微孔壳聚糖保鲜膜的制备(昆山舒美KQ-500DE使用)

0 引言

壳 聚 糖（chitosan，CS）作为一种安全可食保 鲜材料早已进行了报道，由于其良好的抗菌性和成 膜性，尤其是形成的膜具有气体选择透过性，而且 涂抹工艺简单，因此被广泛地应用在果蔬保鲜研究中。本课题组前期对壳聚糖保鲜膜与市场购买 的 LLDPE（linear low-density polyethylene）、LDPE （low density polyethylene）、PVDC（polyvinylidene chloride）树脂类保鲜膜保鲜效果进行了比较研究， 发现壳聚糖膜在贮藏前期保鲜效果较好，后期不太 理想，相对树脂类保鲜膜保鲜期减少 2~3 d。其可 能是由于壳聚糖保鲜膜氧气透过系数仅为 1.95×10-15 cm3 ·cm/(cm2 ·s·Pa)，比市场常用的 PE（polyethylene） 透气系数 47.92×10-15 cm3 ·cm/(cm2 ·s·Pa) 小得多，在 后期可能会造成水果无氧呼吸；同时壳聚糖结构中含有大量羟基而导致透湿量较大，果蔬在贮藏过程 中容易蒸腾失水。这也许是壳聚糖用于保鲜一直处于 研究状态而未被实际应用的原因。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1）主要化学试剂

壳聚糖，生化试剂，国药集团化学试剂有限公司；冰醋酸，分析纯，湖南汇虹试剂有限公司；丙三醇， 分析纯，西陇化工股份有限公司；聚乙二醇 6000， 化学纯，国药集团化学试剂有限公司；戊二醛水溶 液，质量分数为 50%，分析纯，湖南汇虹试剂有限 公司；氢氧化钠，分析纯，西陇化工股份有限公司； 纳米氧化锌 ZnO，质量分数为 99%），不超过 100 nm，阿拉丁试剂有限公司；氮气（N2），体积分数 为 99.9%，湖南株洲华龙特种气体有限公司。

2）主要仪器

电子分析天平，DF-101S 型，梅特勒 - 托利多 上海仪器有限公司；集热式恒温加热磁力搅拌器， DF-101S 型，河南予华仪器有限公司；真空干燥箱， DZF-6050 型，上海一恒科学仪器有限公司；恒温水 浴锅，HH-ZK4 型，巩义市予华仪器有限公司；超 声波清洗器，昆山舒美KQ-500DE 型，昆山市超声仪器有限公司； 台式千分测厚仪，CH-1-S 型，上海六菱仪器厂；生物显微镜，OLTMPUSBX51 型，日本奥林巴斯；扫 描电子显微镜，PHENOM G2 PRO型，荷兰飞纳公司； 傅里叶变换红外光谱仪，NICOLET380型，美国热电尼高力仪器公司；PC 型智能电子拉力机，XLW(L)- 500N 型，济南兰光机电技术有限公司；透光率 / 雾 度测定仪，WGT-5 型，上海精密科学仪器有限公司； 透气性测试仪，BTY-B1 型，济南兰光机电技术发展 公司；透湿性测试仪，TSY-T3 型，济南兰光机电技 术发展公司；数显果实硬度计，GY-4 型，乐清市爱 德堡仪器有限公司。

1.2 膜的制备工艺

将 1.5 g 壳聚糖溶于 100 mL 质量分数为 1.5% 的 醋酸溶液中，加入 0.5 mL 丙三醇后于 60 ℃水浴加热， 并以转速为 800 r/min 搅拌 1.5 h。将 30 mL 壳聚糖溶 液倒入直径为 90 mm、高度为 15 mm 的洁净塑料培 养皿中真空脱泡处理，40 ℃真空干燥 24 h 后揭膜。 制膜流程如图 1 所示。

1.3 纳米 ZnO/ 壳聚糖微孔膜的制备

将 1.5 g 壳聚糖溶于 100 mL 质量分数为 1.5% 的 醋酸溶液中，再加入 0.5 mL 丙三醇和一定量（分别 为壳聚糖质量的 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 20%）的 纳米 ZnO，60 ℃水浴加热并以转速为 800 r/min 搅拌 1.5 h，超声 15 min，真空脱泡干燥成膜（参见 1.2 膜 的制备工艺）。 将膜用去离子水清洗后放入 NaOH（0.1 mol/L） 溶液中，再超声处理 1 h，然后将膜用去离子水清洗 后滤纸吸取表面水分再室温干燥。

1.4 PEG/ 壳聚糖微孔膜的制备

将 1.5 g 壳聚糖溶于 100 mL 质量分数为 1.5% 的 醋酸溶液中，再加入 0.5 mL 丙三醇和一定量（与壳 聚糖质量比分别为 1:2, 1:1, 2:1）的 PEG，60 ℃水浴 加热并以转速为 800 r/min 搅拌 1.5 h，超声干燥成膜 （参见 1.2 膜的制备工艺）。将成膜放置于抽滤装置 中，用 85 ℃热水抽提 10 h，用滤纸吸取表面水分后 室温干燥。抽提时发现膜易碎且 PEG 分布不均匀， 在上述实验过程中加入稀释后质量分数为 2% 戊二醛 1 mL，利用醛基与壳聚糖、PEG 中的羟基发生缩醛 反应，改善膜的水溶性。

1.5 N2/ 壳聚糖微孔膜的制备

按 1.2 节方法配制 4 份壳聚糖溶液，1 份直接成 膜做为对照组，另外 3 份边搅拌边通入氮气，控制通 氮时间分别为 0.5, 1.0, 2.0 h，再倒入培养皿中 40 ℃ 干燥 24 h 后揭膜。

2 结果与分析

纳米 ZnO/ 壳聚糖微孔膜是利用无机相和有机相 相容性不好，揭膜过程中在外力拉伸作用下纳米 ZnO 微粒与壳聚糖之间形成空隙，从而适当增加膜 的透气量。纳米 ZnO 含量不同的纳米 ZnO/ 壳聚糖膜 的性能参数，PEG/ 壳聚糖微孔膜是利用 PEG 在壳聚糖中占位 后再热水抽提洗去 PEG 形成微孔。随着纳米氧 化锌含量的增加，对纳米 ZnO/ 壳聚糖微孔膜的透明 性影响不大；力学强度明显增强；氧气透过系数呈 现先增大后减小的趋势，在纳米 ZnO 质量分数为 4% 时达到最大，约为纯壳聚糖膜的 3 倍。

3 结语

综上所述，在壳聚糖中添加致孔剂纳米 ZnO、 PEG 或者通入 N2 能够获得性能较好的微孔膜，微孔 膜的氧气透过系数接近市场上的 PE 保鲜膜，保鲜效 果优于壳聚糖单膜和 PE 保鲜膜。其中纳米 ZnO 质量 分数为 4% 且经水洗处理的微孔膜保鲜效果最优，相 对于空白组保鲜期可延长 6 d。由此可见，壳聚糖微 孔膜既具有抗菌性，又增大了氧气透过量从而降低了 果蔬无氧呼吸几率。



 

免责声明：文章仅供学习和交流，如涉及作品版权问题需要我方删除，请联系我们，我们会在第一时间进行处理。