【摘要】：隨著人們生活水平的提高,食品安全問題越來越受到社會的關注和重視。至今為止,添加化學防腐劑和使用塑料包裝材料仍是避免食品污染和延長食品保質期的常用方法。然而,許多加工食品被多用、濫用化學防腐劑,對人的健康產生嚴重的負面影響,而塑料包裝難以降解致使在環(huán)境中積累了大量的塑料廢物。針對這些問題,本研究設計利用植物抑菌劑和殼聚糖衍生物制備可抑菌、能有效清除自由基和可生物降解的復合食品包裝膜材料,主要研究內容如下:1.以植物活性成分香芹酚精油為抗菌劑,并制備其納米乳劑。改進傳統的自發(fā)乳化法,摒棄載體油,以香芹酚自身為油相,直接制備穩(wěn)定的水包油型香芹酚納米乳液(CA-NEs),這一策略能大幅提升乳液中活性物質的含量,也可有效避免載體油對活性成分理化性質的影響,并降低了制備過程的能耗和儀器成本。詳細研究了表面活性劑的類型、油相/表面活性劑的比例、濃度、乳化方法等條件對CA-NEs的形成及穩(wěn)定性的影響,優(yōu)化了反應條件,獲得了粒徑小于200 nm的納米乳液。表征了CA-NEs的尺寸、帶電性質、微觀形貌、表面張力、粘度等性質,以此為依據分析了自乳化過程中CA-NEs形成機制。在此基礎上,詳細分析了CA-NEs的功能:物理穩(wěn)定性實驗結果表明,該體系可以在較寬pH范圍內和高離子強度下長期保持納米乳液狀態(tài);微生物實驗結果表明,CA-NEs具有比香芹酚純品更優(yōu)異的抑菌活性;光譜學實驗結果表明,CA-NEs的DPPH清除率最高可達53.7%;拓展研究結果表明,CA-NEs的水分散性極佳,而且可以自由鋪展在小麥、油菜、柿子等植物葉片表面,理論上可作為植物源農藥應用于農作物病原菌的防治工作。2.以生物高分子羧甲基殼聚糖(CMC)為原料,制備食品包裝膜。首先,利用溶劑交換法,通過乙醇的脫水作用將溶液中的少量CMC分子聚集,并誘導分子間形成鏈糾纏、氫鍵和疏水-疏水作用力,獲得自交聯CMC微凝膠;研究了微凝膠的尺寸、電性、微觀形貌、粘度、表面張力等理化性質,解釋了其形成機制。然后,利用微凝膠體系低表面張力的特點,通過靜電噴涂法高效制備了CMC膜,進而利用高價態(tài)金屬離子易與聚合物含氧基團、羧酸基團形成配位鍵和離子鍵的原理,向膜中引入Ca~(2+),將膜內部的聚合物鏈進一步交聯,大幅提升膜的物理穩(wěn)定性,水浸泡損失率由82.6%降為3.8%;最后,利用薄膜的溶脹作用負載CA-NEs,獲得具有抑菌、清除自由基功能的香芹酚納米乳-羧甲基殼聚糖復合食品包裝膜—CA-NEs@CMC。文中采用多種實驗手段對CA-NEs@CMC的性質及功能進行了詳細分析:電子顯微鏡結果顯示,因滲透壓的作用,CA-NEs@CMC膜的厚度隨CA-NEs含量的增加逐漸減小;光譜學實驗結果表明,CA-NEs@CMC膜中香芹酚的含量最高可達26.96 mg·g~(-1),DPPH清除率最高可達53.7%;微生物實驗結果表明,CA-NEs@CMC膜對革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌)和陰性菌(大腸桿菌)具有良好的抑菌活性,抑制率最高分別為99.9%和99.0%;實際應用結果表明,CA-NEs@CMC能夠在非接觸條件下保護小麥面包不被細菌污染,保質期隨膜中香芹酚濃度的增加而增大,最長可達7天。綜上所述,作者設計制備的香芹酚納米乳-羧甲基殼聚糖復合食品包裝膜具有良好的抑菌和清除自由基功能,且能夠在非接觸條件下保護食品安全,文中涉及的方法和原理,將對表界面及膠體化學、高分子學科的發(fā)展起到推動作用,也將為植物源納米材料與制備技術在生產生活中的廣泛應用奠定理論和實踐基礎。
【圖文】：

液滴的內外壓力差。也就是說，乳液不能自發(fā)形成，需要輸入外界能量。乳液是非平衡系統，長期放置后的一個必然的結果是破乳。乳液的不穩(wěn)定現象主要包括：沉降、分層、絮凝、奧氏熟化、聚結和相反轉(Tadros 2006)（圖1-2）。沉降（Sedimentation）和分層（Creaming）是由乳液體系的分散相和連續(xù)相的密度不同而引起的，沉降或分層的速率取決于密度差，其密度差越大，乳液越不穩(wěn)定；聚結（Coalascence）和絮凝（Flocculation）是由液滴間的吸引力引起的，乳液是一種膠體分散體系，因此液滴會不斷地做布朗運動和擴散作用，液滴之間會不停的發(fā)生碰撞。(童坤 2016)當液滴表面的界面膜較弱時，，相互碰撞使液滴的界面膜破裂，導致液滴發(fā)生融合，最終聚結成更

圖 1-4 靜電噴霧示意圖Fig. 1-4 Schematic diagram of electrostatic spray目的及主要內容的與意義水平的提高，消費者對膳食品質的要求也越來越高人體健康十分有益，但是，在其生產、儲存、運輸侵、氧化作用等影響而發(fā)生酸化腐敗，不僅損壞了的安全造成嚴重威脅。而目前使用的化學防腐劑雖時往往又給人類健康帶來負面影響；塑料材料質量氧化性能，無法對內裝物進行積極的防護，同時難，如何安全、有效地減少因腐敗導致的資源浪費以究的熱點。從食品安全和綠色環(huán)保的角度出發(fā)，開為廣大研究人員的工作重點。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS206.4

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本文編號：2649027