纳米α-Fe_2O_3功能改性PVA基涂膜材料及清洁鸡蛋保鲜包装效能特性研究

【摘要】：我国市场上销售的新鲜鸡蛋大部分表面黏附有大量的污染物和滋生了无数的细菌等微生物,尤其一些对身体健康有害的细菌。鸡蛋经过清洗后破坏了蛋壳本身的“保护膜”,使微生物更易进入蛋壳内部,造成鸡蛋的腐败变质。聚乙烯醇(PVA)是一种安全、无毒、卫生、可降解的包装材料,被广泛的应用于食品领域。本实验是在实验室前期研究的基础上利用蜂蜡和纳米α-Fe_2O_3对PVA进行功能改性。蜂蜡是疏水油性材料,能够有效的阻隔水分的进入或蒸发,同时蜂蜡的抑菌性避免了食品由于微生物的污染而造成腐败变质。纳米α-Fe_2O_3能改进PVA阻水效果的同时还具有可见光催化的抑菌性,进一步防止了微生物的污染。因此本实验是利用复配乳化剂将蜂蜡和PVA混合成均一稳定的乳液,再利用纳米α-Fe_2O_3对其进行改性,优化了各种材料的添加比例及工艺制备流程,并研究了复合膜包装的性能及在清洁鸡蛋上的保鲜应用效果,具体内容和结果如下:1.蜂蜡、纳米α-Fe_2O_3功能改性PVA基包装材料.工艺研究:通过单因素实验确定乳化剂复配比例及纳米材料和蜂蜡对PVA成膜透湿率的影响。利用Design-Expert8.0.6设计的响应曲面实验研究了纳米α-Fe_2O_3和蜂蜡对PVA基复合涂膜包装材料的加工工艺,优化了原料之间的配比,并且以成膜透湿率为目标函数,纳米α-Fe_2O_3和蜂蜡为自变量因素的二次回归模型,利用此模型研究两个因素之间的交互作用对透湿率的影响。研究结果表明:蜂蜡和纳米α-Fe_2O_3的添加量对PVA的成膜透湿率影响有显著差异。且两者之间存在明显的交互作用,蜂蜡添加量越多,纳米α-Fe_2O_3的添加量就随之越小,成膜透湿率也越小。二次回归模型优化最佳的配比为蜂蜡0.739g/100mL,纳米α-Fe_2O_3 0.04 g/100mL,最低的成膜透湿率为388.55(g/m2 ·d),此结果比对照组降低了 73.76%(P0.05)。2.纳米α-Fe_2O_3改性PVA基蜂蜡复合涂膜材料基本性能研究:对复合膜材料进行可见光催化的抑菌性能研究,目标菌种为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。在可见光光照催化180min时间内,复合膜材料能使大肠杆菌菌落总数降低1个数量级,金黄色葡萄球菌菌落总数几乎不变。扫描电镜结构显示,纳米材料能够相对均匀的分布在PVA材料中。XRD和红外图谱分析得出纳米α-Fe_2O_3和蜂蜡的加入虽然没有新的化学键的形成但是能够改变分子链的排列,从而增加分子间的交联,从而明显降低纳米α-Fe_2O_3-蜂蜡-PVA复合膜材料的溶胀率(P0.05)。3.复合膜材料的清洁鸡蛋包装保鲜效果研究:以未清洗的鸡蛋、清洗后为涂膜的鸡蛋、涂膜PVA的鸡蛋为对照组,涂膜复合材料的鸡蛋为实验组,在室温下进行贮藏实验。通过感官指标和贮藏过程中理化性质的变化来分析测定鸡蛋的货架期。实验结果表明:涂膜蜂蜡、纳米α-Fe_2O_3功能改性PVA基复合膜材料的鸡蛋有良好的保鲜效果。直至贮藏第63天后才出现散黄现象,失重率为8.55%,pH变化幅度不大,哈夫单位和蛋黄指数的变化幅度比其他三组鸡蛋小,为32.51和0.092,菌落总数也是最少的,感官评价良好。各项指标均优于对照组的清洁鸡蛋。

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