【摘 要】
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随着环境污染问题的日益加剧,开发可降解、绿色环保的活性包装膜逐渐成为食品包装领域的研究热点。本研究以天然高分子材料壳聚糖为成膜基材,具有纳米管状结构的埃洛石为改性剂,具有天然抗氧化活性的茶多酚为抗氧化剂。首先采用流延法制备了壳聚糖-埃洛石复合膜。通过单因素实验和响应面分析法实验确定壳聚糖、埃洛石、丙三醇的最佳添加量。然后在此基础上添加不同质量分数的茶多酚,采用流延法制备了具有抗菌和抗氧化活性的壳聚
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随着环境污染问题的日益加剧,开发可降解、绿色环保的活性包装膜逐渐成为食品包装领域的研究热点。本研究以天然高分子材料壳聚糖为成膜基材,具有纳米管状结构的埃洛石为改性剂,具有天然抗氧化活性的茶多酚为抗氧化剂。首先采用流延法制备了壳聚糖-埃洛石复合膜。通过单因素实验和响应面分析法实验确定壳聚糖、埃洛石、丙三醇的最佳添加量。然后在此基础上添加不同质量分数的茶多酚,采用流延法制备了具有抗菌和抗氧化活性的壳聚糖-埃洛石-茶多酚复合膜,通过对复合膜的理化性能进行分析探讨,得到茶多酚的最佳添加量。结合先进的增材制造技术（3D打印）,通过改变打印参数,对最佳复合配方的打印工艺进行优化,并进行壳聚糖-埃洛石-茶多酚复合包装的打印制备。鉴于蓝莓采后易失水腐败且不耐贮存的特点,本研究将3D打印复合包装应用于蓝莓的贮藏保鲜研究,探索其在食品包装领域的应用价值,从而为蓝莓的天然抗菌抗氧化包装发展奠定一定基础。主要的研究结果如下:（1）通过单因素实验,以水蒸气透过率、断裂伸长率和拉伸强度为测试指标,分别确定了壳聚糖、埃洛石、丙三醇的最佳浓度分别为5%、1.5%、0.4%。然后通过3因素3水平的响应面分析法实验,同样以水蒸气透过率、断裂伸长率和拉伸强度为判定标准,推算出三者的最佳浓度理论值分别为:壳聚糖浓度5.25%,埃洛石浓度1.29%,丙三醇浓度0.37%。实验结果显示,在此配比下制备的壳聚糖-埃洛石复合膜表面相对光洁平整,具有较佳的综合性能。水蒸气透过率为2.82×10-12g·cm/cm~2·s·Pa,断裂伸长率和拉伸强度分别为29.5 MPa和10.7%。（2）为了使复合膜具备不仅具备抗菌性能,而且具备抗氧化性能,基于响应面分析法实验的研究结果,添加了不同质量分数的茶多酚。通过结构表征、物理机械性能、抗氧化活性和抗菌性能等指标的测定,研究了其添加量对壳聚糖-埃洛石-茶多酚复合膜理化性能的影响。傅立叶变换红外光谱结果显示,壳聚糖、埃洛石、茶多酚之间由于羟基和氢键的存在,具有较强的相互作用,三者相互交联,形成致密的网状结构。扫描电镜结果显示,当茶多酚浓度为15%时,茶多酚均匀分散在壳聚糖和埃洛石基体中,复合膜表面较光滑和平整。此外,在此添加量下复合膜的透光率为63.75±0.64%具有一定的阻光性;水接触角为92±2°、水溶性为12.30±0.41%、溶胀度为503.33±13.80%,水蒸气透过率为2.19×10-12g·cm/cm~2·s·Pa,具有较好的水不溶性和阻湿性能;拉伸强度为35.57±0.97 MPa、断裂伸长率为13.20±0.46%,具有较好的力学性能;DPPH自由基清除率为68.27±1.16%,具有较好的抗氧化活性;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长繁殖均具有较好的抑制作用,抑菌率分别为87.73±1.85%和89.62±1.68%。（3）为了使制备的包装容器具备较高的精度同时兼顾加工效率,通过多维度改变打印参数,对壳聚糖-埃洛石-茶多酚配方进行了打印适性研究。一维打印结果显示,在点结构和线结构打印过程中,最佳喷嘴直径为0.8 mm,最佳气压为0.40 MPa。二维结果显示,在面结构打印过程中,最佳喷嘴高度0.5 mm,最佳打印速度30 mm/s。三维打印结果显示,在体结构打印过程中,最佳层高为0.3 mm,最佳壁厚为3倍,最佳填充率为30%,此时所得打印物的精度和保真度较高,打印效率和打印质量得到了较好平衡。（4）将3D打印的复合包装应用于蓝莓的保鲜实验。研究发现,壳聚糖-埃洛石-茶多酚组包装的蓝莓在贮藏期间整体感官品质相对较好,具有较好的外观、色泽、口感和气味,而未处理组果实基本已经腐败变质。贮藏结束时,壳聚糖-埃洛石-茶多酚组蓝莓的腐烂率为59%;失重率为41.90%;硬度为4.1 N;可溶性固形物含量为9.1%;相对电导率为42.27%;Vc含量为14.27%;可滴定酸含量为0.43%;总体来看均高于未处理组,能有效降低营养物质的损失,所以该复合包装对蓝莓具有一定的保鲜效果。
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