（农产品加工及贮藏工程专业论文）魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究.pdf

摘要 目前市面上的保鲜膜主要是塑料膜，它不但不可降解，而且对人体还具有一 定的毒副作用，尽管市场上也推出了纸制品或完全生物降解塑料，但其成本高， 不利于被推广应用，因此寻求一种既具有塑料的优良性能，又能被微生物完全降 解的且不影响人体健康的替代品势在必行。可生物降解的多糖膜无疑是个很好的 选择，它也越来越受到人们的关注。因此本研究以魔芋葡甘聚糖为试材，选择纳 米c a c 0 3 为无机填充剂，研制纳米c a c 0 3 魔芋葡甘聚糖改性膜；并且探讨了在 超声波对改性膜性能的影响及改性膜在龙眼保鲜中的应用，确定了实验室制膜的 最佳工艺，为制膜的关键技术及其参数的确定提供基础数据和有益参考。研究得 出以下结果： ( 1 ) 纯化后魔芋葡甘聚糖咂g m ) 制备的膜的抗拉伸强度较未纯化前制备膜 的抗拉伸强度提高1 倍，纯化对膜的耐折度也有一定的影响。这主要是纯化后 k g m 分子间氢键相互作用增加的结果。 ( 2 ) 纳米c a c 0 3 用表面改性剂活化后，通过红外光谱图可以看到改性剂与 纳米粒子形成牢固的化学键。通过活化后纳米粒子改性k g m ，经研究表明，改 性纳米c a c 0 3 在改性膜中能均匀分散。随着纳米c a c 0 3 用量的增加，膜的拉伸 强度有很大的提高，当纳米c a c 0 3 的用量在0 2g 时，拉伸强度达到最大值 6 5 4 3 m p a ，比对照膜提高近4 1 。，断裂伸长率达到最大值1 8 8 4 ，比对照膜提 高近2 2 ，耐撕裂强度达到最大值6 0 3 m p a ，比对照膜提高了2 0 ，水蒸气透过 率为3 0 2 ，比对照膜降低了5 0 。这是由于高刚性的无机纳米c a c 0 3 粒子在 改性膜基体中起到增强作用，然而随着纳米c a c 0 3 含量的增加，其分散不够均 匀，导致体系的力学性能有所下降。 ( 3 ) 对改性膜进行综合分析，确定了魔芋葡甘聚糖为o 8 9 ，纳米c a c 0 3 为 0 2 0 9 ，增塑剂甘油为1 0m l ，改性膜抗拉伸强度比对照膜增加了7 5 ，断裂伸 长率增加了4 6 ，耐撕裂强度增大了近3 0 ，水蒸气透过率显著降低了7 0 ， 提高了阻湿性能。一 ( 4 ) 对改性膜的成膜工艺进行研究，得到的改性膜拉伸强度试验设计的回归 方程为： y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x 1 1 2 4 8 1 2 0 x 2 + 4 5 2 8 2 1 x 3 3 8 8 6 3 5 x 1 2 - 3 8 8 8 1 2 x 2 2 + 3 2 6 0 0 0 x 1 x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 ， 得到改性膜断裂伸长率实验设计的回归方程为 y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x x 一1 2 4 8 1 2 0 x 2 + 4 5 2 8 2 1 x 3 - 3 8 8 6 3 5 x 1 2 - 3 8 8 8 1 2 x 2 2 + 3 2 6 0 0 0 x l x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 得到的改性膜水蒸气透过率试验设计的回归方程为： y = 5 3 9 3 0 3 + 0 3 5 9 0 1 x 1 一1 1 2 0 1 3 x 2 + 0 4 2 3 4 1 x 3 0 2 8 4 0 3 x 1 2 - 0 3 7 2 4 1 x 2 2 + 0 3 4 2 9 2 x l x 3 ( 5 ) 超声波处理的空化作用、机械作用和热效应强化了膜的空间网络结构。 综合考虑超声波功率与时间对膜性能的影响，实验范围内，可选用超声波功率为 3 0 w ，时间为1 5 m i n ，所得膜的拉伸强度为9 8 6 8m p a ，比空白膜提高了近一 倍，伸长率为2 1 3 4 ，耐撕裂强度为9 6 8m p a ，超声波处理对膜的拉伸强度、 断裂伸长率和耐撕裂强度均有所提高，而且水蒸气透过率也有一定程度的降低， 提高了改性膜的综合性能 ( 6 ) 采用不同处理膜对龙眼鲜果的保鲜效果研究，结果表明：改性膜处理能 有效降低龙眼贮藏期间的生理生化活性，可避免龙眼的无氧呼吸，具有较好的保 鲜效果。在贮藏第1 0 天时，龙眼的好果率达到了8 6 4 ，显著降低龙眼贮藏期 间的失水率和呼吸强度，总酸、可溶性固形物，维生素c 等营养物质损失较少， p p o 、s o d 、p o d 等酶的活性得到有效的抑制，降低了龙眼贮藏期间果皮的褐变 率，显著提高了龙眼的品质。 