發(fā)布時間：2017-07-01 19:08

  本文關(guān)鍵詞：蛋白基控釋抗菌薄膜的性能優(yōu)化及其傳質(zhì)遷移研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以蛋白為基材制備的可食性包裝薄膜具有安全無毒、可完全降解、生物相容性良好等特點,可以部分替代塑料包裝,減少環(huán)境污染。將抗菌劑添加到蛋白薄膜材料中制成抗菌活性包裝,改善了可食性薄膜的性能,且作為抗菌劑良好載體的薄膜對抗菌劑的釋放具有緩釋作用,可延長包裝食品的保質(zhì)期。根據(jù)蛋白基控釋抗菌薄膜的特點,其在速溶咖啡、方便面調(diào)料包等中低水分活度的食品中具有廣闊的市場價值。本論文以乳清分離蛋白(WPI)和酪蛋白酸鈉(NaCas)為成膜基材,以甘油(Gly)為增塑劑,以山梨酸鉀(PS)為抗菌劑制備蛋白基控釋抗菌薄膜,并對抗菌劑的傳質(zhì)遷移行為進行了研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1.采用響應面軟件中Box-Behnken四因素三水平設計方法,研究了乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉、甘油和山梨酸鉀各組分的含量對蛋白基控釋抗菌薄膜的包裝性能(抗拉強度、伸長率、透光率、霧度、水溶性和水蒸氣透過性能等)的影響作用,構(gòu)建了各成膜組分含量與各包裝性能指標之間的函數(shù)關(guān)系,確定了成膜優(yōu)化工藝配方。響應面分析結(jié)果表明:薄膜抗拉強度、透光率、霧度、水溶性性能參數(shù)與成膜組分含量之間的關(guān)系模型可用二次多項式模型來預測,而水蒸氣透過系數(shù)、伸長率可分別用交互式模型(2F1)和線性模型來擬合;乳清分離蛋白的加入,明顯降低了薄膜的透光率和水溶性;薄膜抗拉強度和伸長率數(shù)值隨酪蛋白酸鈉含量的增加而顯著提高;甘油含量增加,會明顯降低薄膜的抗拉強度,并提高透光率、水蒸氣透過系數(shù)和伸長率;各成分之間的交互作用對薄膜性能的影響作用同樣顯著。經(jīng)回歸方程模擬,預測成膜組分在乳清分離蛋白含量為6.84g/100ml,酪蛋白酸鈉含量5.11g/100ml,甘油占干物質(zhì)比35.00%,山梨酸鉀含量為0.50g/200ml時,薄膜各包裝性能可得以優(yōu)化。2.研究了食品模擬體系對蛋白基控釋抗菌薄膜中抗菌劑的傳質(zhì)遷移的影響。將0.150%、0.375%、0.750%(w/v)山梨酸鉀比例的蛋白成膜溶液制成抗菌包裝薄膜,在不同溫度(15,25,35℃)、不同pH(3.8,5.2,7.0)模擬體系條件下進行了山梨酸鉀在蛋白基薄膜中的擴散性能研究,在菲克擴散行為的理論基礎(chǔ)上,根據(jù)冪律模型中的擴散特征指數(shù),發(fā)現(xiàn)pH 3.8時山梨酸鉀的初期釋放動力學屬于非菲克擴散,而在其它條件下基本遵循菲克第一擴散定律。擴散行為研究表明:山梨酸鉀濃度增加,食品模擬體系溫度升高或pH降低,擴散系數(shù)呈非線性提高;模擬體系pH為3.8時,由于薄膜溶脹性較大,山梨酸鉀的擴散系數(shù)在35℃條件下高達5.722×10-12m2/s;采用阿倫尼烏斯公式(Arrhenius equation)進行活化能比較,發(fā)現(xiàn)山梨酸鉀的擴散系數(shù)在pH值為3.8的模擬液中極易受溫度影響。蛋白基控釋抗菌薄膜在不同的環(huán)境溫度和pH條件下表現(xiàn)出不同的緩釋特征。3.研究了不同乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉比例(3:4、5:4、7:4)、不同甘油含量(3.15g、4.05g、4.95g/200ml成膜液)、不同山梨酸鉀初始含量(0.25g、0.50g、0.75g、1.00g/200ml成膜液)的成膜配方對山梨酸鉀抗菌劑從薄膜向食品模擬液中傳質(zhì)遷移的影響作用,建立了相應的遷移模型,確定了山梨酸鉀的擴散系數(shù)。研究表明:當Mt/M∞2/3時,采用冪律模型(Mt/M∞=kt n)描述傳質(zhì)遷移初期過程,山梨酸鉀在抗菌薄膜-食品模擬液體系中的擴散過程表現(xiàn)為非菲克擴散或超菲克第二擴散,其復雜的擴散過程與薄膜的溶脹性密切相關(guān);而自擬的負指數(shù)增長函數(shù)模型(Mt/M∞=yo-a?e-b?t)則可描述山梨酸鉀遷移擴散全過程,且擬合度較高,在蛋白基控釋抗菌薄膜的擴散模擬中比冪律模型更具優(yōu)勢。從整體傳質(zhì)過程來看,成膜配方中乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉比例越高,甘油含量越低,初始山梨酸鉀含量越低,薄膜對抗菌劑山梨酸鉀的緩釋作用越強,山梨酸鉀的擴散速率越低。通過改變成膜配方,在一定程度上可實現(xiàn)蛋白基抗菌薄膜中抗菌劑的控釋。
