收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

环糊精在抗菌食品包装中的基础应用研究

李学红  
【摘要】: 本论文选用挥发性和非挥发性两类食品抗菌剂,研究了环糊精(CD)在抗菌食品包装中的两种应用方式:一是先使环糊精与抗菌剂形成包合物,然后加入到食品包装材料中,通过抗菌剂从包合物中的缓慢释放以及在材料中的迁移,最后达到食品表面发挥抗菌作用;二是先将环糊精固载在纤维包装材料上,然后通过固载环糊精对食品抗菌剂的包埋与缓释来实现纤维材料的抗菌性能。 异硫氰酸烯丙酯(AITC)对食品常见腐败菌和致病菌都有很强的杀灭作用,由于其具有强挥发性及刺激的气味,很难直接应用于包装材料上。本文利用环糊精或固载环糊精纤维对其进行包埋与释放,模拟了气态AITC释放形式的抗菌食品包装体系。首先,利用溶液共沉淀法制备环糊精-异硫氰酸烯丙酯包合物(CD-AITC,主客体摩尔比1:1),通过均匀设计试验分析优化了包埋工艺。以环糊精包埋率为指标,MATHEMATICS4.0分析得到拟合方程y=9.44+4 x_1+22.74x_2+0.35 x_3-0.45 x_4 ,对各因素最佳取值后包埋率可达88.5%;以环糊精回收率为指标,利用MATHEMATICS4.0分析得到拟合方程y=17.87-2.5 x_1+42.87 x_2-0.15 x_3+0.074 x_4,对各因素最佳取值后环糊精回收率可达88.0%。同时,根据环糊精包合物的包埋与释放机理,建立了CD-AITC的准确定量分析方法,即利用无水环境下的有机溶剂洗涤法测定包合物表面吸附油、利用有机溶剂-水体系下的热浸提法测定包合物中的包合油,并以紫外分光光度法进行定量。实践证明,该方法具有需要样品量少、操作相对简便和准确度高的优点,RSD不大于1.26%,包合物含油量测定平均回收率为95.6%。 通过红外光谱及热重分析,确认了CD-AITC包合物的形成。热重分析表明AITC经CD包埋后,挥发性大为降低,耐热性显著提高;释放实验表明,CD-AITC具有一定的缓释特性,其释放速率与环境相对湿度(RH%)和环糊精包埋率密切相关,随着RH%的增加其释放速率也相应变大,低包埋率时释放速度趋缓;α-及β-CD-AITC具有相似的释放规律,但由于空间结构的匹配性,α-CD-AITC的释放速率要缓慢得多。通过Avrami方程对包合物的释放过程进行拟和,得到50RH%、75RH%和98RH%三种相对湿度条件下α-及β-CD-AITC的释放速率常数k和释放机理参数n(均在0.5附近),可以判断α-及β-CD-AITC中AITC的释放都是遵循限制扩散的动力学过程。 其次,研究了聚丙烯酸法接枝环糊精到纤维素纤维上的新工艺。结果表明该法与常用柠檬酸接枝法相比能达到更理想的环糊精固载率;对反应温度的研究表明接枝反应分为两个阶段,聚丙烯酸的接枝主要发生在低温阶段,而环糊精的接枝固着主要发生在高温处理阶段,因此在不影响纤维品质的条件下高温处理有利于高环糊精固载纤维样品的获得。通过固载环糊精纤维对AITC的包埋试验发现,由于空间位阻作用纤维中环糊精固载率与AITC的包埋载量并不完全成正比,保持环糊精有效的包埋位点非常重要。试验结果显示,环糊精固载量应控制在7.5-9%之间较为合适,此范围的功能纤维样品对AITC的包埋量在600-750μL/100g之间,固载环糊精包埋率达95%以上。包埋AITC的功能纤维同样具有控制释放的特性,其释放规律与CD-AITC包合物相类似,并遵循限制扩散的动力学过程,而由聚丙烯酸网络层吸附的AITC基本不具控制释放的性能。由于空间位阻以及纤维对AITC的吸附等作用,固载环糊精纤维AITC的释放速度小于未固载环糊精包和物。 作为常见的食品防腐剂,苯甲酸和尼泊金酯耐热性较差,直接加入包装材料中在热成型时会有较大损失,而且有时在包装材料中的迁移速度也不理想。