关键词：魔芋葡甘聚糖；纳米c a c 0 3 ；改性膜；超声波；龙眼 a b s t r a c t n o w d a y sp l a s t i cm e m b r a n e sa r eb e c o m i n gm a i nf r e s h k e e p i n go n e s ，b u tt h e y a r en o n d e g r a d a b l ea n dh a v et o x i ca n ds i d ee f f e c t st ot h eh e a l t hi nh u m a n s t h e s t u d yo nt h ep a p e rp r o d u c t s a n dd e g r a d a b l ep l a s t i ch a sa c h i e v e dg r e a tp r o g r e s s b u t t h e ya r et o of a rt op r a c t i c a b l eu s e t h e r ew es h o u l ds e e kd e g r a d a b l ea n ds a f e t y m a t e r i a l sw i t ht h ee x c e l l e n tp e r f o r m a n c eo fp l a s t i c t h ep o l y s a c c h a r i d em e m b r a n e c o u l db eag o o d a l t e r n a t i v ea n dc o u l db e p a i dm o r ea t t e n t i o n i nt h i s s t u d yk o n j a kg l u c o m a n n a nm a t e r i a lw a su s e da l sas u b s t r a t e n a n o c a c 0 3a sa l l i n o r g a n i c f i l l e rt o i m p r o v e 也e m o d i f i e dm e m b r a n e v a r i o t i s p r o p e r t i e so f f r e s h k e e p i n gm e m b r a n e sw e r ee x a m i n e d t h eb e s tm e m b r a n ef o r m i n gt e c h n i q u ew a s a c h i e y e d k e yd a t at o c o n f i r mt h ec r i t i c a l t e c h n i q u ea n dp a r a m e t e r so ft h e m e m b r a n e i n gi nl a b o r a t o r yw e r eo f f e r e da sf o l l o w s ： ( 1 ) c o m p a r e dw i t hu n p u r e dk o n j a cp o w d e rm e m b r a n e ，t h ep u r ek o n j a cp o w d e r m e m b r a n eh a sb e t t e rt e n s i l es t r e n g t h i ta l s oh a sb e t t e rf o l d i n ga b i l i t y t h er e a s o ni s 也a ti n t e r m o l e c u l a rh y d r o g e nb o n d sn u m b e ri se n h a n c e d ( 2 ) n a n o c a c 0 3w a st r e a t e dw i t ha n i o n i cs u r f a c t a n td e t e r g e n tt op r e p a r ek g m n a n o c a c 0 3d i o x i d em o d i f i e dm e m b r a n e s ，t h em e m b r a r i e sw e r ec h a r a c t e r i z e db v f t i r t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h e r ew a sh y d r o g e nb o n d i n gi n t r r a c t i o n sb e t w e e nk g m a n dc a c 0 3d i o x i d en a n o p a r t i c l e s n a n o c a c 0 3w a sp r e p a r e da n du s e dt om o d i f yt h i n m e m b r a n e s ，t h ee f f e c to fn a n o c a c 0 3a d d i n ga m o u n t so nm e m b r a n e s p e r m e a t i o n a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tn a n o c a c o ， c o u l dd i s p e r s ei n t om e m b r a n e ss y m