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1、上海交通大学硕士学位论文 1可食性壳聚糖保鲜膜研究 摘 要 摘 要 壳聚糖保鲜膜是一种新型果蔬、肉类食品的绿色保鲜材料。与传统塑料薄膜（聚乙烯膜、聚氯乙烯膜）相比，壳聚糖膜具有气体选择透过性及透水率较高等特点，并且可生物降解，不会污染环境，因此有逐渐取代塑料薄膜的趋势，具有非常好的应用前景。但是从文献报道看，很多文献仅仅着重于壳聚糖保鲜效果的研究，而关于多种因素（如分子量、脱乙酰度、表面活性剂等）对壳聚糖膜的性能影响的系统研究并不多， 而这些基础研究对于壳聚糖对于不同果蔬的保鲜效果是至关重要的。 本论文基于简单的流延浇铸法成膜工艺制备各种不同配方的壳聚糖膜， 并对壳聚糖原料进行再乙酰化制得不同
2、脱乙酰度的壳聚糖。 论文主要通过测定膜的抗拉强度、 透湿性及溶液的浸润性能，以比较壳聚糖的分子量、脱乙酰度、增塑剂及表面活性剂对膜性能的影响，总结出壳聚糖的关键性能的影响因素和规律。论文还采用不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖和不同的配方制备保鲜液，重点研究了保鲜液对圣女果、蜜桔等水果的保鲜效果。通过比较可知壳聚糖溶液对于蜜桔具有较好的保鲜效果，而对于难度较大的圣女果来说，要得到保鲜效果非常好的壳聚糖保鲜液， 还有待进一步了解保鲜液中不同组份之间的互相作用关系，并根据果蔬的种类调整配方。 关键词：壳聚糖，保鲜，浸润，成膜，流延浇铸法，保鲜效果 上海交通大学硕士学位论文 2RESEARCH AND
3、 APPLICATION OF CHITOSAN COMPLEX PRESERVATION FILM RESEARCH AND APPLICATION OF CHITOSAN COMPLEX PRESERVATION FILM ABSTRACT ABSTRACT Chitosan preservation film is a new green preservation material for fruits, vegetables and meat. Compared to traditional plastic film, chitosan film has such characteri
4、stics as gas selectivity and relatively high water permeation. All of these contribute to great advantages of chitosan film over plastic film and a very good perspective for application. However, from other literature, very few researches have been made on effect of many elements on performance of c
5、hitosan film. These basic researches are essential to chitosans preservation effect on different 上海交通大学硕士学位论文 3fruits and vegetables. In this experiment, I adopt fluid casting method to obtain a series of chitosan film with different components (such as different molecular weight, deacetylation degr
6、ee and different additives).In addition; I made deacetylated chitosan from chitosan raw materials. Then I characterize their performance (such as film stress, WVP and soakage performance) in order to gain the effect of many elements on film performance. Those elements include chitosans molecular wei
7、ght, deacetylation degree and several kinds of additives. According to the above experiment, I summarize the rule of elements that affect films performance and make several kinds of components which boast wonderful preservation effect. It is then validated in following fruit preservation experiment.
8、 After effect comparison, I find that those oranges that have been preserved can last much longer than before. However, the chitosan solution doesnt do much to tomatoes as it is relatively more difficult for tomatoes. Therefore, relationship between fruits preservation effect and chitosans performan
