定。以壳聚糖(Chitosan,CS)为基质,加入甘油、苹果多酚以及制备的纳米纤维素(CNC),并通过肉眼观察以及扫描电镜观察其表面形态,再对复合膜的机械性能、水蒸气透过率、阻氧性进行测定。实验研究结果表明:随着CNC添加量的增加,CNC复合膜的水蒸气透过率逐渐减小;油脂过氧化值随着纤维素复合膜中CNC添加量的增加先减小后增大,在CNC添加量为4 g/100 mL时纳米纤维素复合膜的阻氧性能最强;未添加CNC的壳聚糖膜拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率分别为45.4 MPa、1126MPa、5.22%。CNC添加量从0%-4%的复合膜拉伸强度和断裂伸长率都呈现增长的趋势,分别从39.2 MPa增加到45.4 MPa、3.45%增加到4.91%。(4)主要对比分析壳聚糖膜、壳聚糖-多酚膜、壳聚糖-CNC膜、壳聚糖-CNC-多酚膜在芒果保鲜过程中表观形态、硬度、失重率、可滴定酸含量、可溶性固形物以及呼吸强度变化的影响。实验结果表明:四种复合膜在芒果贮藏的过程中其可滴定酸含量(TTA)、可溶性固形物含量(SSC)、硬度都逐渐下降,其中壳聚糖-CNC-多酚膜保鲜的实验组芒果下降速率最慢,并且该复合膜保鲜的实验组芒果失重率上升速率最下,且呼吸强度最弱,保鲜效果最好。

关键词：椰子渣纤维素提取纳米纤维素制备纳米纤维素复合膜理化性质结构表征芒果保鲜

草珊瑚粗提物的抗氧化和抑菌活性及芒果保鲜应用研究

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草珊瑚粗提物的抗氧化和抑菌活性及芒果保鲜应用研究

作者：童悦海南大学

学位级别：硕士

芒果(Magnifera indica L.)作为一种重要的热带水果,在生产、消费、营养等方面均具有较高的价值。但由于芒果是典型的呼吸跃变型果实,加之采收时节气温高、湿度大,因此在采后极易受到各种病原菌的侵染而发生采后病害,失去商品价值。由... 详细信息