m e t r i a l ；a s t h ea m o u n to fn a n o c a c 0 1 i n c r e a s e d ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e si n c r e a s e 矗r s t l ya n dt h e nd e c r e a s e b u t 也eg a s p e r m e a t i o n r a t ed e c r e a s e dg r a d u a l l y ( 3 ) f r o mc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s ，c o m p a r e dt ot h ek g mm e m b r a n et h et e n s i l e s t r e n g t ho ft h em o d i f i e dm e m b r a n ei n c r e a s e s7 5 t h eb r e a k i n ge l o n g a t i o ni n c r e a s e 4 6 ，t h et e a r i n gs t r e n g t hi n c r e a s e3 0 a n dt h eg a sp e r m e a t i o nr a t ed e c r e a s e d g r a d u a l l yw h e nk g m0 8 9 ，g l y c e r i n1 0 m l ，n a r l o - c a c 0 3o 2 9 ( 4 ) t h em e m b r a n ef o r m i n gt e c h n o l o g yo fm o d i f i e dm e m b r a n ew a ss t u d i e d t h e d y n a m i ce q u a t i o no f t e n s i l es t r e n g t h ： y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x 1 1 2 4 8 1 2 0 x 2 + 4 5 2 8 2 1 x 3 3 8 8 6 3 5 x 1 2 - 3 8 8 8 1 2 x 2 2 + 3 2 6 0 0 0 x 1 x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 ， t h ed y n a m i ce q u a t i o no ft h eb r e a k i n ge l o n g a t i o n ： y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x 1 1 2 4 8 1 2 0 x 2 + 4 5 2 8 2 1 x 3 3 8 8 6 3 5 x 1 2 - 3 8 8 8 1 2 x 2 2 + 3 ；2 6 0 0 0 x i x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 t h ed y n a m i ce q u a t i o no fw a t e rv a p o rt r a n s m i s s i o nr a t e ： y = 5 3 9 3 0 3 + 0 3 5 9 0 1 x 1 1 1 2 0 1 3 x 2 + 0 4 2 3 4 1 x 3 0 2 8 4 0 3 x 1 2 - 0 3 7 2 4 1 x 2 2 + o 3 4 2 9 2 x l x 3 ( 5 ) a b s t r a c t i o n , m e c h a n i c a la c t i o na n dd e l e t et h e r m a le f f e c ti n t e n s i f ys p a t i a ln e t w o r k s s t m c t u 】e ，i m p r o v et e n s i l es t r e n g t ha n dw a t e rv a p o u rp e r m e a b i l i t yp r o p e r t i e s ，b u t d e c r e a s ee l o n g a t i o n 1 1 1 et e n s i l es t r e n g t hw a s9 8 6 8 口a ，e l o n g a t i o n21 3 4 a n d t h et e a r i n gs t r e n g t hw a s9 8 6 8 m p aw h e nt h eo u t p u tp o w e rw a s3 0 wa n dt h et r e a t m e n t t i m ew a s l 5m i n ( 6 ) c o m p a r i n gt h ee f ! f e c t so fs e v e r a lm e m b r a n em a t e r i a l s ，i ts h o