【摘 要】
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我国是银杏的发源地,2015年银杏果产量1.8亿吨,约占世界银杏果总产量的70%。果壳作为农业废弃物通常直接燃烧或掩埋在土壤中,破坏环境、浪费资源。银杏果壳纤维素含量较高(44.34%),可作为纳米纤维素的潜在来源。本文以银杏果壳为原料,制备银杏果壳纳米纤维素,进行工艺优化和表征及其在可食膜中应用等实验分析。研究结果如下:1、使用超声辅助硫酸水解法制备银杏果壳纳米纤维素,获得最优制备条件。以常规硫
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我国是银杏的发源地,2015年银杏果产量1.8亿吨,约占世界银杏果总产量的70%。果壳作为农业废弃物通常直接燃烧或掩埋在土壤中,破坏环境、浪费资源。银杏果壳纤维素含量较高(44.34%),可作为纳米纤维素的潜在来源。本文以银杏果壳为原料,制备银杏果壳纳米纤维素,进行工艺优化和表征及其在可食膜中应用等实验分析。研究结果如下:1、使用超声辅助硫酸水解法制备银杏果壳纳米纤维素,获得最优制备条件。以常规硫酸水解法制备的银杏果壳纳米纤维素为对照,通过扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)、Zeta电位和动态光散射(Dynamic light scattering,DLS)、X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、热重(Thermogravimetric analysis,TGA)等分析超声辅助处理对银杏果壳纳米纤维素的影响。结果表明:银杏果壳纳米纤维素的最佳制备条件为硫酸质量分数为48%、反应温度60℃、反应时间25 min,得率为37.01%;超声辅助和常规硫酸水解法制备的银杏果壳纳米纤维素均呈长棒型,大小无明显差异,其长度和直径的分布范围分别为40～220 nm和3.5～7.5 nm,但超声辅助法制备的纳米纤维素长度和直径的范围相对集中;超声辅助制备的纳米纤维素结晶度为88%,高于常规硫酸水解法的75%;两种方法制备的纳米纤维素均具有较低的zeta电位和有良好的热稳定性。2、探究银杏果壳纳米纤维素添加量对月桂酸单甘油酯和大豆分离蛋白复合可食膜特性的影响。结果表明:在0%～1.0%纳米纤维素添加量范围内,随着纳米纤维素的增加,可食膜拉伸强度呈先增大后减小的趋势,添加量为0.8%时拉伸强度达到最大值,为8.63MPa;断裂伸长率呈先下降后趋于平稳的趋势,添加量为0.4%时达到最小(36.00%);可食膜水蒸气透过系数(Water vapor permeability,WVP)、水溶性与对照组相比逐渐下降,透光率、亮度(L*)、白度(W)增加;可食膜傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、差示扫描量热(Differential scanning calorimetry,DSC)和扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)结果显示可食膜主要以分子间的氢键和疏水作用相互结合;随着纳米纤维素的增加,可食膜的熔融起始温度有所降低;可食膜表面较为平整,内部间隙较小,截面结构致密,没有出现明显的空洞。3、对含银杏果壳纳米纤维素复合可食膜液进行静态流变和动态流变分析。结果表明:在0%～1.0%纳米纤维素添加量范围内,随着纳米纤维素添加量的增加,不同组分的复合可食膜液的剪切应力逐渐增大;随着剪切速率的增大,剪切应力不断增大。在相同的剪切速率情况下,对照组分的剪切应力低于含纳米纤维素添加的组分;复合可食膜液为剪切增稠的胀塑性流体;复合可食膜液动态流变结果显示,添加纳米纤维素一定程度上可以增加可食膜液的黏弹性。
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