壳聚糖涂膜保鲜果蔬时,其膜的透性缺乏选择性和可调性,如透O2和透CO2等性质不可控制,且壳聚糖单膜的强韧性不够,一段时间后易断裂破碎,使部分表面裸露,影响保鲜效果。纳米SiOx无毒无污染有大量不饱和的硅氧键,这种结构可能会与壳聚糖分子内存在C2 位氨基,C3位仲羟基和C6位伯羟基等可供结构修饰的基团发生键合作用, 从而改善壳聚糖的性能。本项目以SiOx与一定分子量的壳聚糖、单甘脂等物质、反应条件为因素,进行二次旋转正交组合试验,研究SiOx硅氧键对CO2和O2的吸附和释放作用机理,探索SiOx与壳聚糖膜内外CO2和O2交换量之间相关性,并建立动力学模型,调节壳聚糖涂膜的透性;同时,对复合保鲜涂膜的结构用TEM、IR和XRD表征,并应用与果蔬室温条件下贮藏保鲜,通过测定保鲜过程中果蔬的呼吸强度等指标,来阐明改性后壳聚糖结构对果蔬保鲜作用的机理。
Chitosan;Nano-SiOx;Permeability;Mechanism;Keeping-fresh
本项目通过纳米SiOx对壳聚糖涂膜性能的影响及果蔬保鲜机理的研究,使果蔬的透O2和透CO2具有良好的可调性,阐明改性后壳聚糖复合膜的保鲜原理。研究成果主要有1、纳米SiOx改性研究,以SDS对纳米SiOx改性,红外光谱表征表明,SDS已通过与纳米SiOx粒子表面的-OH反应而偶联到纳米SiOx表面上,提高了纳米SiOx粒子与壳聚糖的相容性,当添加纳米SiOx为0.03g/100mL时,复合膜的抗拉强度、断裂伸长率和直角拉裂强度得到提高。2、复合膜对果蔬保鲜作用的机理研究,以猕猴桃和艳红桃为试材,当纳米SiOx添加量为0.03g/100mL时,纳米SiOx/壳聚糖复合膜OP为24.89 mg?cm-2?d-1,CP为22.16 mg?cm-2?d-1,WVP为73.62 mg?cm-2?d-1,较壳聚糖单膜分别降低了34.40%、67.30%和22.85%,猕猴桃和艳红桃呼吸高峰较分别延迟7d和4d,该结果表明,通过控制纳米SiOx的添加量,可以调节复合膜的透O2、透CO2和透H2O的量,并能有效抑制采后呼吸,从而提高保鲜效果。3、复合膜结构的研究,通过红外光谱分析和X-射线衍射分析表明纳米SiOx和壳聚糖分子之间存在氢键作用,通过透射电镜表明纳米SiOx分散均匀。4、艳红桃保鲜研究,当每100mL溶液含壳聚糖1.67g,单甘酯0.037g,纳米SiOx 0.03g,甘油2.0g时,复合膜比壳聚糖单膜更好地提高了艳红桃品质,延长了贮藏保鲜期,并且能影响相关酶的活性变化有利于贮藏品质的保证。5、复合膜衰减性的研究,对复合溶液进行不同时间的搅拌研究其衰减性能,结果表明搅拌时间越长,壳聚糖降解越严重,搅拌20d后,粘度急剧下降,pH值上升且抑菌性减弱,复合膜对气体分子的通透阻力减小,O2、CO2和H2O的透过系数明显增大。6、本课题以壳聚糖为膜载体,添加氯化钙、抗坏血酸和赤霉素配制复合保鲜液,研究表明每100mL溶液中含有赤霉素0.006g,抗坏血酸0.5g,氯化钙0.3g,壳聚糖1.25g时,涂膜后的艳红桃失水率最小。7、生物防治的研究,用汉逊德巴利酵母对柑橘采后青霉病的防治取得了良好的效果。