w e dt h a tm o d i f i e d m e m b r a n ec a l lr e d u c et h ep h y s i o l o g i c a lr e a c t i o n ，a v o i da n a e r o b i cr e s p i r a t i o n d u r i n g t h es t o r a g ep e r i o d ，t h es o u n df r u i tr a t er e a c h e d8 6 4 ，w a t e rl o s sr a t e ，r e s p i r a t i o n w e r er e d u c e ds i g n i f i c a n t l ya n dt h ed i s s o l v a b l es u b s t a n c ed e l e t e t o t a la c i dd e l e t e ，v c c o u l db ew e l lp r o t e c t e d t h ea c t i v i t i e so fp p o 、p o d 、s o dw e r ea l s ob ee f f e c t i v e l y r e s t r a i n e d t h ec o m m e r c i a lv a l u ew a se n h a n c e d k e y w o r d s ：k o n j a cg l u c o m a n n a n ；n a n o c a c 0 3 ；m o d i f i e dm e m b r a n e ；u l t r a s o n i c ； l o n g a n ； i v 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯 他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：并不谆 日期：2 p ，箩矿r 论文使用授权的说明 + 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 不保密，本论文属于不保密。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：。齐本谆 日期： 和。扩口名，j 指导教师亲笔签名： 日期：伊矿66 f j 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 1 引言 第一章文献综述 据统计，世界上因腐败而倒弃了的食品超过联合国每年救济贫困国家的食品 总和。为了防止食品的腐败变质，延长食品新鲜度的保持期，从2 0 世纪6 0 年代 开始，以食品保鲜为目的的包装研究十分活跃【l 】。现在市面上的保鲜膜主要是塑 料膜，但塑料膜不可降解，带来严重的环境污染问题。据国际包装工业发展情况 统计，在破坏环境的塑料垃圾中，很大一部分来源于食品塑料包装废弃物。另外 塑料食品包装袋对人体还具有一定的毒性作用( 塑料迁移) 对人体健康构成了威 胁【2 】。随着人们生活水平的提高，人们对食品保鲜的要求越来越高。虽然市场上 也推出了纸制品或完全生物降解塑料，但其高昂的成本对于需求量大的一次性包 装材料而言，很难被市场接受，不利于被推广应用。因此寻求一种既具有塑料的 优良性能，又能被微生物完全降解的替代品势在必行，可生物降解的天然高分子 膜无疑是目前最有希望完成这一历史使命的选择，有关这一方面的研究也成了当 今科研领域的一大热点，也符合当今绿色包装的要求。目前，国内外关于全降解 天然高分子膜的研究主要集中在蛋白质和淀粉、纤维素、甲壳素、海藻酸钠等天 然多糖，蛋白质膜的研究已经比较成熟，但由于成本较高未完全投入生产。多糖 膜除淀粉的研究和应用较为成熟外，其余多糖膜真正投入应用的产品还很少。近 几年关于k g m 膜的研究很多，由k g m 制成的单一膜存在着许多不足，如成膜 时间长、膜的强度低、抗菌能力差以及吸湿度大等等问题，不少研究者通过k g m 与其他多糖复合或进行改性，另外添加补强剂、增塑剂、阻隔剂等，来提高膜的 性能，以期拓宽其应用领域，使其在食品包装、果蔬保鲜、一次性包装材料等领 域具有广阔的应用前景 2 多糖膜的研究进展 多糖膜在食品包装中的应用有着悠久的历史。几十年来，大家熟悉的糖果包 装上使用的糯米纸及包装冰淇淋的玉米烘烤包装杯都是典型的多糖膜。1 8 9 6 年， h a r v a r d 和h a r m o n y 3 】提出用明胶涂层保护肉制品及其它食品。在多糖膜中比较 成熟的是2 0 世纪7 0 年代已工业化生产的普鲁兰糖，它是由甜葡萄糖甙构成的多 聚葡萄糖，在水中易溶解，其5 1 0 的水溶液经干燥或热压能制成厚度为 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 o o l m m 的薄膜，这种薄膜透明、无色、无嗅、无毒，具有韧性、高阻油性，能 食用，可作为食品包装。 人们对多糖类食品包装膜的真正研究开始于2 0 世纪五、六十年代，此后世 界各国政府都投入了大量的人力和物力来研究和开发多糖膜，并取得了一定的进 展。