结冷胶—琼胶可食复合膜的制备与应用研究

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随着经济的迅速发展,生活节奏的加快,人们对快速消费食品的需求也不断增加。而速食食品采用的包装材料主要是塑料包装,但日常生活中的塑料膜与食品紧密接触,在长期贮藏中对食品安全性存在一定潜在影响。同时塑料包装中的高分子化学物质在大自然中不易被降解,累积到一定程度会造成了严重的“白色污染”,不仅给环境带来了很大的压力,而且也造成了能源的消耗。因此,研究一种对环境无污染、安全的包装材料非常必要。可食膜是以天然可食材料为原料,添加一定量的增塑剂等,通过共混等方式制备的包装材料,具有良好的机械性能和阻隔性能,能够用于食品包装,主要通过阻隔水汽和溶质等的迁移来保证食品的质量,从而防止食品腐败变质、延长食品的货架期。本研究采用了价格低廉的结冷胶和琼胶,结冷胶具有优越的机械性能,琼胶具有热封性能,通过两者共混综合了两者的优势,从而制备了一种高强度可热封的可食复合膜。本论文是将结冷胶和琼胶共混,制备出一种可用于食品包装的新型复合膜。复合膜的机械性能和阻隔性能分别以抗拉强度和水蒸气透过率为指标,以抗拉强度高,水蒸气透过率低为优先原则,通过单因素和响应面优化实验确定复合膜的最佳制备条件。本论文的主要研究内容和结果如下:1、利用结冷胶、琼胶为成膜原料,甘油为增塑剂,制备结冷胶琼胶可食复合膜,通过单因素实验和响应面实验对制膜工艺进行优化,确定最佳工艺条件。单因素试验中,以结冷胶含量、琼胶含量、共混液中结冷胶膜液的比例、甘油含量、干燥温度为考察因素,以高的抗拉强度、适中的断裂伸长率、低的水蒸气透过率为最佳指标,确定制膜的最优工艺条件;响应面实验中,选择结冷胶含量、琼胶含量、共混液中结冷胶膜液的比例、甘油含量为考察因素,以复合膜的抗拉强度和水蒸气透过率为响应值,最终确定最佳工艺条件为:结冷胶含量为1.69%、琼胶含量为2.60%、共混液中结冷胶膜液比例为55.25%、甘油含量为0.24%、干燥温度为55°C,此时结冷胶琼胶可食复合膜的抗拉强度可达72.09MPa,水蒸气透过率为0.58×10-10g/Pa·s·m2。2、在最佳工艺条件下制备的结冷胶琼胶可食复合膜具有较强的机械强度和较低的水蒸气透过率,通过差示热量扫描仪、扫描电镜和红外光谱从微观方面观察和分析结冷胶琼胶可食复合膜的内部结构特征,研究复合膜各成分之间的相互作用及相容特性。表征结果表明:结冷胶分子和琼胶分子能够充分发生相互作用,而不是简单的共混,两个大分子之间产生了强烈的相互作用,并在氢键的作用下,共同构成稳定而且致密的网状结构。3、茶多酚是一种天然的抗氧化剂,将茶多酚添加到制膜工艺中,制备了具有抗氧化活性的结冷胶琼胶可食复合膜,并研究了茶多酚添加量对结冷胶琼胶可食复合膜的影响。研究结果表明:当茶多酚添加量为50mg/kg时,抗氧化效果最好,并且茶多酚的添加对结冷胶琼胶复合膜的机械强度和水蒸气透过率影响并不明显;将结冷胶琼胶可食复合膜、具有抗氧化活性的结冷胶琼胶可食复合膜、PE膜为包装材料,用封口机将其热封成包装袋并进行植物油的包装,考察其对油脂贮藏过程中酸价、羰基价、过氧化值的影响。实验分为三组:结冷胶琼胶可食复合膜组、具有抗氧化活性的结冷胶琼胶可食复合膜组、PE膜组,应用实验结果表明:虽然结冷胶琼胶可食复合膜和具有抗氧化能力的结冷胶琼胶可食复合膜的抗氧化能力都低于PE膜,但抗氧化膜和PE膜相较于空白膜都具有明显的减缓植物油氧化的效果,其原因可能是抗氧化膜中抗氧化剂茶多酚的抗氧化效果,也可能是茶多酚的添加使该膜的内部结构更加致密,阻隔性增加,从而减缓了植物油的氧化速率。从研究结果表明,通过结冷胶和琼胶共混所制备的可食复合膜,具有较高的抗拉强度,适中的断裂伸长率,较低的水蒸气透过率。因此该复合膜可作为食品内包装材料,具有安全、绿色环保和生物可降解的优点,在食品包装行业将有广泛的应用。
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