芒果(Magnifera indica L.)作为一种重要的热带水果,在生产、消费、营养等方面均具有较高的价值。但由于芒果是典型的呼吸跃变型果实,加之采收时节气温高、湿度大,因此在采后极易受到各种病原菌的侵染而发生采后病害,失去商品价值。由胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides Penz.)引起的芒果采后炭疽病,和由可可球二孢蒂腐菌(Botryodiplodia theobromae)、拟茎点霉蒂腐菌(Phomopsis mangiferae)、多米尼加小穴壳属蒂腐菌(Dothiorella dominicana)等病原菌引发的芒果蒂腐病分别是芒果采后发生率最高的两大病害,如何有效地防治这些病原微生物、减轻它们所导致的病害也正在成为国内外研究者的关注重点。草珊瑚(Sarcandra glabra)作为药食两用的天然植物,在我国分布广泛、资源较丰富,其提取物中含有丰富的活性化合物,具有抗菌、抗炎、抗感染、抗肿瘤等作用。本实验以草珊瑚全草为原材料,制备其乙醇粗提物,比较了采集自不同产地的草珊瑚的乙醇粗提物对***的室内毒力作用,并研究了粗提物的抗氧化活性及对芒果采后3种主要病原菌的抑菌活性;此外,还将海南草珊瑚粗提物稀释液浸泡与Co-γ射线辐照相结合,对贵妃芒果实进行处理,并测定了这种结合处理方式对芒果贮藏期间品质的影响。结果如下:(1)海南草珊瑚(Sarcandra hainanensis)对***菌株的毒力方程为y=0.4537x+4.9259,EC值为1.46 mg/m L;江西产草珊瑚(Sarcandra glabra)的毒力回归方程为y=1.1956x+3.5538,对应的EC值为15.85 mg/m L。海南草珊瑚样品的粗提物对***菌株的抑菌效果明显优于江西产草珊瑚提取物,故后续实验中均选用海南草珊瑚的粗提物进行相关指标测定。(2)1 mg/m L海南草珊瑚乙醇粗提物中的总酚含量相当于等体积的0.0762mg/m L没食子酸,所含的总黄酮相当于等体积的0.0613 mg/m L芦丁,即海南草珊瑚乙醇粗提物中的总酚含量为7.62%、总黄酮含量为6.13%。在低浓度下,海南草珊瑚乙醇粗提物对DPPH(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基的清除能力优于BHT(butylated hydroxytoluene,2,6-二叔丁基对甲酚),但随浓度提高,BHT对DPPH的清除能力逐渐优于粗提物。海南草珊瑚粗提物对DPPH自由基的半数清除浓度为326.1μg/m L,而浓度为51.29μg/m L的BHT即可达到同等效果。海南草珊瑚乙醇粗提物对ABTS(2,2’-amino-di(2-ethyl-benzo,2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐)的清除率随浓度增大而提高,当浓度为0.625mg/m L时,清除率仅为25.71%;当浓度提高至2.50 mg/m L时,清除率可提升至52.91%;当浓度提高到10 mg/m L时,粗提物对ABTS的清除率超过90%,说明海南草珊瑚乙醇粗提物对DPPH和ABTS自由基均具有一定的清除作用,具有潜在的抗氧化能力。(3)海南草珊瑚乙醇粗提物对芒果采后常见病原菌都有一定的抑菌活性,其中对***的抑制作用最佳,在筛选范围内最优浓度为2.5 mg/m L,培养第7天,对照组的菌落平均直径达90.0 mm,2.5 mg/m L处理组的菌落平均直径仅46.75 mm、抑制率50.29%,最小抑菌浓度为10 mg/m L。草珊瑚乙醇提取物对***的菌落扩展与孢子萌发均有较好的抑制作用,5 mg/m L粗提物稀释液可有效抑制其菌丝生长,并且能将12小时内的萌发率控制在40%以下。但海南草珊瑚乙醇粗提物对***的抑制作用较弱,经5 mg/m L粗提物处理其菌丝生长仍较旺盛,培养至第6天抑制率降低为10.67%。海南草珊瑚粗提物对芒果采后两种常见病原菌均具有较优的抑菌活性,有望开发用于芒果采后的天然抗菌剂。(4)将海南草珊瑚粗提物处理结合Co-γ辐照对贵妃芒果实进行了处理,并测定了这种处理方式对芒果贮藏品质的影响。无论在室温贮藏条件还是冷库贮藏条件下,草珊瑚粗提物处理过的芒果果实的硬度、可滴定酸含量、好果率及感官评价得分均较高,可溶性固形物含量峰值的出现也相对推迟。

关键词：草珊瑚植物提取物抗氧化抑菌活性芒果保鲜贮藏品质

负载Nisin的果胶微胶囊的制备及其对芒果保鲜效果的研究

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负载Nisin的果胶微胶囊的制备及其对芒果保鲜效果的研究

作者：黄可榆广西大学

学位级别：硕士

Nisin是由34个氨基酸残基组成的阳离子多肽,具有良好的抗菌活性且安全无毒副作用,广泛应用于肉制品、果蔬及乳制品中。但在实际应用过程中,Nisin抗菌活力的稳定性和持续性会受到食物基质中的酶、脂质等物质的影响,经微胶囊包封后能有效... 详细信息