现在的多糖类食品包装膜已改变了过去的单一成分制膜，发展成具有多种功 能性质的、由多种生物大分子和脂类等制成的多组分改性膜，这种改性膜主要是 通过不同分子间相互作用形成种稳定的乳状液，然后干燥使溶剂挥发而形成薄 膜。此种结构的多糖膜具有明显的阻隔性能及一定的选择透过性【3 4 1 ，因而在食 品工业中具有广阔的应用前景。随着人们对食品品质和保藏期要求的提高，以及 人们环保意识的增强，多糖膜在食品包装领域正成为研究热点。近年来，人们在 开发多糖膜材料、改善薄膜性质以及多糖膜应用等方面做了大量深入细致的工 作，并已取得了一定的成果。目前，广泛应用于水果保鲜的涂膜材料有微生物多 糖膜、动物多糖膜、植物多糖膜及其改性膜。 2 1 微生物多糖膜 茁霉多糖( p u l l u l a n ，简称p u l ) 又名短梗霉多糖、普聚多糖或普鲁兰糖， 是出芽短梗霉利用糖发酵产生的胞外多糖。李世杰【5 】等以农副产品为原料经微生 物转化得到一定分子量大小的茁霉多糖，并将其制成薄膜，与玻璃纸、聚丙烯薄 膜和聚乙烯薄膜相比，茁霉多糖膜具有更好的阻隔氧的性能。薄膜的力学强度随 多糖分子量增大而增大，多糖水分含量对多糖薄膜的热封性能有重要影响，完全 脱水的薄膜不具备热封性能。张剑波p 7 】等研制了可食性茁霉多糖膜，此膜具有 较大的透湿性和较小的透氧性，对温州蜜柑进行涂膜保鲜，可大大降低果实失重 率和烂果率。 2 2 动物多糖膜 2 2 1壳聚糖膜 壳聚糖属含氨基的均态直链多糖衍生物，是由甲壳素经脱乙酰化反应得到的 一种生物高分子。它在大多数弱酸条件下可以溶解成胶体，制成薄膜 s - - l o 。脱乙 酰度( d d ) 是表征壳聚糖的重要参数，随着d d 增高，游离氨基含量增加，其 抑菌作用增加【l l 】。将壳聚糖与1 2 个碳原子的月桂酸结合在一起，便生成一种均 匀的可食薄膜，厚度仅为o 2 0 3 m m ，用它包装去皮或切片的瓜果具有良好的保 鲜效果。壳聚糖膜具有透明度高、弹性好、阻氧性强等特点，还具有一定的杀菌 2 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 作用，可防止真菌污染、腐蚀食品。 壳聚糖对多种微生物具有抑制作用，是理想的涂膜保鲜剂。将灌肠放入浓度 为0 5 的甲壳素和o 0 2 5 乳酸菌肽共混液中涂膜保鲜，保鲜期可以延长到4 天， 而普通的厂家肠制品一般约2 天就可能腐败。同时，实验也表明涂膜对于外部环 境对产品造成的影响具有较好的保护作用【1 0 1 。方竞【1 2 】等研究了壳聚糖( c ) 与魔 芋( k g ) 的改性膜，当c k g 处于中间比例时，即c k g 为6 4 或4 6 ，改性膜 的透明度、抗张强度较小，而水蒸汽透过系数较大；c k g 不同配比膜的吸湿率 在r h 6 0 和r h l o o 下吸湿均随着c 含量的减少、k g 含量的增加而减少。在 r h l 0 0 下，各种膜吸湿率比在r h 6 0 下均大大增加；c k g 共混膜的水溶性随 着c 含量的减少、k g 含量的增加而增加；c k g 共混膜延伸率也随着c 含量的 减少、k g 含量的增加而呈下降趋势。这为满足不同用途需要的包装和保鲜材料 开发提供了一定的设计参数和理论依据。徐清海【1 3 】等以壳聚糖与玉米淀粉质量 比为1 ：1 ，膜干燥温度高于8 0 ，配制壳聚糖浓度小于5 ，浸泡碱液浓度为 4 所制得的可食改性膜抗拉强度较高和水不溶性较好。 郑化【1 4 】等对壳聚糖羟甲基化修饰合成羧甲基壳聚糖，于纤维素的新溶剂 6 ( w ) n a o h 4 5 ( w ) 尿素中制备出纤维素羧甲基壳聚糖共混膜，膜中羧甲基壳聚 糖含量低于5 0 ( w ) 时，二者具有良好的相容性，其干、湿态拉伸强度在羧甲基 壳聚糖含量2 0 ( w ) 时达到最大，比纤维素膜分别提高了1 3 2 和2 6 0 。膜对金 黄色葡萄球菌的抗菌性大于纤维素膜，并随着羧甲基壳聚糖含量的增加而增强， 羧甲基壳聚糖的取代度在0 4 左右时，共混膜具有最佳的抗菌效果。用羧甲基壳 聚糖对乌鸡蛋的涂膜保鲜实验发现【1 5 1 ，乌鸡蛋经浓度为1 5 羧甲基壳聚糖涂膜 3 次，每次时间为6 0 s ，对乌鸡蛋的浓厚蛋白和蛋黄有较好的保鲜作用，保水性 也比较好，即羧甲基壳聚糖对乌鸡蛋有较好的保鲜作用。 闻燕等【1 6 】用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠( s d s ) 改性的纳米t i 0 2 ，以不 同掺杂比与2 壳聚糖的醋酸溶液相混合，用流延法制得分散比较均匀的纳米改 性膜。用f t i r ，x r d 及t e m 表征了其结构，并测试了透光率、水蒸气透过率 及力学性能。结果表明：改性纳米t i 0 2 的大量表面羟基和壳聚糖分子之间有较 强的氢键作用；纳米t i 0 2 的适当加入有利于提高膜的抗水性。当纳米t i 0 2 的掺 杂比为1 时，改性膜的湿态抗张强度和抗水性分别为2 7 2 5 m p a 和4 5 6 ，与壳 聚糖膜相比，分别提高了4 0 和1 1 6 。 