通过环糊精包埋可显著提高其热稳定性,改变其迁移行为,使制备相应的抗菌包装材料成为可能。本论文利用溶液共沉淀法制备了苯甲酸和尼泊金乙酯与β-CD的固体包合物,采用均匀设计试验并用MATHEMATICS4.0软件对包合工艺进行分析优化。以环糊精包埋率为指标,苯甲酸包合过程的拟合方程为y=89.49-1.26x_1+21.34 x_2+81.15 x_3-4.42 x_4-17.57 x_2 x_3,各因素最佳取值后环糊精对苯甲酸的包埋率为83.5%,尼泊金乙酯包合过程的拟合方程为y=2.98-0.23x_1+23.81 x_2+81.14 x_3-2.83 x_4-1.78 x_5-16.86 x_2 x_3,各因素最佳取值后环糊精对尼泊金乙酯包埋率为83.1%%;以环糊精回收率为指标,苯甲酸包合过程的拟合方程为y=253.69-2.17x_1-6.14 x_2+15.24 x_3-8.5 x_4,各因素最佳取值后环糊精回收率为74.5%,尼泊金乙酯包合过程的拟合方程为y=2.24+0.37x_1+18.68 x_2+58.64 x_3-4.57 x_4+0.38 x_5-14.12 x_2 x_3,最佳取值后的环糊精回收率为81.5%。 溶液中包合物相溶解度图显示苯甲酸和尼泊金乙酯可以与β-CD形成主客体摩尔比为1:1的包合物,其中尼泊金乙酯-CD包合常数K为551 L/moL,苯甲酸-CD包合常数K为270 L/moL,说明环糊精对尼泊金乙酯的包合能力要强于苯甲酸;环糊精包埋后苯甲酸和尼泊金乙酯的溶解度都得到提高。红外光谱和热重分析结果确认了两种β-环糊精固体包合物的形成。其中,热重分析曲线表明苯甲酸和尼泊金乙酯经β-环糊精包埋之后,热稳定性都得到很大提高。 选用丙烯酸酯涂膜和聚乳酸膜作为包装材料基质,研究了尼泊金乙酯和苯甲酸的迁移行为。结果表明,两种抗菌剂在膜中的迁移速度很大程度上受食品模拟液性质的影响。在低醇类食品体系中,尼泊金乙酯和苯甲酸在聚乳酸膜中基本不发生迁移,只在高醇溶液中发生迁移;当抗菌剂以环糊精包合物形式加入膜中,由于包合物对膜的结构特性产生影响,致使其迁移能力得到很大提高,且迁移速度同时还受环糊精包合物控制释放机制的影响。在10%和50%乙醇溶液中包合物膜中抗菌剂迁移速度较快,而在60%甘油体系中则体现较明显的缓释效果,在正己烷中释放程度很低。该结果说明环糊精包合物聚乳酸膜在中低水分活度的食品中可以发挥长效抗菌作用。尼泊金乙酯和苯甲酸在丙烯酸膜中能发生迁移,迁移质量比在45-60%之间,而以环糊精包合物形式加入涂膜,其迁移质量比得到提高,且迁移速度同样受环糊精包合物控制释放的影响。研究表明,该类环糊精包合物丙烯酸涂膜不适合脂肪食品体系,而应用于中低水分活度的非脂食品中可以发挥长效抗菌作用。尼泊金乙酯和苯甲酸包合物在膜中的释放过程可利用Fickian公式来进行预测,通过对不同时间迁移质量比的测定,利用Mathcad软件计算得出相应的迁移系数D,可建立起相应的数学模型。 将制得的β-CD-AITC包合物及其功能纤维应用于冷鲜肉的模拟包装,结果显示缓释的AITC对肉品中的腐败菌和致病菌都具有杀灭作用,由于释放出的为气态AITC,因此该类包装材料不需与食品直接接触,尤其适用于固态食品的防腐包装。将含有尼泊金乙酯环糊精包合物的聚乳酸膜应用于中式香肠的模拟包装,结果显示该包装膜具有很好的杀菌效果。以上试验说明,食品抗菌剂环糊精包合物及其功能材料应用于肉产品包装,可有效提高其安全性并延长货架期,具有很大的应用开发潜力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄乃秋;常用防腐剂对酵母菌抑菌效能的初步实验[J];中成药;1986年08期
2 李学红;晁文;金征宇;徐学明;;环糊精对尼泊金乙酯和苯甲酸的包埋及其热力学分析[J];食品科技;2010年09期