Nisin是由34个氨基酸残基组成的阳离子多肽,具有良好的抗菌活性且安全无毒副作用,广泛应用于肉制品、果蔬及乳制品中。但在实际应用过程中,Nisin抗菌活力的稳定性和持续性会受到食物基质中的酶、脂质等物质的影响,经微胶囊包封后能有效提高Nisin的稳定性,扩大应用范围。芒果采后生理活动旺盛,在采后贮藏过程中极易遭受到病原菌的侵染而导致果实腐烂损失。微胶囊化后的Nisin在延缓芒果腐烂方面具有很高的应用潜力。本实验以果胶为壁材,Ca Cl为交联剂,构建了负载Nisin的果胶微胶囊。该微胶囊具有安全、缓释效果良好的优点,克服了Nisin在食物基质中不稳定的缺点,并且在贮藏期间有效维持了芒果的品质。主要研究内容与结论如下:(1)以Nisin包封率为参考指标,通过单因素实验和正交实验优化负载Nisin的果胶微胶囊制备工艺参数,结果显示:微胶囊最佳制备工艺参数为Ca浓度7%、搅拌温度25℃、搅拌时间0.5 h、果胶:Nisin质量比4:4、壁材浓度2 mg/m L、p H4.4。根据最佳工艺参数制备的负载Nisin的果胶微胶囊,其Nisin包封率为79.1±1.3%。(2)对最佳工艺条件下制备的负载Nisin的果胶微胶囊进行了结构性质、抑菌性能、生物毒性及缓释效果的探究,结果显示:果胶分子间通过钙离子交联形成“蛋壳结构”,从而Nisin被包封在“蛋壳结构”中,并且Nisin与果胶没有产生化学反应,形成新的化学键。通过生物毒性实验显示制备的微胶囊对人体无毒副作用,当微胶囊浓度达到500μg/m L时,细胞相对存活率仍为94.53±2.8%。抑菌活性分析显示微胶囊能够抑制芒果采后主要病害病原菌胶孢炭疽菌的生长,当微胶囊浓度达到10 mg/m L时,胶孢炭疽菌的菌丝生长抑制率达47%。缓释实验以及释放模型拟合结果显示微胶囊具有良好的缓释效果,96 h时微胶囊的累积释放率达到74.0±4.3%,并且微胶囊的释放过程最符合Higuchi模型,拟合优度R达到0.9833,表明Nisin的释放以扩散为主。(3)通过负载Nisin的果胶微胶囊溶液对芒果进行涂膜贮藏实验显示,贮藏前期芒果果皮上涂膜平整且致密,在贮藏期结束时处理组芒果腐烂率相较于对照组降低了15%,外观上腐烂程度、皱缩程度较低,失重率低至3.4±0.03%,硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量分别为20.5±3.3 N、6.4±0.1%、2.2±0.4%,此外,处理组芒果的呼吸高峰相较于对照组延缓了4 d到来。处理组芒果的防御酶系(过氧化物酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶)活性在贮藏前期上升且显著高于对照组。相较于对照组,处理组芒果的软化酶系(多聚半乳糖醛酸酶、β-半乳糖苷酶、果胶裂解酶、纤维素酶)活性在贮藏期间处于较低水平。综上所述,负载Nisin的果胶微胶囊能够有效维持芒果的贮藏品质,并且在芒果受胶孢炭疽菌侵染初期提升芒果防御酶系的酶活水平,延缓果实的衰老,且能够抑制芒果软化酶系活性,延缓果实软化。

关键词： Nisin 果胶微胶囊芒果保鲜

桑黄酮抗胶孢炭疽菌感染分子机制及在芒果保鲜中的应用

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桑黄酮抗胶孢炭疽菌感染分子机制及在芒果保鲜中的应用

作者：林丽吉林大学

学位级别：硕士

芒果在采前和采后都容易受到胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,***)分生孢子的侵害从而引发炭疽病,炭疽病所造成的经济损失占芒果损失中的绝大部分。预防和治疗芒果炭疽病的普遍方法是喷洒和浸泡化学杀菌剂,但是化学杀菌剂存... 详细信息