董战峰等【1 7 】将纳米t i 0 2 用阴离子表面改性剂s d s 改性后，以溶液共混法制 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 备了壳聚糖明胶t i 0 2 改性膜，用f t i r 、x r d 、s e m 、t e m 表征了其结构与形 态，并测试了其吸水率、透过率、力学性能和抑菌性能。进而探讨了改性膜中明 胶和纳米 r i 0 2 含量对壳聚糖膜性能的影响。结果表明：改性膜中，壳聚糖、明 胶和t i 0 2 微粒间存在强烈的氢键相互作用，从而使明胶与壳聚糖具有良好的相 容性，t i 0 2 与壳聚糖、明胶分子间有很好的界面作用。适量t i 0 2 的添加，可使 壳聚糖明胶共混膜较壳聚糖明胶共混膜的湿强及干态韧性分别提高了5 5 9 、 4 0 8 和4 9 7 、4 7 9 。此外，改性膜的抑菌性能随明胶的增加而降低，但随 t i 0 2 掺杂比的增加而增强，纳米t i 0 2 的引入拓宽了壳聚糖和明胶两种天然高分 子材料的应用范围。 陈丽等【1 8 】以s g 型p v c ( 聚氯乙烯) 树脂为主料，填加含有纳米粒子的 t i 0 2 母粒和其他1 1 种功能材料，研制出高强度的阻0 2 纳米富士苹果保鲜膜，经 国家测试中心测定纵向拉伸强度提高3 6 ，透0 2 率降低1 8 ，透湿率降低1 0 ， c 0 2 渗透率仅变化1 5 ，并通过国家卫生检验。使富士苹果0 0 3 m m p v c 小包装 扎口于o 1 下贮藏1 0 8 天，无c 0 2 伤害，果肉硬度达7 5 7 k g c m 2 ，保持袋内 0 2 在3 1 5 6 ，c 0 2 17 7 2 。6 。 2 2 2明胶膜 明胶是一种热水可溶的多肽混合物，由广泛存在于高等动物的皮、骨、结缔 组织等中的胶原蛋白水解而得 1 9 1 。以明胶为基质，甘油、乙二醇、山梨糖醇等 为增塑剂，制成各种用途的可食膜。这类膜具有良好的包装特性，如耐油、阻湿、 阻油、阻气，还具有透明度好、强度高，以及良好的印刷效果和热封性等特点， 可广泛用于固体调味品、汤料、油脂食品等的包装。但由于明胶膜质脆、力学性 能差，限制了其广泛使用。h a z e lb 2 0 等用甲醛、d a m i n k0 2 1 】等用戊二醛作为交 联剂制成明胶交联膜，但甲醛和戊二醛交联剂有毒，仍然限制了明胶的应用范围。 樊李红】等由海藻酸钠和明胶的水溶液共混，然后在5 ( w ) c a c l 2 的水溶液中 凝固，最后用l ( w ) 的h c i 水溶液处理，成功制得海藻酸钠明胶共混膜。膜中 海藻酸钠与明胶分子间存在着强的相互作用及良好的相容性，其中钙离子交联作 用和海藻酸与明胶分子间静电作用使共混膜力学性能得到了显著改善。当明胶的 含量为3 0 时，共混膜的抗张强度达到1 0 5m p a ，明胶含量为5 0 共混膜的断裂 伸长率达到最大值，为1 9 2 。余家会】等用溶液共混法成功地制备了壳聚糖与 明胶共混膜，壳聚糖与明胶分子间存在氢键等强的相互作用力，明胶的引入有利 壳聚糖链的规整排列。当明胶含量为2 0 时得到具最大抗张强度( 6 1 m p a ) 的膜， 4 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 壳聚糖的引入利于改善明胶的力学性能与抗水性。 此外，马李一等【2 4 】采用正交试验设计，通过水晶梨涂膜贮藏2 个月，对失 重率和好果率两个指标进行统计分析，优选出涂膜剂组成为：甘草和竹叶混合液 ( 1 0 ) + 紫胶( 8 ) + 纳米s i o x ( 1 o ) 。试验结果表明：在涂膜剂中加入纳米s i o x 与 不加纳米s i o x ，水晶梨的失重率差异达到显著( p x 1 x 3 ，即甘油浓度对拉伸强度y l 的影响最大，其次是纳米 3 2 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 c a c 0 3 浓度，最后为k g m 浓度。同理，也可以从表2 2 1 和表2 - 2 2 判断出其一次项x l 、 x 2 、x 3 也显著，对断裂伸长率y 2 和耐撕裂强度y 3 的影响顺序大小为x 2 x 1 x 3 ，即甘 油浓度对拉伸强度y 1 的影响最大，其次是纳米c a c 0 3 浓度，最后为k g m 浓度。 表2 2 0 拉伸强度旋转回归设计方差分析表 t a b l e2 - 2 0t h et a b l eo fv a r i a n c ea n a l y s i so fr o t a t i o n a lr e g r e s s i o ne x p e r i m e n t 经d p s 软件处理后，得到的改性膜拉伸强度试验设计的回归方程为： y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x 1 1 2 4 8 1 2 0 x 2 + 4 5 2 8 2 1 x 3 3 8 8 6 3 5 x 1 2 - 3 8 8 81 2 ) ( 2 2 - 0 9 7 1 3 0 x 3 z + 1 7 8 0 0 0 x i x 2 + 3 2 6 0 0 0 x 1 x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 对回归方程的显著性检验和失拟性检验：因f o 1 ( 9 ，1 0 ) - - 2 3 4 7 3 ，f o 0 1 ( 9 ，1 0 ) = 4 9 4 2 4 ， 均小于表2 2 0 中f 2 = 2 2 1 0 0 2 6 ，均大于f l = 0 4 7 4 8 2 ，故回归方程y 1 的f 检验结果极显 著，失拟性的f 检验结果不显著，说明该回归方程在a = 0 1 0 显著水平拟合的恰当，回 归模拟的建立合理，可以利用该回归模型进行模拟寻优。 