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海藻酸钠淀粉保鲜膜的制备及其性能研究--高分子材料与工程本科毕业设计.doc
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1、(2014届)本科毕业设计(论文)资料题目名称:海藻酸钠/淀粉保鲜膜的制备及其性能研究学院(部):包装与材料工程学院专业:高分子材料与工程学生姓名:xxx班级:高材101学号:xxx指导教师姓名:xxx职称:教授最终评定成绩:xxx工业大学教务处2014届本科毕业设计(论文)资料第一部分 毕业论文(2014届)本科毕业设计(论文)题目名称:海藻酸钠/淀粉保鲜膜的制备及其性能研究学院(部):包装与材料工程学院专业:高分子材料与工程学生姓名:xxx班级:高材101学号:xxx指导教师姓名:xxx职称:教授2014 年 5 月xxx工业大学本科毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业论文(
2、设计),题目海藻酸钠/淀粉保鲜膜的制备及其性能研究是本人在指导教师的指导下,进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文章以明确方式注明。除此之外,本论文(设计)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名:(此处连同下面的日期用手写)日 期: 年 月 日湖南工业大学本科毕业设计(论文)摘 要本文以海藻酸钠和淀粉为基材,制备性能良好的果蔬保鲜膜。研究了海藻酸钠和淀粉单独制膜时成膜条件对成膜性的影响;研究海藻酸钠和淀粉以不同比例共混时,共混比对共混膜性能的影响;通过丙烯酸接枝改性淀粉和丙烯酸接枝改性海藻酸钠,研究改性对
3、共混膜性能的影响;研究不同CaCl2溶液浓度对共混膜性能的影响;利用自制保鲜膜对鲜切苹果进行保鲜实验,并与PE膜和未用保鲜膜的空白组进行对比,通过感官评分,研究了保鲜膜对鲜切苹果保鲜效果的影响。主要研究结果如下:海藻酸钠和淀粉以固含量3:7共混时,共混膜的力学性能最好;海藻酸钠和改性淀粉以固含量4:6共混时,共混膜的力学性能最好;改性海藻酸钠和改性淀粉以固含量4:6共混时,共混膜的力学性能最好;海藻酸钠改性和淀粉改性都能使海藻酸钠与淀粉分子间更易形成氢键,两者的相容性提高,所制得的海藻酸钠和淀粉共混膜的力学性能、透湿性和耐水性都得到一定的提高。当CaCl2溶液浓度为3.0%时,共混膜的失重率为
4、11.5%、抗拉强度为66.3MPa、断裂伸长率为86.2%。在对鲜切苹果的保鲜实验中,海藻酸钠和淀粉保鲜膜的感官得分比PE膜和未使用保鲜膜的空白组高,共混膜包装的鲜切苹果保鲜期比PE膜包装的延长了1天,比空白组延长了2天。关键词:保鲜膜;海藻酸钠;淀粉;共混ABSTRACTIn this paper, a well performed preservative film for fruits and vegetables was prepared with sodium alginate and starch as the substrate material. The influence
5、of film-forming conditions on the film-forming property was researched when sodium alginate film and starch film was formed respectively. The influence of blending ratio on the property of blended film was researched when sodium alginate and starch were blent in different proportions. The effect of
6、modification on blended film performance was studied when sodium alginate and starch were modified respectively with acrylic acid. The influence of different concentration of calcium chloride on the property of blended film was researched. The effect of preservative film on fresh-cut apples was stud
7、ied through the contrast of the prepared preservative film, ordinary PE cling film and the blank group without preservative film.The main results of the research are as following:The mechanical property of the blended film was best when the mass ratio of sodium alginate and starch was 3:7. The mecha