3 张勇;陆勇;;苯甲酸环糊精包合物在聚乳酸材料中的迁移行为研究[J];中国食品添加剂;2011年03期
4 高群玉,黄立新,李文德,周俊侠;微胶囊化香兰素及其释放规律的研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2000年07期
5 张国栋,马力,唐僖,高毅;分子包埋法制备姜油树脂微胶囊的研究[J];食品研究与开发;2005年04期
6 柴云;彭李超;张普玉;;退黑激素复合保健品的纳米包覆[J];漯河职业技术学院学报;2008年02期
7 李培基;王瑛;;假相薄层色谱[J];分析仪器;1988年02期
8 温会涛;胡智文;吴高明;王秉;郑海玲;万军民;陈文兴;;新型接枝β-环糊精蚕丝芳香纤维的研究[J];蚕业科学;2008年01期
9 赵虹桥;卢成瑛;陈功锡;钟伟;;枳椇籽油的微胶囊化研究[J];食品科学;2008年08期
10 李东胜,严红燕,刘春生,罗根祥;Na_2WO_4·2H_2O-H_2O_2催化氧化苯甲醛制备苯甲酸[J];合成化学;2004年06期
11 彭姣凤;李建成;李庆廷;杨剑;;高效装载的水溶性薄荷醇微胶囊的制备研究[J];中国食品添加剂;2007年05期
12 彭姣凤;李建成;李庆廷;杨剑;;高效装载的水溶性薄荷醇微胶囊的制备研究[J];中国食品添加剂;2008年02期
13 江云宝,黄贤智,陈国珍;荧光光谱法测定环糊精包络物离解常数[J];厦门大学学报(自然科学版);1990年02期
14 郭生金;环糊精催化诱导不对称合成的新进展[J];化学试剂;1996年02期
15 阮宗琴,康经武,欧庆瑜;毛细管电泳环糊精添加剂拆分特布他林对映体的立体选择性研究[J];色谱;1998年06期
16 孔德洋,高士祥,林志芬,王连生,蒋新;环糊精及其衍生物对硝基化合物毒性的影响[J];中国环境科学;2002年05期
17 李明威;环糊精的制造及应用[J];化学世界;1984年03期
18 赵筱祺;;Heptakis(2,6-O-二甲基)β环糊精对百日咳杆菌产毒的作用[J];国际生物制品学杂志;1984年04期
19 吕慧梅;周爱堂;;β—环糊精对蚕蛹蛋白脱臭的研究[J];江苏食品与发酵;1984年02期
20 俞龙波;参杞糖浆最佳复合防腐剂处方的正交试验[J];中成药;1986年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘敏;陈湧;刘育;;不同电荷基团修饰β-环糊精与离子型表面活性剂的键合行为研究[A];大环化学和超分子化学的新发展——当前学科交叉的一个重要桥梁——中国化学会全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2010年
2 杨频;范晓毅;;环糊精及其衍生物与卟啉类化合物超分子包合作用的研究[A];大环化学和超分子化学研究进展——中国化学会全国第十二届大环第四届超分子化学学术讨论会论文集[C];2004年
3 吴观根;单颖;;射麻口服液中β—环糊精——蜂蜜体系的应用体会[A];全国中成药学术研讨会论文汇编[C];1994年
4 吴巍;郭明全;刘淑莹;;黄芩苷与环糊精非共价复合物的电喷雾串联质谱研究[A];中国质谱学会第七届会员代表大会暨学术报告会论文集[C];2004年
5 高士祥;丁娟;王锐;;环糊精对多溴联苯醚(PBDE)在土壤中吸附行为的影响[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年
6 肖小华;曹玉娟;蒋生祥;;β—环糊精分离萘普生对映异构体的量子化学研究[A];甘肃省化学会成立六十周年学术报告会暨二十三届年会论文集[C];2003年
7 陈湧;刘育;;冠醚帽式环糊精的协同分子识别[A];大环化学和超分子化学研究进展——中国化学会全国第十二届大环第四届超分子化学学术讨论会论文集[C];2004年
