β-环糊精肉桂醛包合物在食品包装中的基础应用研究

论文摘要

本课题选用β-环糊精（β-CD）和挥发性食品抗菌剂肉桂醛,研究了环糊精在抗菌食品包装中的两种应用方式:一是先使环糊精与肉桂醛形成包合物,然后加入到食品包装材料中,通过肉桂醛从包合物中的缓慢释放以及在材料中的迁移,最后达到在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肉桂醛的包埋与缓释来实现纤维材料的抗菌性能。最后将这两种功能性包装材料应用于戚风蛋糕防霉包装上。肉桂醛（CIN）对食品常见腐败菌和霉菌都有很强的杀灭作用。首先以肉桂醛和β-环糊精为原料,采用密封控温法制备控释包合物,并确定了包合工艺参数和释放特性。结果表明:由单因素及响应面试验对包合工艺进行优化,最终包合条件为:加热温度100℃,加热时间2.5h,β-环糊精与肉桂醛包合比1:1.75。同时用红外光谱对包合物进行鉴定,发现已形成包合物,并通过分子模拟软件chemoffice2008确定包合形式。释放实验表明,包合物中肉桂醛释放速率与环境的相对湿度密切相关,与环境温度关系不大。选用聚乳酸膜作为包装材料基质,研究了肉桂醛环糊精包合物在聚乳酸膜中的迁移行为。结果表明,肉桂醛在膜中的迁移速度很大程度上受食品模拟液性质的影响,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60%甘油体系和50%乙醇溶液中包合物膜中抗菌剂迁移速度较快,而在10%乙醇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高水分活度的食品中可以发挥长效抗菌作用。肉桂醛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matlab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。其次,采用柠檬酸酸作为交联剂,将β-环糊精接枝到纤维素对其工艺特点进行了探讨,然后利用该纤维素对挥发食品抗菌剂肉桂醛进行包埋,并研究了其释放特性。结果表明:柠檬酸法能够使β-环糊精固载于纤维素上,接枝工艺参数,加热时间在5～7min为宜;加热温度选择在160～180℃之间;柠檬酸和β-环糊精浓度摩尔比在5:1～7:1之间。当环糊精固载量控制在12～14%之间时,肉桂醛包埋量大约在8～9μL/g。肉桂醛在功能纤维素中的释放量随环境相对湿度增加而增大。最后,将制得的肉桂醛聚乳酸膜和肉桂醛功能纤维应用于戚风蛋糕,试验证明具有良好的防霉功效,可有效提高其安全性并延长货架期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 环糊精
• 1.1.1 环糊精分子结构
• 1.1.2 环糊精的性质
• 1.1.3 环糊精的应用
• 1.2 肉桂醛
• 1.2.1 肉桂醛的理化性质
• 1.2.2 肉桂醛的应用领域
• 1.3 抗菌食品包装
• 1.3.1 抗菌包装的种类与应用
• 1.3.2 抗菌活性包装的未来研究展望
• 1.4 环糊精包合物在抗菌材料里的应用
• 1.5 本课题的立题背景和意义
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第二章 密封控温法制备控释材料肉桂醛-Β-环糊精包合物
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料与主要试剂
• 2.2.2 主要设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 密封控温制备β-环糊精与肉桂醛包合物
• 2.3.2 肉桂醛标准曲线的制作
• 2.3.3 包合物包合率的计算
• 2.3.4 单因素试验
• 2.3.5 响应面试验
• 2.3.6 包合物的鉴定
• 2.3.7 包合物构象的分子模拟
• 2.3.8 β-环糊精-肉桂醛包合物的控制释放试验
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 单因素试验
• 2.4.2 响应面试验
• 2.4.3 包合物鉴定
• 2.4.4 分子模拟研究
• 2.4.5 不同湿度下环糊精－肉桂醛包合物的控制释放
• 2.4.6 不同环境温度下环糊精－肉桂醛包合物的释放试验
• 2.5 结论
• 第三章 Β-环糊精肉桂醛包合物在聚乳酸膜中的迁移模型的
• 3.1 前言
• 3.2 材料与设备
• 3.2.1 试验材料与主要试剂
• 3.2.2 主要设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 包含肉桂醛及其β-环糊精包合物聚乳酸膜的制备
• 3.3.2 抗菌膜中抗菌剂的迁移行为
• 3.3.3 迁移模型的建立和计算机模拟
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 含抗菌剂膜材料的制备
• 3.4.2 肉桂醛及其环糊精包合物在聚乳酸材料中的迁移
• 3.4.3 计算机模拟迁移行为
• 3.5 结论
• 第四章 Β－环糊精在纤维素上的固载及其对肉桂醛的
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料与主要试剂
• 4.2.2 主要设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 聚羧酸法将环糊精接枝到纤维素上的过程机理
• 4.3.2 柠檬酸法固载β－环糊精到纤维素上的工艺研究
• 4.3.3 β－环糊精固载量的定量分析
• 4.3.4 固载β－环糊精纤维素的表征
• 4.3.5 固载环糊精纤维素对肉桂醛的包埋
• 4.3.6 固载β－环糊精纤维素中肉桂醛的定量测定
• 4.3.7 固载β－环糊精纤维素对肉桂醛的释放
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 影响β－环糊精柠檬酸交联法接枝纤维的因素分析
• 4.4.2 固载β－环糊精纤维素的表征
• 4.4.3 固载β－环糊精纤维素对肉桂醛的包埋与释放
• 4.5 结论
• 第五章 Β-环糊精包合物功能性材料在戚风蛋糕中的应用
• 5.1 前言
• 5.2 材料与设备
• 5.2.1 材料与试剂
• 5.2.2 主要设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 戚风蛋糕的配方和制作
• 5.3.2 肉桂醛最低抑菌浓度
• 5.3.3 蛋糕防霉试验
• 5.3.4 微生物计数
• 5.4 结果与分析
• 5.4.1 β-环糊精肉桂醛包合物聚乳酸膜对戚风蛋糕的抑菌效果的研究
• 5.4.2 β-环糊精肉桂醛包合物功能纤维对戚风蛋糕的抑菌效果研究
• 5.5 结论
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文