【摘要】：隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注,開發(fā)可再生、可降解的環(huán)境友好型天然生物高分子可食用膜替代傳統(tǒng)合成塑料包裝膜已成為當(dāng)今食品包裝領(lǐng)域的研究熱點。然而,可食用膜因自身物理化學(xué)性質(zhì)所限,機械強度和水蒸汽阻隔性能普遍低于合成塑料高分子膜材料,且純粹的生物大分子可食用膜對食品的保護作用有限,這些都限制了其應(yīng)用。本論文以明膠作為可食用成膜基質(zhì),首先研究了殼聚糖-多聚磷酸鹽(CS-TPP)納米粒、殼聚糖鹽酸鹽-磺丁基-β-環(huán)糊精納米粒(CSH-SBE-β-CD)對明膠膜的機械和阻隔性性能的影響,隨后以CSH-SBE-β-CD納米粒(CSNs)為載體包埋茶多酚(TP),并分析了制備參數(shù)對CSNs性質(zhì)的影響及其穩(wěn)定性,最后研究了添加有TP-CSNs的明膠復(fù)合膜在真實油脂體系中的抗氧化應(yīng)用特性。主要的研究內(nèi)容和實驗結(jié)果如下:首先,采用離子交聯(lián)法制備了粒徑相似(~150 nm)的CS-TPP納米粒和CSNs,并將其應(yīng)用于明膠膜中。結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加有CSNs的明膠膜抗拉強度最大有23%的提高,斷裂延伸率最大有22%的降低,水蒸汽透過系數(shù)最大有7%的降低;而添加有CS-TPP納米粒的明膠膜抗拉強度最大卻有68%的下降,斷裂延伸率最大有370%的提高,水蒸汽透過系數(shù)最大有93%的提高。分析原因后,研究了不同醋酸鈉(NaOAc)添加量(0-12.25%)對明膠膜的影響,得到隨NaOAc添加量的提高抗拉強度逐漸降低,斷裂延伸率逐漸提高。動態(tài)熱機械分析表明NaOAc促進了明膠分子鏈的流動性,降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),結(jié)合水分吸附等溫線得到NaOAc在明膠膜中通過吸收水分以及自身對明膠分子鏈間相互作用的干擾影響明膠膜的特性。因此,CS-TPP納米粒對明膠膜的類似增塑作用主要是由CS-TPP納米粒制備過程中調(diào)節(jié)pH使用的NaOH與溶解殼聚糖的醋酸中和生成的NaOAc造成。選用對明膠膜的機械和阻隔性能具有顯著增強改善作用的CSNs用于包埋茶多酚。研究發(fā)現(xiàn),隨著CSH/SBE-β-CD質(zhì)量比的降低(1.2/1-0.75/1),包埋有TP的CSNs(TP-CSNs)的粒徑逐漸增大,包封率逐漸升高。原子力顯微鏡和透射電鏡圖像表明形成的TP-CSNs呈均勻球形。紅外光譜分析顯示CSH與SBE-β-CD間發(fā)生了離子交聯(lián),且TP被包埋在TP-CSNs的內(nèi)部。采用TP中代表性的表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)作為客體物質(zhì)對TP-CSNs的包埋機理進行了研究。Job’s法研究結(jié)果表明,EGCG-SBE-β-CD包合物(EGCG-ICs)的化學(xué)計量比為1:1。熒光光譜和核磁共振光譜分析進一步證實了包合物的形成,且EGCG的A-環(huán)處于SBE-β-CD的空腔內(nèi)部。因此,在TP-CSNs的制備過程中,TP先與SBE-β-CD形成包合物后,再與CSH發(fā)生離子交聯(lián)形成納米粒。隨著CSH濃度的升高,TP-CSNs粒徑逐漸增大,包封率逐漸升高,而隨TP濃度的提高,包封率卻顯著下降。為了評估TP-CSNs在成膜過程中的穩(wěn)定性,同樣選用TP中最具代表性的EGCG分析了可食用膜制備過程中通常使用的pH(2-7.5)和溫度(25-55°C)對EGCG-CSNs及EGCG-ICs物化特性的影響。結(jié)果表明,在pH 3-5范圍內(nèi),EGCG-CSNs的粒徑可保持穩(wěn)定不變,當(dāng)pH3時EGCG-CSNs出現(xiàn)解離,pH5時出現(xiàn)聚集,但EGCG-IC的微環(huán)境可在pH 4-6.5的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定,超出范圍出現(xiàn)解離;然而,當(dāng)pH5時,EGCG-CSNs、EGCG-IC和EGCG的體外抗氧化能力(清除DPPH自由基能力、鐵還原能力)保持不變且一致,但當(dāng)pH5時,體外抗氧化能力降低,且由于EGCG-CSNs發(fā)生了聚集,其體外抗氧化能力低于EGCG-IC和EGCG。在任一溫度下,隨著儲藏時間(0-24 h)的延長,EGCG-CSNs的粒徑逐漸升高,EGCG-IC的微環(huán)境逐漸被破壞,且升高、破壞程度隨溫度升高而增大。同時,隨著時間的延長,EGCG-CSNs的體外抗氧化能力逐漸下降,下降程度與溫度正相關(guān),而EGCG-IC和EGCG卻能保持抗氧化能力穩(wěn)定,分析表明EGCG-CSNs的聚集導(dǎo)致了EGCG的過渡包封,阻礙了EGCG的釋放,從而削弱了體外抗氧化能力。最后,通過調(diào)節(jié)CSH的濃度(0.5、1、2 mg/m L),制備了具有不同TP包封率(~50%、~80%、~100%)及不同粒徑大小(140、170、240 nm)的TP-CSNs添加到明膠中制備納米復(fù)合明膠膜。隨著TP包封率及粒徑的提高,TP-CSNs對膜機械強度和阻隔性能的增強作用逐漸提高。復(fù)溶膜溶液中游離TP含量的測定結(jié)果表明,在干燥成膜過程中,TP-CSNs可保持穩(wěn)定,且在膜基質(zhì)中均勻分散。各復(fù)合膜的外觀無顯著差異,但添加TP會降低膜的透光率。同時,膜的體外抗氧化性能(DPPH自由基清除能力、鐵還原能力)與TP包封率相對應(yīng)。采用明膠復(fù)合膜制備了小包裝袋,將葵花籽油封裝于包裝袋內(nèi),通過研究葵花籽油隨時間的氧化穩(wěn)定性(POV值、TBARS值)來評估油脂的抗氧化特性。結(jié)果顯示,添加有80%包封率TP-CSNs的明膠復(fù)合膜對葵花籽油具有最好的抗氧化保護作用,具體順序為~80%~100%~50%包封率游離TP。然而,若葵花籽油不與明膠復(fù)合膜接觸時,游離TP顯示最好的抗氧化保護效果。95%乙醇模擬油脂體系中TP的控釋特性研究表明,TP的釋放速率與包封率成反比,具體釋放速率順序為游離TP~50%~80%~100%包封率,同時復(fù)合膜可保持其微觀結(jié)構(gòu)不變。上述研究結(jié)果表明,TP在葵花籽油表面的持續(xù)釋放性能確保了保護作用的發(fā)揮,且可通過調(diào)節(jié)游離/包封TP的質(zhì)量比對釋放速率進行調(diào)控,從而在不提高添加量的前提下增強抗氧化作用效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS206.4

【參考文獻】

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本文編號：2347442