壳聚糖-PE双层保鲜膜的研制

 用不同浓度的醋酸溶液混合不同质量的壳聚糖，加入不同质量的甘油，Span40匀浆后作为涂膜剂，均匀涂敷在PE保鲜膜上，干燥后制备PE-壳聚糖双层膜。根据抑菌效力、成膜效果和弹性模量的单因素实验确定了壳聚糖浓度、醋酸浓度、甘油和Span浓度的范围，并通过正交实验，以双层膜的弹性模量为评价指标，确定了双层膜的最佳配方为：壳聚糖1.5%，醋酸0.6%，甘油0.5%，Span401%。
对新鲜猪肉进行包装处理，分别在室温，4℃下贮藏保鲜。以感官评定作为鲜度指标，并与未经包装的样品进行对比，以分析PE-壳聚糖双层保鲜膜对延长肉类货架期的可行性及其效果。实验结果表明：PE-壳聚糖双层保鲜膜保鲜效果明显优于未经包装和普通PE包装的对照组，其感官评价的各项指标均较对照组有明显差异，能延长保质期1-2d。

关键词：双层膜；壳聚糖；保鲜；鲜猪肉
目 录

摘 要 1
Abstract 2
目 录 3
第一章 前 言 5
第二章 文献综述 6
2.1肉及肉制品 6
2.2肉制品腐败原因 6
2.3肉制品常用保鲜方法 6
2.3.1低温储藏法 6
2.3.2干燥法 7
2.3.3自然风干法 7
2.3.4脱水干燥法 7
2.3.6腌制法 8
2.3.7烟熏法 8
2.4肉制品的包装材料性能 8
2.4.1隔氧性 9
2.4.2防湿性 9
2.4.3耐热性 9
2.4.4耐油性 9
2.4.5抗菌性 9
2.5普通PE膜存在的问题 10
2.6壳聚糖 10
2.6.1壳聚糖的特性及应用 11
2.6.2壳聚糖的保鲜机理 15
2.6.3壳聚糖保鲜膜的性能 16
2.6.4壳聚糖在食品保鲜中的应用 17
第三章 实验准备及设计 23
3.1 实验材料与方法 23
3.1.1实验材料 23
3.1.2仪器与设备 23
3.2实验方法 23
3.2.1壳聚糖膜液的制备 23
3.2.1壳聚糖溶液的抑菌实验 23
3.2.2壳聚糖-PE双层膜的制备 24
3.2.3壳聚糖-PE双层膜的性能表征 24
3.2.4壳聚糖-PE双层膜的保鲜试验 25
第四章 实验结果与讨论 26
4.1单因素试验 26
4.1.1壳聚糖浓度对抑菌作用的影响 26
4.1.3不同浓度的醋酸对成膜效果的影响 27
4.1.4甘油浓度对复合膜成膜性和弹性模量的影响 28
4.1.5span浓度对成膜性和复合膜弹性模量的影响 29
4.2正交试验 30
4.3贮藏实验 32
第五章 结论及展望 35
5.1 结论 35
5.2 实验展望 35
致 谢 37
参考文献 38
壳聚糖又称为甲壳胺或脱乙酰甲壳质，是脱乙酰后的甲壳素产物，脱乙酰度通常大于60%，是白色或者淡黄色片状固体或粉末。壳聚糖含有多种官能团，极具反应活性，可进行交联、接枝、酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化、还原、络合等多种反应，生成不同的衍生物，其性质不同用途也不同。壳聚糖分子内含游离的氨基和羟基，反应活性比甲壳素要强，用途更为广泛。壳聚糖的吸湿性高于甲壳素，仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。壳聚糖可通过螯合、离子交换作用吸附许多重金属离子、蛋白质、氨基酸、染料，对一些阴离子和农药也有吸附力。壳聚糖的主链可发生水解反应，β-(1，4-)甘链断裂，生成氨基葡萄糖。利用这一特性可制备一些难于制备的葡糖胺衍生物[2]。作为一种天然多阳离子的化合物，由于壳聚糖具有良好的生物降解性、生物相溶性、安全无毒性以及广谱抗菌性等特点，近几年来受到人们越来越多的重视，尤其是在壳聚糖的抑菌方面。