9、ce in application should be further studied, in which way can I finally put forward a tentative regulation principle of chitosans preservation component for fruit. 上海交通大学硕士学位论文 4KEY WORDS: KEY WORDS: chitosan, preservation, soakage performance, film, fluid casting method, preservation effect 上海交通大学硕
10、士学位论文 71. 前言 本章比较系统地介绍了可食性膜的发展现状，可食性膜的种类及其与塑料薄膜相比较，在薄膜透气性、透湿性方面所具有的特点。介绍了纤维素、淀粉、蛋白质、壳聚糖等各种可食性膜的优缺点， 主要针对壳聚糖膜的缺点进行的复合改性， 以及壳聚糖保鲜液改性前后的保鲜效果。 1.1 可食性保鲜膜的发展概况 近年来，塑料薄膜已被广泛地用作食品包装材料，然而它们却对环境产生“白色污染” 。目前，在发达国家，塑料食品包装袋已被限制或禁止使用，1 因此可食性膜等“绿色”包装应运而生。近40年来有许多关于可食薄膜的材料和应用研究，如：水果涂蜡和石蜡保鲜，多糖类、蛋白质类涂膜保鲜等，并已得到广泛应用。可
11、食性膜即指通过包裹，浸润，涂布，喷洒等形式覆盖于食品表面或异质食品内部街面上的一层由可食性物质组成的薄层， 可阻止(或减少)水分、气体(O2、CO2)或溶质的迁移,并对食品起到机械保护作用2。而且，作为合成包装膜，它既是包装，又是食品中的一种组分，是可食性的，不会对环境造成污染。此外，可食性膜可作为特殊功能成分（例如抗氧化剂、防腐剂、调味料等食品添加剂）的载体，它既可将食品与外界环境隔离开来， 又可将食品各组分隔开， 保证了食品质量， 延长了货架期。3 聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等塑料是传统的薄膜包装材料，它们具有较好的功能特性，例如较好的抗张和抗剪切强度，对O2以及芳香化合物有较好的阻碍性和较
12、好的热密封性能。但是它们对水蒸气的传递速率很低， 容易在薄膜包装内形成水蒸气的凝聚， 导致微生物的滋长， 而且， 这些材料都不能生物降解。 因此， 人们尝试用其它可食用的材料来替代这些材料,以减小对环境的污染，并达到更为优异的综合性能。 使用可食性涂覆膜除了能减少环境污染外，还能够减少水分的损失、阻碍水果的成熟、减少机械损伤、延缓衰老，达到保鲜的效果，并能增加被涂覆食品的光泽和亮度。涂覆膜还可以作为一些有用组分的载体，如抗菌混合物、芳香添加剂、抗氧剂或抗熟化混合物2。 选择涂覆材料所依据的性能指标主要是它们对氧气、 二氧化碳和水蒸气的渗透率。 由于水在腐败反应中起到了重要作用，因此对于保鲜材料
13、而言水蒸汽渗透率(WVP)是必然受到关注的性能指标。可食性膜对水蒸气的传递速率高于塑料薄膜,不会导致水蒸气冷凝在包装材料表面而引起微生物的污染。可食性膜对氧气的渗透率均低于塑料薄膜（如表1所示），其CO2/O2渗透比也高于塑料薄膜，而CO2/O2渗透比率对于设计合适的果蔬涂膜具有重要作用，渗透比率越大说明CO2积累得越少,既能有效防止膜内由于二氧化碳积累太多而导致的无氧上海交通大学硕士学位论文 8呼吸,又能减缓水果的呼吸速率,因此能够达到很好的保鲜效果。 1.2 可食性保鲜膜的种类及其特点 1.2.1 可食性膜的种类 可食性膜依据成膜材料可分为多糖类、蛋白类、脂质类和复合膜类。多糖类有壳聚糖、
14、淀粉、褐藻酸钠、魔芋葡甘聚糖以及它们的衍生物。蛋白质类包括用于膜制剂的蛋白质如小麦面筋蛋白、大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、酪蛋白、胶原蛋白、明胶等。脂质类包括蜡类（石蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、米糠蜡、紫胶等）、乙酰单甘酯、表面活性剂（蔗糖脂肪酸酯、硬脂酸单甘油酯等）及各种油类。复合膜一般是由多糖、蛋白质、脂质类中的2种或3种经一定处理复合而成。44 复合膜可针对单纯可食性膜的缺点，通过加入添加剂或与其它成膜材料复合以完善其性能。 1.2.2 可食性膜与塑料薄膜的性能比较 1.2.2.1 果蔬呼吸作用的机理 果蔬采收后继续呼吸以维持其生命,吸入氧气,产生CO2和水,并伴随着热量放出,无论是有氧还是无氧
15、呼吸,实际上都是淀粉转化为糖，糖再进一步分解为酸、醇、CO2和H2O等简单分子过程。 自然水分的散失是失重和表皮变皱的主要原因。 所以保鲜就是研究如何通过抑制果蔬的呼吸速度,减少水分的损失来达到保鲜的目的。5 1.2.2.2 可食性膜与塑料薄膜渗透率的比较 氧气是维持果蔬呼吸的重要因素,可食性膜内氧气浓度不能太高,以免发生脂质酸化反应产生有害气体如乙烯,也不能太低,因为经研究表明当氧气浓度低于3%时,果蔬的正常呼吸将受到破坏,逐渐转变为厌氧性的发酵反应,所以体系内部含氧浓度的下限不应低于5%。 二氧化碳的浓度也不能太高,二氧化碳与氧气的透过率之比为4:1左右较为合适,可以让二氧化碳气体能较多地
16、逸出而不致造成生理性破坏。6 此外,对涂覆膜的水蒸气透过率也不能忽视,过大的透过率导致产品失水萎蔫,而膜内过高的相对湿度会引起细菌滋生,发生腐烂。 所以,选择果蔬保鲜膜的重要考虑因素是膜对氧气,二氧化碳和水蒸气的渗透率。 表1.可食性膜和塑料薄膜对O2,CO2和水蒸气的渗透率比较7-11 Table 1.Comparison of permeation rate of O2, CO2 and water between edible and plastic film 渗透率 薄膜种类 O2 CO2 水蒸气 SPE 2.100.0001 - 0.000420.04 上海交通大学硕士学位论文 9渗透率 薄膜种类 O2 CO2 水蒸气 壳聚糖 0.0014 - 0.49 玉米蛋白 0.360.16 2.670.19 0.1160.019 麸质 0.200.09