8、nical property of the blended film was best when the mass ratio of sodium alginate and modified starch was 4:6. The mechanical property of the blended film was best when the mass ratio of modified sodium alginate and modified starch was 4:6. Molecules of sodium alginate and starch could form hydroge
9、n bonds easier with the modification of sodium alginate and starch, which could increase the compatibility of sodium alginate and starch, and at the same time, the mechanical properties, moisture-penetrability and water resisting property of the blended film all have been improved at a certain. When
10、 the concentration of calcium chloride was 3.0%, the weight loss ratio of the blended film was 11.5%, the tensile strength of the blended film was 66.3MPa, and the elongation of the blended film was 86.2%. In the preservation experiment on fresh-cut apples, the sensory score of preservative film wit
11、h sodium alginate and starch was higher than PE film and blank group. The length for preservation of fresh-cut apples with blend membrane packing extend 1 day than PE cling film packing, and extend 2 days than the blank group.Keywords: preservative film; sodium alginate; starch; blend目 录第1章 绪论11.1 可
12、食性膜的研究进展11.1.1 可食性膜的特性11.1.2 可食性膜的分类21.2 海藻酸钠保鲜膜的研究进展21.3 淀粉保鲜膜的研究进展31.3.1 接枝改性淀粉的基本原理及其方法选择31.3.2 研究进展51.4 本课题的研究目的及研究内容51.4.1 研究目的51.4.2 研究内容6第2章 实验部分72.1 实验材料与仪器设备72.1.1 实验材料72.1.2 主要设备72.2 保鲜膜的制备72.2.1 淀粉膜的制备72.2.2 海藻酸钠膜的制备82.2.3 海藻酸钠和淀粉共混膜的制备92.2.4 交联剂CaCl2浓度的确定92.3 基本性能测试102.3.1 厚度测定102.3.2 力学
13、性能的测定102.3.3 透光率和雾度测定102.3.4 透湿性能测定102.3.5 耐水性能测定112.4 鲜切苹果保鲜实验112.4.1 鲜切苹果保鲜实验的感官测定112.4.2 鲜切苹果失重率的测定11第3章 结果与分析123.1 成膜条件对淀粉膜性能的影响123.1.1 淀粉浓度对淀粉膜性能的影响123.1.2 糊化温度对淀粉膜性能的影响133.1.3 塑化剂甘油的添加量对淀粉膜性能的影响143.2 成膜条件对海藻酸钠膜性能的影响153.2.1 海藻酸钠浓度对海藻酸钠膜性能的影响153.2.2 海藻酸钠溶解温度对海藻酸钠膜性能的影响163.3 海藻酸钠和淀粉共混比对共混膜性能的影响17
14、3.3.1 海藻酸钠和淀粉共混膜最佳共混比的确定173.3.2 海藻酸钠和改性淀粉共混膜最佳共混比的确定173.3.3 改性海藻酸钠和改性淀粉共混膜最佳共混比的确定183.4 基材改性对共混膜的性能影响193.4.1 淀粉改性对共混膜的性能影响193.4.2 海藻酸钠改性对共混膜的性能影响203.5 交联剂CaCl2浓度的确定213.6 共混膜对鲜切苹果保鲜效果的影响213.6.1 鲜切苹果保鲜实验的感官评定213.6.2 鲜切苹果的失重率22结论24参考文献25致谢27IV 湖南工业大学本科毕业设计(论文)第1章 绪论1.1 可食性膜的研究进展近年来,塑料薄膜已被广泛地用作食品包装材料,但由
15、于塑料包装膜性质稳定,不易分解腐烂,长期存留下来对环境产生“白色污染”。随着科学技术的进步,人民生活水平的日益提高,消费者对食品的要求除营养、保健、色、香、味外,对食品品质和保藏期要求的提高,以及环保意识的增强,开发以天然生物材料制造的可食性包装膜已经成为食品包装领域研究的重要发展趋势之一。可食性包装是顺应人们对食品包装的方便化和无公害化而迅速发展起来的新型食品包装,既能对食品起保鲜作用,又能防止对环境的污染。可食性膜具有安全性好,阻隔性好和无环境污染等优点,将取代普通的塑料食品包装材料1-5。1.1.1 可食性膜的特性可食性膜主要通过防止气体、水气和溶质等的迁移,来避免食品在贮运过程发生风味