关于壳聚糖的抑菌机理、抑菌效果和它的构效关系等方面很多人都进行了大量的研究。壳聚糖及其衍生物都具有抗菌等功能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等都有较强的抑制能力，因此有很大的应用前景。通常，根据壳聚糖浓度的不同而具有不同的杀菌作用或抑菌作用，统称为抗菌作用。理想的抗菌剂应具有高效、快速、广谱、低毒、低刺激、易生物降解，且与其它表面活性剂配伍性好等条件。壳聚糖的广谱抗菌性已得到广泛认可，但壳聚糖的水溶性较差，限制了它的应用范围，因此，制备壳聚糖的衍生物以提高其水溶性，使其能在较大的pH值范围内得到应用成为各国研究人员都重视的一个课题。关于壳聚糖的改性以及其在抗菌方面的应用也做过相关研究，很多文献都报道了壳聚糖水溶性衍生物的制备及应用，其中壳聚糖季铵盐是研究较多的壳聚糖季铵化改性产物，它既能在酸性和中性条件下溶解，又可利用壳聚糖季铵盐来处理织物以增加其抗菌性，扩大其适用范围。另外国外还通过冰冻氢氧化钠-十二烷基硫酸钠系统的简单步骤制备成功了烷基-CHITIN纤维.烷基化产生了各种不同链长和体容度的烷基卤素化合物，对水或甲酸的亲合性的增加。
2.6.1壳聚糖的特性及应用
天然性：壳聚糖属天然产物，是由大部分氨基葡萄糖和少量N-乙酰基葡萄糖通过B-1,4-糖苷键连接起来的直链多，是由甲壳素（chitin）部分或全部脱除乙酰基后得到的。甲壳素是一种天然直链状酰胺类多糖，广泛存在于昆虫和甲壳类动物（如虾、蟹等）的硬壳及真菌的细胞壁中，是地球上蕴藏量最丰富的有机物之一。
成膜性：壳聚糖具有许多的优良的功能性质和潜在的应用价值，其中一个引人关注的特性就是成膜性。近年来，壳聚糖作为一种优良膜材料，越来越受到人们的重视。涂膜保鲜在食品工业中显示出广阔的前景。
壳聚糖以其氢键相互交联成网状结构，利用适当的溶剂，可制成透明的具有多孔结构的薄膜。壳聚糖的溶液具有粘性是一种理想的成膜物。对壳聚糖成膜特性的研究表明，成膜的半透性与其溶液的粘度相关，粘度随浓度的增加而增大，呈典型亲水性胶质特性，作为保鲜成膜剂的壳聚糖溶液浓度不宜太大，浓度高易使涂膜层过厚，不均匀，影响果实的呼吸，导致果实内部腐烂，在保鲜应用中一般选择浓度为1%~4%；粘度随温度，pH值的升高而减小，故壳聚糖溶液具有良好的耐酸性，这对于水果保鲜特别有意义。酸性环境能抑制细菌的生长，适量的添加剂能提高透明度和凝胶强度，但是会使持水率下降。持水率高、持水能力强的凝胶最适宜做食品涂膜，因此作为保鲜成膜剂的壳聚糖，在保证一定强度的同时应考虑其持水率的高低，膜性能与成膜介质和溶液浓度有关。介质表面越粗糙，粘着性越好。溶液浓度越高则粘着性越差[3]。
壳聚糖的结构对膜性质有影响。壳聚糖脱乙酰化度越高，其膜的溶胀性越低，脱乙酰化度也影响膜的抗拉强度。壳聚糖分子量越低，其膜的抗拉强度也越低，膜的通透性也越强。壳聚糖的分子量越大，分子晶形结构越多，分子间高度缠结，分子的柔顺性越差，因此，其抗拉强度越高，同时膜的通透性也越差。壳聚糖分子存在游离氨基和羟基，可以发生很多的反应，衍生化反应对于壳聚糖膜的性质也有显著的影响[4]。
抗菌性：在食品工业中，壳聚糖的抗菌作用已受到关注。壳聚糖对细菌有很强的抑制能力，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌、枯草杆菌、酵母菌都有较强的抑制力。对于壳聚糖的抗菌活性，国外已有文献进行了报道[5]。壳聚糖等甲壳素衍生物对许多植物病原真菌有一定程度的直接抑制作用[6]。
壳聚糖的抗菌活性与其浓度、分子量有关，也与其分子结构中游离的氨基含量有关，对大肠杆菌的抑菌试验表明，当脱乙酰度增加时，游离氨基含量增加，抑菌率增加。在分子量30.5万以下的范围内，随壳聚糖浓度的增加，其抗菌作用的效果增强，当浓度为1.0%时，对革兰氏阳性菌和对革兰氏阴性菌，其抗菌率均达到100%。对革兰氏阳性菌，随壳聚糖的分子量增大，抗菌作用逐渐增强。对革兰氏阴性菌，随聚糖的分子量减小，抗菌作用逐渐增强，分子量为5000以下，抗菌作用最强[7]。
夏文水[8]等针对壳聚糖对食品中一些常见的细菌、霉菌和酵母菌进行抗菌试验。结果表明，壳聚糖对细菌和酵母其抑菌率明显超过对照组，并随着质量浓度的增加其抑菌率逐渐变大。壳聚糖对不同菌抑制作用的敏感性不同，细菌易被抑制，酵母菌其次，而对霉菌则抑制作用略小，这可能与甲壳低聚糖的抗菌机理有关。但是，随着甲壳低聚糖质量浓度的增加，对各种菌的抑菌作用都相应增强。谷田孝雄等人用水解壳聚糖（分子量为1万—5万）作抗菌试验，结果表明对有害菌有抑制作用，对确定食品的保质期，起到关键作用。张伟[9]等合成了壳聚糖水溶性衍生物，通过测定证明此物质确有较强的抑菌作用，且其抗菌作用对高温、高压稳定。