经过各项系数的显著性检验，剔除不显著项后，简化后的回归方程为： y = 6 6 7 8 7 9 9 + 5 0 4 4 8 0 x 1 1 2 4 8 1 2 0 7 ( 2 + 4 5 2 8 2 1 7 ( 3 - 3 8 8 6 3 5 x 1 z - 3 8 8 8 1 2 x 2 斗3 。2 6 0 0 0 x i x 3 + 2 9 2 7 5 0 x 2 x 3 3 3 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 表2 2 1 断裂伸张率旋转回归设计方差分析表 t a b l e2 - 21t h et a b l eo fv a r i a n c ea n a l y s i so fr o t a t i o n a lr e g r e s s i o ne x p e r i m e n t 经d p s 软件处理后，得到的改性膜断裂伸张率试验设计的回归方程为： y _ 2 0 0 3 6 4 1 + 1 5 1 3 6 4 x 1 3 7 4 4 4 3 x 2 + 1 3 5 8 5 4 7 ( 3 - 1 1 6 6 1 7 x 1 。2 - 1 1 6 6 1 7 x 2 z - 0 2 9 1 1 2 x 3 2 + 0 5 3 4 3 7 x 1 x 2 + 0 9 7 8 12 x 1 _ x 3 + o 。8 7 81 2 x 2 x 3 对回归方程的显著性检验和失拟性检验：因f o 1 ( 9 ，1 0 ) = 2 3 4 7 3 ，f o o l ( 9 ，1 0 ) = 4 9 4 2 4 ， 均小于表2 2 1 中f 2 - 2 2 1 1 1 9 1 ，均大于f l = 0 4 7 4 5 7 ，故回归方程y 2 的f 检验结果极显 著，失拟性的f 检验结果不显著，说明该回归方程在c t = 0 1 0 显著水平拟合的恰当，回 归模拟的建立合理，可以利用该回归模型进行模拟寻优。 经过各项系数的显著性检验，剔除不显著项后，简化后的回归方程为： y _ 2 0 0 3 6 4 1 + 1 5 1 3 6 4 x t - 3 7 4 4 4 3 x 2 + 1 3 5 8 5 4 7 ( 3 - 1 1 6 6 1 7 x 1 z - 1 1 6 6 1 财0 9 7 8 1 2 x l x 3 + o 8 7 81 2 x 2 x 3 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 表2 2 2 耐撕裂强度旋转回归设计方差分析表 t a b l e2 2 2t h et a b l eo fv a r i a n c ea n a l y s i so ft e a r i n gs t r e n g t he x p e r i m e n t 经d p s 软件处理后，得到的改性膜耐撕裂强度试验设计的回归方程为： y = 5 3 9 3 0 3 + 0 3 5 9 0 1 x 1 1 1 2 0 1 3 x 2 + 0 4 2 3 4 1 x 3 0 2 8 4 0 3 x 1 2 - 0 3 7 2 4 1 x 2 2 。0 1 6 0 2 8 7 ( 3 2 + o 2 0 0 4 2 x 1 x 2 + 0 3 4 2 9 2 x 1 x 3 + 0 17 4 5 8 x 2 x 3 对回归方程的显著性检验和失拟性检验：因f o 1 ( 9 ，1 0 ) = 2 3 4 7 3 ，f o o l ( 9 ，1 0 ) = 4 9 4 2 4 ， 均小于表2 2 2 中f 2 2 3 5 5 8 2 8 ，均大于f l - - 0 5 6 5 3 7 ，故回归方程y 3 的f 检验结果极显 著，失拟性的f 检验结果不显著，说明该回归方程在a = 0 1 0 显著水平拟合的恰当，回 归模拟的建立合理，可以利用该回归模型进行模拟寻优。 经过各项系数的显著性检验，剔除不显著项后，简化后的回归方程为： y = 5 3 9 3 0 3 + 0 3 5 9 0 1 x i - 1 1 2 0 1 3 7 ( 2 + 0 4 2 3 4 1 x 3 - 0 2 8 4 0 3 x l z - 0 3 7 2 4 1 x 2 z + 0 3 4 2 9 2 x 1 x 3 3 5 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 3 , 7 2单因素分析效应 二次通用旋转组合设计对平方和实行了中心化线性代换，满足试验的正交性，模型 中各效应线性可加，偏回归系数间彼此独立。因此，采用降维的方法固定其他变量于o 水平，从回归模型中可推出各个试验因子的互作效应，分析单一因子对试验结果的影响。 