芒果在采前和采后都容易受到胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,***)分生孢子的侵害从而引发炭疽病,炭疽病所造成的经济损失占芒果损失中的绝大部分。预防和治疗芒果炭疽病的普遍方法是喷洒和浸泡化学杀菌剂,但是化学杀菌剂存在不能忽视的缺点,早已经不符合国家绿色环保和可持续发展的理念,亟需寻找新方法、新药物来防治芒果炭疽病。天然化合物所具备的无污染、不易产生抗性、来源丰富、多种生物活性的优势成为探讨的热点。14α-去甲基化酶(CYP51)催化是底物羊毛甾醇合成麦角甾醇过程中必要的一环,通过影响CYP51的活性,阻断麦角甾醇的合成,最终导致真菌细胞膜破坏而迫使胶孢炭疽菌丧失致病性。本研究以ZINC数据库中的天然化合物为筛选对象,以CYP51为靶向蛋白,基于分子对接、分子动力学模拟结合生物活性检测进行有效天然化合物的筛选,并探究首选天然化合物对胶孢炭疽菌的抑制作用以及在芒果保鲜中的应用。(1)抗胶孢炭疽菌CYP51抑菌剂的虚拟筛选及相互作用分析通过同源模建构建CYP51蛋白的3D结构,并运用分子对接和分子动力学模拟将血红素辅酶因子Fe对接到CYP51蛋白活性中心口袋并优化参数获得CYP51蛋白稳定结构。通过将CYP51蛋白受体结构和数据库中天然化合物配体结构进行对接,根据结合能(保鲜作用研究通过将芒果分别浸泡在Mul涂膜液(含有10%甘油)、无菌蒸馏水、10%甘油2 min后观察在贮藏期间感染炭疽病情况以及相关指标的变化,结果显示Mul处理过的芒果储存7天之后,胶孢炭疽菌并没有顺利发生扩散蔓延,保持良好的感官品质,无萎蔫和凹陷。此外,Mul抑制了芒果的呼吸作用,减缓了芒果果肉变软、水分流失、可滴定酸(TA)的质量分数减少和总可溶性固形物(TSS)的质量分数升高的速度,说明Mul能够抑制芒果炭疽病的感染,提高芒果的保水性和维持果肉组织紧密不松散。同时,Mul干预之后提高了POD和多酚氧化酶(PPO)的活性,其中PPO能够促进防御系统的激活,也可以通过分解酚类形成的醌类物质直接发挥抗病作用。综上所述,Mul能够有效抑制胶孢炭疽菌,具有成为芒果天然保鲜剂的潜力。

关键词：桑黄酮天然化合物胶孢炭疽菌分子动力学模拟芒果保鲜

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芒果保鲜综合技术措施

世界热带农业信息 1997年第9期 17-18页

作者：龚标勋

蔗糖基聚合物的预辐射法和酶法合成及其应用研究

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蔗糖基聚合物的预辐射法和酶法合成及其应用研究

作者：邓敏军广西大学

学位级别：硕士

含糖聚合物是指通过不同的反应途径把糖组分引入到聚合物分子链中而形成的高分子聚合物。蔗糖基聚合物(Sucrose-based polymer，SBP)就是其中之一。本文采用一种新的方法——预辐射法合成蔗糖基聚合物，即蔗糖在C的γ射线辐照下变成了... 详细信息

含糖聚合物是指通过不同的反应途径把糖组分引入到聚合物分子链中而形成的高分子聚合物。蔗糖基聚合物(Sucrose-based polymer，SBP)就是其中之一。本文采用一种新的方法——预辐射法合成蔗糖基聚合物，即蔗糖在C的γ射线辐照下变成了具有引发活性的活化蔗糖，离开辐射场后再和另一种单体发生聚合反应，从而生成蔗糖基聚合物。同时对蔗糖基聚合物的有机相酶催化合成法进行了初步研究。在预辐照法中，研究了反应单体、蔗糖预辐射剂量、存放时间、温度、反应物料配比对蔗糖基聚合物的粘均相对分子量和产率的影响。研究表明，要获得适合于农业生产应用的蔗糖基聚合物，其相对分子量为6万左右，蔗糖和单体的最优聚合反应条件为：预辐射剂量1kGy、反应温度为常温20℃;反应时间15h;水、蔗糖与单体配比为5：5：1(v/w/v)。有机相酶催化法研究表明，Novozmy-435催化己二酸二乙烯酯与蔗糖反应中具有很高的选择性，己二酸二乙烯酯主要和蔗糖的C-6和C-6′反应生成蔗糖二酯。本文对预辐射法合成的蔗糖基聚合物在药物缓释、水果保鲜和植物生长调节剂等方面的应用进行了研究。结果表明，蔗糖基聚合物对药物缓释有较好的效果，缓释时间可达12小时左右。蔗糖基聚合物制备非诺洛芬钙缓释片的最佳实验条件是：非诺洛芬钙、蔗糖基聚合物、海藻酸钠的质量配比为1：5：3。蔗糖基聚合物作为水果保鲜剂，可以保持水果品质，有较明

