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具有抗光氧化特性的天然色素可食用膜的制备与应用品质研究

田润丰  
【摘要】:通过在可食用膜中添加红色素,可有效过滤400-500 nm波段的可见光,从而起到降低被包装物由光氧化引起的变质现象。目前,随着人们对合成色素安全性的担忧,天然色素在可食用膜中的添加,成为了该领域研究的热点。同时,天然花色苷类红色素所具有的抗氧化活性,还可赋予膜一定的抗氧化活性。因此,本课题将对添加了天然花色苷类红色素的可食用膜的物理化学特性和其抑制油脂氧化的性质进行研究。首先,通过对4种常用花色苷类天然红色素(紫甘薯红、甘蓝红、萝卜红、葡萄皮红)的颜色稳定性及ABTS自由基清除能力的测定,确定紫甘薯红为适宜的可食用膜添加色素;进一步以色泽透明度、机械性能、水蒸气透过率、水接触角、玻璃化转变温度为指标,比较了紫甘薯红的添加对羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)可食用膜物理化学特性的影响,确定HPMC为更优的成膜基材。在此基础上,对添加相同色度的HPMC膜在非接触及接触模式下抑制油脂氧化的效果进行对比,结果显示:在此两种模式下,天然/合成HPMC膜在光照条件下对油脂氧化的抑制效果显著优于空白HPMC膜,且抑制效果随着色素膜中色素浓度的增加而增加。同时天然色素HPMC膜的抑制效果优于合成色素膜。基于以上天然色素膜优于合成色素膜的抑制油脂氧化效果,本论文分别从四个方面:无透氧下色素膜对油脂光氧化的抑制效果、色素膜对氧气的阻隔性能、色素膜对水蒸气的透过性能,以及色素膜自身的抗氧化性能,探讨了天然色素膜抑制油脂氧化的机理。结果显示,无透氧条件下,天然/合成色素膜对阻碍光氧化延缓油脂氧化的效果并无差异;通过对天然/合成色素膜的玻璃化转变温度、机械性能、水接触角、水分含量进行测定,并用XRD、FTIR、SEM等手段对膜结构进行分析,结果显示天然/合成色素的添加均会导致膜结构松散,促进了氧气渗透;同时,天然/合成天然色素膜的水蒸气透过率也无差异。但在色素膜的自身抗氧化性方面,天然色素膜的抗氧化能力明显高于合成色素膜及HPMC空白膜,且随天然色素添加量的升高而增强。因此,可总结天然色素膜主要通过花色苷的自身抗氧化效果,赋予HPMC优于合成色素膜的抗油脂氧化效果,且其效果与花色苷在色素膜中的浓度和保留率成正比。上述研究发现天然色素膜颜色的不稳定性限制了膜对油脂氧化的抑制效果,故选取了柠檬酸作为改良剂添加进天然色素膜中,以10%作为添加量,提高了天然色素膜的颜色保留率。其中,3%色素膜储藏第七天的颜色保留率提高了55%。采用非接触及接触模式下的油脂氧化加速试验,发现改良后的天然色素膜能够有效增强抑制油脂氧化的效果;通过机械性能、玻璃化转变温度、SEM等分析发现柠檬酸的加入使得膜的网络结构松散,故采用纳米纤维素纤维提高膜机械性能,确定5%的添加量,其中4%的样品TS比未添加NFC的改良色素膜提高了15.7%,达到了柠檬酸改良前的水平。


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