【關(guān)鍵詞】：乳清分離蛋白 抗菌薄膜 包裝性能 山梨酸鉀 菲克擴散 傳質(zhì)遷移
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TS206.4;TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-17
• 1.1 課題的研究背景、意義及內(nèi)容10-11
• 1.1.1 課題的研究背景10
• 1.1.2 課題的研究意義10
• 1.1.3 課題的研究內(nèi)容10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究進展11-16
• 1.2.1 乳清蛋白和酪蛋白的成膜研究11-12
• 1.2.2 控釋抗菌包裝的研究12-13
• 1.2.3 食品包裝薄膜的傳質(zhì)遷移研究13-16
• 1.3 發(fā)展趨勢及展望16-17
• 第二章 基于響應面法的抗菌蛋白薄膜的性能研究及配方優(yōu)化17-29
• 2.1 前言17-18
• 2.2 材料與方法18-20
• 2.2.1 材料18
• 2.2.2 主要儀器設備18
• 2.2.3 薄膜的制備18
• 2.2.4 響應面實驗設計18-19
• 2.2.5 薄膜包裝性能測試19-20
• 2.3 結(jié)果與討論20-27
• 2.3.1 響應面模型總體分析20-23
• 2.3.2 機械性能分析23-24
• 2.3.3 光學性能分析24-25
• 2.3.4 水溶性分析25-26
• 2.3.5 水蒸氣透過性能分析26-27
• 2.3.6 成膜配方優(yōu)化驗證27
• 2.4 小結(jié)27-29
• 第三章 食品模擬體系對抗菌薄膜中山梨酸鉀擴散性能的影響29-39
• 3.1 前言29-30
• 3.2 材料與方法30-31
• 3.2.1 材料30
• 3.2.2 儀器與設備30
• 3.2.3 抗菌蛋白薄膜的制備30
• 3.2.4 模擬液的配制30
• 3.2.5 薄膜溶脹率的測定30
• 3.2.6 擴散遷移實驗30-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-38
• 3.3.1 薄膜的溶脹性比較31-32
• 3.3.2 不同類型薄膜在不同條件下的遷移擴散比率變化32-33
• 3.3.3 山梨酸鉀釋放動力學33-36
• 3.3.4 山梨酸鉀濃度對薄膜擴散性的影響36
• 3.3.5 溫度對擴散系數(shù)的影響36-37
• 3.3.6 pH值對薄膜擴散系數(shù)的影響37-38
• 3.4 小結(jié)38-39
• 第四章 山梨酸鉀在不同配方抗菌薄膜中的傳質(zhì)遷移動力學及模擬研究39-49
• 4.1 前言39
• 4.2 材料與方法39-41
• 4.2.1 材料與試劑39-40
• 4.2.2 儀器與設備40
• 4.2.3 薄膜制備40
• 4.2.4 食品模擬液的制備40
• 4.2.5 電鏡實驗40
• 4.2.6 擴散實驗40
• 4.2.7 數(shù)據(jù)分析40-41
• 4.3 實驗結(jié)果與分析41-48
• 4.3.1 電鏡分析41
• 4.3.2 抗菌薄膜中山梨酸鉀的釋放動力學41-44
• 4.3.3 山梨酸鉀的傳質(zhì)遷移模型44-46
• 4.3.4 不同時刻山梨酸鉀擴散系數(shù)的動態(tài)變化46-48
• 4.4 小結(jié)48-49
• 第五章 結(jié)論與展望49-51
• 5.1 結(jié)論49-50
• 5.2 后續(xù)研究與展望50-51
• 參考文獻51-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士學位論文期間發(fā)表的主要論文59

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王修華,劉敏,丁兆東;山梨酸的生產(chǎn)及市場[J];精細石油化工進展;2001年03期

2 趙建生;山梨酸鉀在火腿腸中的應用研究[J];肉類工業(yè);2003年01期

3 劉達玉,游見明;山梨酸鉀保藏甜橙汁的評價研究[J];中國食品添加劑;2003年03期

4 仝其根,周敏,于同泉,陸平;固相法合成山梨酸鉀可行性研究[J];食品工業(yè)科技;2005年10期

5 劉國信;;山梨酸對禽肉的保鮮研究[J];肉類工業(yè);2006年01期

6 李自強;林l司

本文編號：507087