关键词：蔗糖基聚合物预辐射聚合法脂肪酶蔗糖6,6’-O-己二酸乙烯酯药物缓释芒果保鲜植物生长调节剂

重组细菌漆酶的发酵条件及其催化壳聚糖改性的研究

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重组细菌漆酶的发酵条件及其催化壳聚糖改性的研究

作者：孙建娜南京农业大学

学位级别：硕士

漆酶(laccase,E.C 1.***.3.2)能够催化氧化多种不酚类和芳香类化合物,还能催化部分难分解的木质素和异生质,在食品、造纸、染料脱色、生物、医药、化工等领域有广泛的应用价值。目前已有多种漆酶基因被克隆并在微生物中异源表达,但是重... 详细信息

漆酶(laccase,E.C 1.***.3.2)能够催化氧化多种不酚类和芳香类化合物,还能催化部分难分解的木质素和异生质,在食品、造纸、染料脱色、生物、医药、化工等领域有广泛的应用价值。目前已有多种漆酶基因被克隆并在微生物中异源表达,但是重组漆酶大多产量较低,提高重组漆酶的产量具有重要的意义。本文将芽抱杆菌漆酶(fmb-103)基因克隆并在大肠杆菌中异源表达,利用自诱导发酵策略对发酵条件进行了研究,并通过研究热变性和硫酸铵分级沉淀的协同作用对重组漆酶进行纯化及酶学性质测定。然后,利用重组漆酶的催化特性,研究了漆酶催化阿魏酸与壳聚糖的接枝条件,提高了壳聚糖的抗氧化性和抑菌性,并将壳聚糖衍生物用于芒果的涂膜保鲜。主要研究结果分述如下:1.重组漆酶发酵优化与纯化首先,将芽孢杆菌漆酶(fmb-103)基因克隆并在大肠杆菌中异源表达。发酵过程采用自诱导表达策略,并对发酵过程中诱导时机、温度控制和发酵时间进行了研究,实验表明:在OD600=0.3时加入Cu2+,并且在OD600=0.9时调整发酵温度至16℃,发酵50h,重组漆酶fmb-rL103产量达最高值3420U/L。通过先热变性(70℃,10 min)后硫酸铵分级沉淀(50～60%)纯化后,纯化倍数为4.47倍,fmb-rL103在70℃加热10 h后仍保留50%以上的活性,并表现出较好的pH稳定性。2.利用fmb-rL103催化阿魏酸与壳聚糖接枝研究了缓冲液pH、温度、时间和阿魏酸浓度四个单因素对接枝反应的影响,确定了最佳接枝条件。当反应体系pH为6.5,时间为1h,反应温度为60℃,阿魏酸浓度为10 mM时能够达到最佳接枝效果,此时中、高分子量壳聚糖中氨基的阿魏酸取代度分别为0.194和0.225。可见光全波长扫描和FT-IR光谱分析验证了漆酶催化的阿魏酸产物接枝壳聚糖的结构,证明漆酶催化阿魏酸的产物可以共价接枝到壳聚糖上。与壳聚糖原样相比,阿魏酸-壳聚糖的抗氧化能力明显提高,在浓度为2.0 mg/mL时,中分子量壳聚糖接枝后对DPPH自由基清除率为81.79%,其半数抑制率EC50值为0.65 mg/mL,高分子量壳聚糖接枝后对DPPH自由基清除率达80.08%,其EC50值为0.71 mg/mL。接枝后的壳聚糖抑菌性能有所提高,并且在低浓度时抑菌活性较高。在浓度为1 mg/mL时,中分子量阿魏酸-壳聚糖较壳聚糖原样对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌的抑菌圈直径分别提高了 2.09mm、1.87mm、1.38mm和1.44 mm;高分子量阿魏酸-壳聚糖比壳聚糖原样对四种菌的抑菌圈直径分别提高了 2.19 mm、1.50 mm、1.68 mm 和 1.48 mm。3.壳聚糖及其衍生物对在芒果保鲜中的应用利用壳聚糖溶液对“金煌芒”进行采后常温(25℃,RH50%)涂膜保鲜,并对贮藏期间芒果的硬度、失重率、转黄指数、病害率、呼吸强度、可滴定酸、可溶性固形物、Vc、H202含量和CAT,POD活性等指标的变化进行了研究。结果表明:壳聚糖和阿魏酸-壳聚糖涂膜保鲜使芒果的生理生化指标明显改善。涂膜处理的芒果在第12天以后才达到呼吸高峰,与对照组相比推迟了 4天以上。在贮藏第16天时,芒果的失重率最低为12.85%,与对照组相比减少了 1.63%;果实硬度最高为0.62 N,比对照组高0.10 N;转黄指数和病害率明显较低;Vc含量最高为11.1 mg/100g,比对照组高4.6 mg/100g;可滴定酸含量最高为0.45%,比对照组高0.12%;可溶性固形物含量最高为21.13%,比对照组高1.31%。同时,涂膜处理能使果实保持较高的CAT和POD活性,降低H2O2的含量,从而延缓了贮藏期间芒果的后熟进程。阿魏酸-壳聚糖涂膜比壳聚糖涂膜效果好,呼吸强度更低,Vc含量、可滴定酸、可溶性固形物含量较高,并且CAT和POD活力较高,使芒果中H2O2含量更低,能更好地抑制芒果采后的腐烂。其中,在第16天时,中、高分子量阿魏酸-壳聚糖涂膜保鲜的芒果病害率分别为0和5%,与壳聚糖涂膜的芒果相比分别低10%和5%。