16、、质构等方面的变化,进而保证食品的品质,延长食品货架期,降低包装成本。近年来的研究表明,可食性食品包装膜具有许多突出的优点。第一,可食性膜能与其包装的食品一同食用,有的具有一定的营养价值,有的能被人体消化,有的食用膜本身对人体还具有保健作用。第二,可食性膜为可降解膜,若未被食用,在环境中仍可被微生物降解,不会造成环境污染。第三,可食性膜可用于食品小量包装、单位食品包装,可与食品直接接触,防止食品被空气中的微生物污染。第四,可以在可食性膜制作时中可加入一些风味剂、着色剂和营养强化剂等,以改善感官性能及食品品质,增进食欲。第五,可食性膜可作为防腐剂和抗氧化剂的载体,可在食品表面控制它们进入食品内部
17、的扩散速率,有利于降低这些添加剂的用量。第六,可食性膜可以加入到异质食品的内部界面,以防止因食品组分间水分和其他物质的迁移而导致的食品变质或影响食品品质。第七,可食性膜和不可食用薄膜构成多界面、多层次的复合包装,提高了整体阻隔性能。第八,可食性膜也可用作微波、焙烤和油炸食品的包被膜等6。1.1.2 可食性膜的分类可食性膜按原料分类划分,大体上可分为多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、脂类可食性膜和复合型可食性膜。1) 多糖类可食性膜多糖类可食性膜是以淀粉、变性淀粉、食用胶、及纤维衍生物等为主要原料而制成的。由于多糖特殊的长链螺旋分子结构,其化学性质稳定,适应长时间储存及各种储存环境,但由于它们都
18、属亲水性聚合物,可使薄膜有效地阻隔油和脂肪,其阻湿性一般很小,但对湿度的阻隔是平均的,尤其是在高相对湿度时。在多糖类物质形成过程中,分子间氢键和分子内氢键起到了重要的作用。2) 蛋白质类可食性膜蛋白质类可食性膜以动物分离蛋白和植物分离蛋白为主要原料,如:玉米醇溶蛋白、乳清蛋白和谷蛋白等。常见的蛋白质类可食性膜主要有大豆分离蛋白膜、乳清蛋白膜、小麦面筋蛋白膜和玉米醇溶蛋白膜。在蛋白薄膜成膜过程中,主要依靠二硫键(S-S)的作用,先通过S-S键还原裂解成硫(SH)基,扩散在溶剂中,使多肽分子降低,再扩散开的蛋白质分子在空气中又被氧化,重新形成二硫键的膜结构。胶原蛋白膜和玉米醇溶蛋白是成功的商业化可
19、食性蛋白膜,但其膜不是太坚固、坚韧,且阻湿效果较差,不过胶原蛋白膜具有较好机械性能。3) 脂类可食性膜脂类可食性膜的形成材料如:硬脂酸、软脂酸、蜂蜡、石蜡等,都具有极性弱、容易形成致密分子网状结构的特点,所形成的可食性膜阻水能力非常强,但单独由脂类形成的膜强度降低,单独使用的情况很少,通常会与蛋白质、多糖类复合形成复合薄膜。4) 复合型可食性膜将不同的配比的多糖、蛋白质、脂肪酸结合在一起,制备复合型可食性膜,为达到满足不同食品包装的需要,改善膜的机械强度、透光性、透气性和耐水性,可以通过改变复合膜中多糖、蛋白质、脂肪酸的种类和含量来实现。成膜材料按功能特性可分为:主剂(多糖类、蛋白质)、疏水剂
20、(脂肪酸、蜡质等)和增塑剂(脂类和多元醇)。1.2 海藻酸钠保鲜膜的研究进展海藻酸盐是唯一一种可在室温下溶于水而形成水溶胶的多糖,具有优良的分散性、保湿性、成膜性、抗菌性、无毒无味、可生物降解、生物相容性好等诸多优点,而且成本比较低,成为水果贮藏保鲜研究的热点7。海藻酸钠具有良好的溶解特性(可溶于水,不溶于有机溶剂),良好的粘性、凝胶特性和生物相容性,良好的增稠性、成膜性、稳定性、絮凝性和鳌合性。刘嘉俊利用海藻酸钠对芒果进行涂膜,测定贮存期间的Vc含量、总糖量、失重率及腐烂指数,结果表明:海藻酸钠对芒果的贮藏具有一定作用,延长了芒果的贮藏时间。其中涂膜效果最好的是2.0%的海藻酸钠溶液,最终芒
21、果Vc含量740mg/kg,总糖含量108g/kg,总失重率8.59%,腐烂指数32%8。邓靖等通过钙剂处理对海藻酸钠膜进行交联改性,根据膜的力学性能和透湿性能,确定了海藻酸钠的浓度、钙剂交联剂的种类、交联时间和交联剂的浓度。改性后膜的力学性能和透湿性能得到改善,添加丁香油树脂可以制备抗菌海藻酸钠膜,且随着其添加量的增加,膜的抑菌效果越好9。孙瑶等以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为共混膜的基材,甘油和防腐剂山梨酸钾为增塑剂,制得的膜抗拉强度和断裂伸长率明显提高10。1.3 淀粉保鲜膜的研究进展淀粉可食性包装膜是可食性包装膜中研究开发最早的类型。淀粉具有来源广泛、价格低廉、可再生、可生物降解等特点,且
22、容易保存,便于运输。天然淀粉因水敏感性、脆性、强度低、易老化等缺点而使其应用受到限制,但可利用淀粉分子上存在许多活泼的羟基,通过氧化反应、交联反应、醚化反应等来提高其性能。将改性淀粉作为成膜材料有着广阔的应用前景11。1.3.1 接枝改性淀粉的基本原理及其方法选择1) 接枝改性淀粉的基本原理根据接枝共聚的方法,淀粉接枝共聚的原理基本上可分为三类:自由基引发接枝共聚法、离子相互作用法和缩合加成法。在淀粉接枝共聚反应中主要采用自由基引发接枝共聚法,其中包括物理引发和化学引发。(1) 物理引发法采用机械物理方法(比如撕捏、球磨、冻结和熔化淀粉),使淀粉因被机械剪切而使分子破裂,在破裂点产生自由基。如
23、果有单体存在,淀粉就会与单体发生接枝共聚反应。辐射法也是一种能使淀粉形成活性中心的有效办法,活性引发中心可以是自由基、阴离子、阳离子或自由基-阴离子和自由基-阳离子12。目前接枝共聚的研究还有采用微波加热引发接枝反应。微波加热技术是近几年来得到快速发展与应用的一门新技术,微波加热能提高反应速率,且具有操作方便、副产物少、产率高及产物易提纯等优点13。(2) 化学引发法化学方法是指利用氧化还原反应,引发淀粉形成自由基,再与具有不饱和键的单体发生连锁反应。常用的引发剂有:铈离子、过硫酸钾、高锰酸钾。化学引发中的各种引发剂对各种不同淀粉和单体具有一定的选择性14。总的来说,铈离子、锰离子引发效率高,
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