聚乳酸可降解活性包装在果蔬保鲜中的应用研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:syyyqw
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根据粮农组织2016年统计数据,中国的新鲜农产品产量达到7.08亿吨,产量占世界的39%,远超印度(10%)和美国(4%),是世界上最大的果蔬生产国。果蔬是一类可以进行呼吸活动的产品,采收后仍然能保持活跃的新陈代谢。但是由于其质地柔软、易机械损伤性、代谢旺盛及微生物高敏感性,在收获之后极易腐烂,极大的限制了其市场需求。因此,寻求延长贮藏过程中的货架期和保持果蔬品质的方法非常有必要。气调型活性包装是一类能够自主调节内部氛围的包装薄膜,薄膜具备适宜的气体透过率且负载抗菌抗氧化的活性成分,这对于延缓果蔬微生物生长及腐败效果,维持果蔬的品质和安全性都有积极作用。通过调控薄膜的气体和水蒸气透过率,在包装微环境中建立了适宜的气体氛围,有效避免高浓度的有害气体积累。对包装的透气、透湿性设计时需要考虑多种因素,如果蔬的重量和生理特性(呼吸速率、成熟阶段),环境条件(温度、相对湿度)以及包装薄膜(气体透过率、水蒸气渗透性)的特性等。材料方面,选择了三种聚酯类的可降解材料:(1)聚乳酸(Poly(lactic)acid,PLA),(2)聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(Poly(3-hydroxybutyrate-4-hydroxybutyrate),P3,4HB),(3)丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯(Poly(butylene succinate adipate),PBSA),用于开发新型的果蔬保鲜包装。本文以聚乳酸(PLA)为基材,第二、三章着眼于PLA-P3,4HB改性研究及水蜜桃的保鲜应用,第四章为PLA-PBSA改性研究和西兰花的保鲜应用,两种PLA基活性薄膜都是采用共混挤出、流延法制备可得。如下是本文主要的研究内容及成果:(1)以PLA为基材,P3,4HB为改性材料,通过加入不同比例的增塑剂(BXA)及扩链剂(ADR4300),调控薄膜的气体及水蒸气透过率,并选取生姜及当归精油为活性成分,流延法制备得PLA-P3,4HB基的活性薄膜,考察改性薄膜的阻隔性能(气体阻隔性,水蒸气阻隔性)、基本物理性能、近红外分析、扫描电镜结构表征及热性能等。结果表明,0.2%扩链剂,3%增塑剂,PLA:P3,4HB(4:1),3%精油比例时,有较好的成膜效果;PLA-P3,4HB基薄膜对于PLA脆性有较大提升,并且有较高的气体及水蒸气透过率;两类活性精油的掺入并未对薄膜化学结构造成影响,且提高了复合薄膜的抗氧化性能;扫描电镜的断面分析可知精油与材料有良好的相容性,且并未改变薄膜材料的微观结构;PLA-P3,4HB-AEO组薄膜展示出较大的水蒸气及气体透过率,且延展性较好,有着良好的应用潜力。(2)开展了PLA-P3,4HB基活性薄膜对于水蜜桃的保鲜效果研究。使用低场核磁共振技术(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR),以无损、可视化的方法来跟踪水蜜桃贮藏期间的水分迁移情况。同时辅以可溶性固形物、丙二醛、膜通透性、硬度、酶活性(多酚氧化酶和脂氧合酶)、失重率等评价贮藏期间水蜜桃的品质变化。结果表明,在(1±0.5)°C贮藏条件下,PLA-P3,4HB活性薄膜包装的水蜜桃,由于薄膜适宜的透气、透湿性,水蜜桃采后呼吸作用降低,营养物质消耗较少,较好的延缓了可溶性固形物、果实硬度等品质的下降;当归精油作为活性物质,减轻了膜脂过氧化的进程,维持了较高的抗氧化水平;PLA-P3,4HB-AEO薄膜包装的水蜜桃,核磁成像显示出最浅的质子密度图颜色,结合水比例较高,细胞束水能力强,展现出较高的营养价值,有效延缓了水蜜桃的腐败进程,延长了货架期。(3)以PLA为基材,PBSA为改性材料,生姜精油及茶树精油为活性成分,掺入一定比例的扩链剂(TMP6000),先将PLA-PBSA熔融共混,然后通过流延法制备得活性薄膜,对改性薄膜的力学性能性能、微观结构、抗氧化性能及阻隔性能等进行考察,并进行西兰花保鲜实验的初步探究。结果表明,两种活性物质并未改变薄膜的微观结构,具有良好的相容性,并提升了薄膜的抗氧化性能;改性后薄膜的氧气透过率及水蒸气透过率大大提升,其中GEO-PLA/PBSA薄膜具有较高的CO2/O2透气比(30:1),适合于强呼吸跃变型果蔬的应用;此外,GEO-PLA/PBSA薄膜在西兰花保鲜实验中展现了强大的抗氧化性,西兰花根茎内叶绿素、可溶性固形物流失较少,且有效抑制了丙二醛(MDA)含量的提升,同时抗坏血酸(VC)含量也维持了较高的水平,延长了西兰花2-3天的货架期。
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