关键词：漆酶异源表达壳聚糖阿魏酸芒果保鲜

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半纤维素基复合膜的制备及其阻隔机理研究

半纤维素基复合膜的制备及其阻隔机理研究

作者：李娇阳昆明理工大学

学位级别：硕士

果蔬保鲜已成为现代食品保鲜领域的需求重点和研究热点,开发以农林废弃物为原料的新型保鲜剂就具有良好的前景和实际可行性。尤其是以云南农废甘蔗渣中的半纤维素作为原料,就更具有经济价值和社会意义。本论文针对传统半纤维素基膜材料... 详细信息

果蔬保鲜已成为现代食品保鲜领域的需求重点和研究热点,开发以农林废弃物为原料的新型保鲜剂就具有良好的前景和实际可行性。尤其是以云南农废甘蔗渣中的半纤维素作为原料,就更具有经济价值和社会意义。本论文针对传统半纤维素基膜材料在强度方面的主要问题,研究纳米纤维素（NCC）作为增强剂时,其对半纤维素基复合膜的强度及理化性质的影响。并通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、热重（TG）、X射线衍射（XRD）及扫描电镜（SEM）等表征对半纤维素基复合膜的微观结构及热失重等性质的分析,优化并建立了半纤维素基复合膜最佳成膜工艺体系。研究表明,在NCC用量为6%,半纤维素与SPI的用量比例为7:3,干燥温度为55°C,干燥时间5 h,甘油用量30%,可使半纤维素基复合膜的抗拉强度和断裂伸长率较传统半纤维素膜分别提高77.8%和34.2%。对半纤维素基复合膜微观结构、结晶度和热重分析表明,NCC能够改善/提高半纤维素基膜内各成分的分散性和相容性,半纤维素/SPI/NCC复合膜的结晶度较半纤维素/SPI复合膜增加了8.15%,热降解性能提高了约10°C,但在半纤维素基复合膜中引入NCC会使其光学性能略有下降。同时,针对元江芒果贮藏保鲜中的问题,通过半纤维素/SPI/NCC复合膜涂膜保鲜研究时发现,经过涂膜保鲜后的芒果,其在贮藏18天时仍能保持54%的好果率,失重率保持在13%左右,呼吸强度明显降低,Vc含量维持在14%以上,而未涂膜保鲜的芒果在第10天就几乎完全失去了可食用价值,细菌性黑斑直径超过5cm。涂膜后的芒果在外观色泽、风味、总糖含量等方面更是明显优于未涂膜保鲜处理的芒果样,货架期延长明显。对不同水分活度下的半纤维素/SPI/NCC复合膜的吸附等温曲线研究可以发现,其吸附扩散过程基本呈现多层吸附状态。通过对等温吸附模型的计算和评价,发现GAB模型与其吻合度最好,并获得了半纤维素/SPI/NCC复合膜的有效扩散系数与含水率的方程,在解析半纤维素/SPI/NCC复合膜阻隔保鲜机理的同时,也为预测和调控半纤维素/SPI/NCC复合膜的保鲜过程提供了理论依据。