8 董振明;双少敏;赵雪梅;潘景浩;;磺丁醚-β-环糊精的合成和应用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
9 赵彦利;张衡益;刘育;;β-环糊精和L(+)-谷氨酸包结配合物的晶体结构[A];大环化学和超分子化学研究进展——中国化学会全国第十二届大环第四届超分子化学学术讨论会论文集[C];2004年
10 刘夺奎;顾振亚;汪季娟;张莹;;芳香纺织品制备的新途径[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李学红;环糊精在抗菌食品包装中的基础应用研究[D];江南大学;2007年
2 王金鹏;4α糖基转移酶环化活性定向控制及其大环糊精产物的分离及应用研究[D];江南大学;2011年
3 沈旭杰;1.环糊精与Costa型配合物的分子识别作用 2.含环糊精的类轮烷及金属轮烷的研究[D];南京大学;2002年
4 高士祥;环糊精和表面活性剂对有机污染物的增溶及在土壤修复中的应用研究[D];南京大学;1999年
5 刘珍;基于主客体包结络合作用的无机纳米粒子和/或大分子自组装的研究[D];复旦大学;2008年
6 张安平;环糊精对几种手性农药环境行为的影响[D];浙江大学;2006年
7 于艳敏;环糊精包结作用的分子模拟研究[D];中国科学技术大学;2006年
8 柴逸峰;毛细管电泳法在手性药物分析中的基础和应用研究[D];第二军医大学;2002年
9 张国梅;环糊精及杯芳烃超分子组装与识别的光谱研究[D];山西大学;2006年
10 张敏;环糊精对含能化合物的分子识别及其催化研究[D];西北大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付生军;有机无机复合/环糊精/脲醛和蜜胺树脂的微胶囊相变材料的研究[D];北京交通大学;2010年
2 李晓峰;基于环糊精的亲和毛细管电泳[D];天津大学;2003年
3 刘洋;环糊精对离子型表面活性剂与牛血清白蛋白相互作用的影响[D];扬州大学;2008年
4 孙艳;环糊精黄原酸酯引发的RAFT聚合用于环糊精改性[D];中国科学技术大学;2009年
5 霍小敏;环糊精—毛细管区带电泳法手性分离分析苯丙氨酸对映体[D];南京工业大学;2003年
6 汪敏;环糊精在毛细管电泳分离手性药物中的研究与应用[D];兰州大学;2009年
7 郭喜良;光谱法研究卟啉生物大分子在有序介质中的组装[D];山西大学;2004年
8 开桂青;天然产物配位化学应用研究[D];合肥工业大学;2005年
9 闫金红;环糊精及其衍生物与丹参酮ⅡA超分子包合作用的研究[D];山西大学;2006年
10 周叶红;环糊精和杯芳烃的包合特性及其在药物中的应用[D];山西大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐铮奎;环糊精研究新发现[N];中国医药报;2004年
2 本报记者 李颖;奶品含苯甲酸到底对人有没有危害?[N];科技日报;2009年
3 徐述湘;牛奶自有的苯甲酸不损害健康[N];中国医药报;2009年
4 方舒阳 卢佳丽;“奶中含苯甲酸”作者称遭曲解[N];中国特产报;2009年
5 本报记者 吴玲娟;苯甲酸≠三聚氰胺[N];保健时报;2009年
6 本报记者 谭娜;苯甲酸牛奶真相[N];北京科技报;2009年
7 本报记者 王惜纯;苯甲酸风波再拖乳业入漩涡[N];中国质量报;2009年
8 本报记者 孙燕明;乳品天然含微量苯甲酸 乳协称不会影响健康[N];中国消费者报;2009年
9 北青;牛奶中的苯甲酸不等于三聚氰胺[N];大众科技报;2009年
10 记者 刘俊;婴幼儿奶粉含苯甲酸多超标?[N];广州日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978