以下将对成膜性能的单因子效应进行分析。 一2一1 5一lo 500 5l1 52 因素水平 图2 2 各因子与拉伸强度的关系 f i g2 - 2 r e l a t i o n sb e t w e e nf a c t o r sa n dt e n s i l es t r e n g t h 由图2 2 可知，改性膜的拉伸强度y l 从最小值4 7 3 1 1 开始，随着纳米c a c 0 3 x 1 的增加而增大，在达到水平0 5 时达到最高值6 8 3 3 9 ，此后y 1 值开始下降，其变化幅 度维2 1 0 2 8 ，故而在实际操作中，纳米c a c 0 3 的添加量不宜添加过多，或则在其它条 件固定的情况下因纳米c a c 0 3 浓度过高，会导致纳米粒子团聚而使改性膜的拉伸强度 降低。甘油的添加量x 2 与y l 值呈负相关，x 2 在最低水平一1 6 8 2 时y l 有最大值7 6 7 8 2 ， 此后随着x 2 的增大y i 值不断下降，当x 2 达到最高水平1 6 8 2 时y 1 值达到最低值3 4 8 0 ， 其减幅为4 1 9 8 2 ，实际操作中与此相符。 在所设定的浓度范围内y l 值与k g m 浓度x 3 呈正相关。x 3 从最低水平1 6 8 2 到最 高水平1 6 8 2 ，y l 值也从5 9 1 7 2 增长到7 4 4 0 3 ，增幅达1 5 2 3 1 。从x 1 、x 2 、x 3 在整个 水平范围内对y 值引起的变化幅度的绝对值看，其绝对值的大小顺序为x 2 x l x 3 ，与 其回归方程的一次项系数的显著性检验结果一致。 福建农林大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 醑 出 圣 谋 落 水平因素 图2 3 各因子与断裂伸长率的关系 f i g2 - 3 r e l a t i o n sb e t w e e nf a c t o r sa n dr u p t u r ee l o n g a t i o n 由图2 3 可知，改性膜的断裂伸长率y 2 从最小值1 4 1 9 2 开始，随着纳米c a c 0 3 x l 的增加而增大，在达到水平0 5 时达到最高值2 0 5 0 2 ，此后y 2 值开始下降，其变化幅 度维6 31 0 ，故而在实际操作中，纳米c a c 0 3 的添加量不宜添加过多，或则在其它条件 固定的情况下因纳米c a c 0 3 浓度过高，会导致纳米粒子团聚而使改性膜的断裂伸长率 降低。甘油的添加量x 2 与y 2 值呈负相关，x 2 在最低水平一1 6 8 2 时y 2 有最大值2 0 0 3 5 ， 此后随着x 2 的增大y 2 值不断下降，当x 2 达到最高水平1 6 8 2 时y 2 值达到最低值1 0 4 4 1 ， 其减幅为9 5 9 4 ，实际操作中与此相符。 在所设定的浓度范围内y 2 值与k g m 浓度x 3 呈正相关。x 3 从最低水平一1 6 8 2 到最 高水平1 6 8 2 ，v 2 值也从1 7 7 5 2 增长到2 2 3 2 1 ，增幅达4 5 6 9 。从x 1 、x 2 、x 3 在整个 水平范围内对y 值引起的变化幅度的绝对值看，其绝对值的大小顺序为x 2 x l x 3 ，与 其回归方程的一次项系数的显著性检验结果一致。 福建农林大学硕士学位论文 魔芋葡甘聚糖改性膜及其在龙眼保鲜中的应用研究 毯 疆 碟 誊 藿 o0 51 52 因素水平 图2 4 各因子与耐撕裂强度的关系 f i g2 - 4 r e l a t i o n sb e t w e e nf a c t o r sa n dr u p t u r ee l o n g a t i o n 由图2 4 可知，改性膜的耐撕裂强度y 3 从最小值3 9 8 6 开始，随着纳米c a c 0 3x 1 的增加而增大，在达到水平o 5 时达到最高值5 5 0 2 ，此后y 3 值开始下降，其变化幅度 为1 5 1 6 ，故而在实际操作中，纳米c a c 0 3 的添加量不宜添加过多，或则在其它条件固 定的情况下因纳米c a c 0 3 浓度过高，会导致纳米粒子团聚而使改性膜的耐撕裂强度降 低。甘油的添加量x 2 与y 3 值呈负相关，x 2 在最低水平1 6 8 2 时y 3 有最大值6 2 2 4 ，此 后随着x 2 的增大y 3 值不断下降，当x 2 达到最高水平1 6 8 2 时y 3 值达到最低值2 4 5 6 ， 其减幅为3 7 6 8 ，实际操作中与此相符。 在所设定的浓度范围内y 3 值与k g m 浓度x 3 呈正相关。x 3 从最低水平一1 6 8 2 到最 高水平1 6 8 2 ，y 3 值也从4 6 8 1 增长到6 1 0 5 ，增幅达1 5 2 4 。从x l 、x 2 、x 3 在整个水 平范围内对y 3 值引起的变化幅度的绝对值看，其绝对值的大小顺序为x 2 x i x 3 ，与 其回归方程的一次项系数的显著性检验结果一致。 3 7 3交互分析 从图2 - 6 可以看出，纳米c a c 0 3 浓度x 1 和k g m 浓度x 3 交互作用下的拉伸强度响 应曲面可知，在k g m 浓度处于零水平时，纳米c a c