关键词：半纤维素纳米纤维素复合膜芒果保鲜水分扩散阻隔

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中空纤维气调库的设计及膜组件的制备

中空纤维气调库的设计及膜组件的制备

作者：刘红北京化工大学

学位级别：硕士

果蔬作为人们生活中的必需品之一,其多样性以及品质也日渐受到人们的重视。受自然条件的影响,果蔬的时令性和区域性非常显著,常常不能满足人们的需求。因此,为了保持果蔬的新鲜度以及优良的食用品质,国内外逐渐开展果蔬保鲜技术的研究... 详细信息

果蔬作为人们生活中的必需品之一,其多样性以及品质也日渐受到人们的重视。受自然条件的影响,果蔬的时令性和区域性非常显著,常常不能满足人们的需求。因此,为了保持果蔬的新鲜度以及优良的食用品质,国内外逐渐开展果蔬保鲜技术的研究。目前,市场上普遍使用的仍是较为传统的物理保鲜技术,该方法并不能起到很好的保鲜效果。气调贮存保鲜技术作为一种新兴、高效的保鲜方式,具备较大的开发和推广价值。我国市场上已经投入使用的气调设备多是采用变压吸附原理,设备中阀门多,使用过程噪音大。如果使用膜设备进行气体分离,则可以有效的解决以上两个问题。并且其能耗少,占地少,投资少,容易安装,因此开发研究膜气调装置很有必要。本课题旨在设计一套芒果保鲜气调系统,并使用中空纤维膜作为气体调节装置。为了得到设备运行的最佳参数,设计了平衡态以及非平衡态的膜气调过程数学模型,并对膜装置中的气体压力分布进行了计算。结合三部分的计算结果,得到了设备运行的最佳参数以及所需中空纤维膜的膜面积。通过研究聚醚砜(PES)中空纤维膜的涂敷工艺,以Sylgard184硅橡胶作为涂敷原料,确定了实现较大气体通量以及较高气体分离系数的涂敷条件为:涂敷液浓度为3%,涂敷时间为5s。同时分析了 PES支撑膜、涂敷溶液浓度、涂敷时间对气体分离效果的影响。将小规模涂敷实验结果放大,设计并加工了大规模涂敷使用的设备,同时探究了大批量硅橡胶(PDMS)涂敷液的制备条件,并对性能最佳的膜丝进行大规模涂敷实验。最终得到O2/N2选择性为2以上,CO2/N2选择性为10以上,CO2气体通量为450-600GPU的PES/PDMS中空纤维复合膜。最后,将得到的PES/PDMS复合膜进行中空纤维膜组件的加工,分析了膜组件制备过程中出现的问题并制定了解决方案。对膜组件进行气体分离性能测试,结果为:O2/N2选择性为1.82,CO2/N2的选择性为9.29,膜组件的气体选择性达到单丝测试选择性的88%,膜组件的CO2气体通量可达到单丝通量的64%。证明我们制备的中空纤维膜组件符合芒果气调保鲜系统的要求。

关键词：气体分离芒果保鲜中空纤维膜膜组件