1. 研究目的与意义
可食性膜是以可食性生物大分子为成膜材料, 添加可食性增塑剂, 通过一定的制膜工艺制备性能良好的薄膜。可食性膜的成膜材料主要包括多糖、蛋白质和脂质等[1],本实验选用多糖。
众所周知,甲壳素具有来源广、可降解、生物相容、无毒等性质,但其不溶于水和大多数有机溶剂,以沉淀形式存在,所以限制其应用。而纳米尺寸的甲壳素能够均匀分散在水中,分散液易处理和成型,因此通过适当的化学或物理方法处理甲壳素制备纳米尺寸甲壳素,即纳米甲壳素[2],可很大程度上扩大其在各领域的应用。
2. 研究内容和预期目标
本课题的主要目的是制备纳米级甲壳素颗粒,并将该纳米颗粒加入到壳聚糖抗菌膜中,探究其对壳聚糖膜液的乳化效果以及对壳聚糖薄膜性能的影响。所以研究内容初步确定有以下几点:①甲壳素纳米颗粒制备;②制备壳聚糖/甲壳素纳米颗粒/精油抗菌薄膜;③观察可食膜的微观结构和性能;④壳聚糖/甲壳素纳米颗粒/精油抗菌薄膜抗菌机理探讨。
面临的难题有很多,首先是甲壳素纳米颗粒的制备,不同的制备工艺影响也不同,所以制备工艺的选择很重要,其次是薄膜性能的后续测定,目前国内类似研究做的不太多,所以实验的不确定性也增加了实验的难度,现在还只是在理论研究,希望经过后续实验之后能得到理想的实验结果。
3. 国内外研究现状
可食性膜是以天然可食性物质为原料制得的具有多孔网络结构的保护性阻隔膜[3],将可食性膜用于生鲜肉制品或蔬果上,可减少产品的干耗,阻止产品氧化[4]。通过可食性薄膜包埋抗菌剂是目前食品领域广泛使用的一种非常有潜力的保鲜技术。它不仅具有传统可食性包装膜所具有的阻隔功能,还可以作为营养强化物质和功能活性物质(如抑菌剂)的载体。基本方法就是将抑菌剂添加到成膜材料当中,使用这种包装材料处理食品,抑菌剂可以缓慢释放并作用于食品的表面,起到抑制微生物的生长,甚至达到杀死微生物的效果,进而延长食品的保质期。不同可食性膜的功能并非相同,它的功能性取决于其自身的性质以及薄膜的组成成分和结构[d]。
甲壳素是自然界中除纤维素以外第二大丰富的天然生物大分子,在自然界中,甲壳素广泛存在于低等植物菌类、虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳、真菌的细胞壁等[6]。甲壳素具有可降解性和生物相容性等优良特性,其来源广、价格低廉,引起了人类的广泛关注和深入研究[7,8],若能充分开发和利用其优良特性,必能造福人类[9],目前甲壳素已广泛应用于食品、医药保健、生物化工、环境农业等领域。
壳聚糖,天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物,也有生物降解性和生物相容性等特点,无毒性[10],还有抑菌、降脂等生物功能。它是目前自然界中唯一一种高分子碱性多糖聚合物,不溶于水,可溶于大部分稀酸。壳聚糖分子内和分子间存在非常强的氢键,具有多种结构,纯壳聚糖制成的薄膜显刚性和脆性,目前常在制备过程中添加增塑剂、微米、纳米颗粒等,以提高其橡胶性质[11],有研究表明,通过在壳聚糖膜液中添加精油也可提高膜的机械性能和保鲜效果[12]。
4. 计划与进度安排
整个研究计划分为三个阶段进行:
一、前期准备阶段:
5. 参考文献
[1]管骁,赵欣.大麦醇溶蛋白/纳米TiO_2可食性膜的制备与性质[J].中国粮油学报,2016,31(05):66-70.
[2]孙绪兵,杜京城,由耀辉.纳米甲壳素的制备、改性及应用研究进展[J].高分子通报,2016(08):71-80.
[3]张慧芸,梁英,李鑫玲,康怀彬.微射流均质对羧甲基纤维素—精油可食性膜性能的影响[J].食品与机械,2019,35(06):123-128.
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