壳聚糖的保鲜研究与应用
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壳聚糖复合膜的制备及其对草莓的保鲜效果考虑到食品安全和保质期越来越重要,近年来各种食品保鲜方式得到了很好的发展和应用,其中有一种新兴的食品保鲜方式就是使用壳聚糖复合膜来保持食品新鲜。
壳聚糖复合膜是一种复合膜材料,是由聚合物基材和壳聚糖组成,具有较好的性能和较长的实际应用期。
本文将介绍壳聚糖复合膜的制备工艺,以及它对草莓的保鲜效果。
一、壳聚糖复合膜的制备
壳聚糖复合膜的制备主要包括制备溶液、聚合物基材处理、膜制备、膜加工等步骤。
首先,用纯水制备壳聚糖溶液,然后在原液中加入一定量的聚乙烯醇,使其形成聚合物溶液,并加入一定量的粘合剂。
然后将溶液倒入聚合物基材中,搅拌均匀,然后经过加热和淬火处理,以制备出一定厚度的壳聚糖复合膜。
二、壳聚糖复合膜的保鲜效果
壳聚糖复合膜具有一定的抗氧化性能,能有效防止氧化物对水果果肉的氧化,从而达到延长草莓保鲜期的目的,而且壳聚糖复合膜可以有效抑制草莓果肉黄变,从而达到颜色保持的效果,还可以延缓果肉中水分的流失,从而达到保湿的效果,有效延长草莓的保鲜期。
三、结论
壳聚糖复合膜是一种新兴的食品保鲜技术,可以有效延长草莓的保鲜期,同时保持草莓色泽、风味等等,为食品保鲜提供了一种新的方式。
当然,在这项技术的应用中,还有许多不足之处,比如制备工艺费时费力或材料费用较高等等,但仍有巨大的市场开发潜力,仍有
很大的发展空间。
壳聚糖作用
壳聚糖是一种由葡萄糖分子组成的天然聚合物,具有许多重要的生物学特性和广泛的应用领域。
壳聚糖具有以下作用:
1. 医药领域:壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性,被广泛应用于药物输送系统中。
壳聚糖的阳离子性能够与阴离子药物形成稳定的复合物,在胃肠道中缓慢释放,提高药物的生物利用度。
此外,壳聚糖还可用作人工血液、组织工程材料、伤口敷料等领域。
2. 食品工业:壳聚糖是一种安全无毒的食品添加剂,能够提高食品的质感、增加食品的稳定性和延长保鲜期。
壳聚糖在果蔬保鲜、肉类保鲜、乳品加工等方面有广泛的应用。
此外,壳聚糖还可以用作食品包装材料,具有阻隔湿气和氧气的功能,可以延缓食品的变质。
3. 环境保护:壳聚糖可用作水处理剂,对有机物和重金属离子具有很强的吸附能力。
壳聚糖在水中形成胶状物,能够吸附水中悬浮物、胶体和离子,净化水质。
此外,壳聚糖还可用于土壤修复,吸附土壤中的污染物,提高土壤环境的质量。
4. 纺织工业:壳聚糖可以与纤维表面形成稳定的化学键,提高纤维的染色质量和牢度。
壳聚糖还具有很好的抗菌性能,可以用于制造抗菌纺织品和医用纤维材料。
此外,壳聚糖纳米颗粒还可以用于纺织品的功能性改性,如防水、防尘、防静电等。
5. 化妆品工业:壳聚糖具有极高的吸湿性和保湿性,可以增加
化妆品的保湿效果。
壳聚糖还具有很好的厚度流变特性,可以调整化妆品的质地和稠度。
此外,壳聚糖还具有抗菌性能,可以用于制作抗菌洗护产品和抗菌化妆品。
总之,壳聚糖具有广泛的应用前景和潜力。
随着科学技术的发展,对壳聚糖的研究还将进一步深入,为其在更多领域的应用提供支持。
壳聚糖的作用壳聚糖是一种天然的多糖化合物,由β-1,4-葡萄糖胺和β-1,3-N-乙酰葡萄糖胺组成。
它在许多领域都具有重要的应用价值,因其独特的生物活性和化学特性而被广泛应用。
下面将详细介绍壳聚糖的主要作用和应用。
首先,壳聚糖在医药领域具有广泛的应用。
它具有生物降解性、生物相容性和低毒性等特点,被广泛应用于制备药物缓释剂、药物控制释放系统和组织修复材料等。
壳聚糖在制备药物缓释剂时,可以作为药物的载体,通过改变粒径、结构和表面功能化等手段,实现药物的长效缓释和减少副作用。
此外,壳聚糖还可以制备抗菌剂、抗癌药物和生物活性肽的缓释系统,以提高药物的疗效和减少药物的不良反应。
其次,壳聚糖在食品工业中具有重要作用。
它可以作为食品添加剂,用于提高食品的质感、稳定性和抗氧化性能。
壳聚糖具有天然的高黏度、高胶凝性和高胶溶性等特点,可以用于制备凝胶状食品,如果冻、布丁和凝胶糖等。
此外,壳聚糖还可以作为食品的保鲜剂和脱苦剂,延长食品的保质期和改善食品的口感。
此外,壳聚糖还在环境领域具有重要的应用。
它可以作为废水处理剂和土壤修复剂,可有效去除水体中的重金属、有机物和色素等有害物质。
壳聚糖具有丰富的阳离子和静电吸附能力,可以通过与有害物质的吸附和络合作用,将其从水体中去除,从而净化水质。
此外,壳聚糖还可以作为土壤修复剂,通过改变土壤的物理性质和化学性质,提高土壤的肥力和固定有机物质的能力,实现土壤的修复和改良。
最后,壳聚糖还在纺织工业中具有应用前景。
它可以用于纤维的改性和功能化处理,以提高纤维的柔软性、光泽度和吸湿性等。
壳聚糖可以作为表面活性剂和防缩剂,将其与纤维表面进行化学反应,形成致密的薄膜,从而改变纤维的表面性质。
此外,壳聚糖还可以与纤维表面的活性基团发生缔合反应,增加纤维表面的亲水性和抗静电性,提高纤维的品质和附加值。
总之,壳聚糖具有广泛的应用价值,在医药、食品、环境和纺织等领域发挥着重要作用。
随着对壳聚糖的深入研究和不断创新,相信壳聚糖在更多领域将有更广泛的应用前景。
羧甲基壳聚糖的应用羧甲基壳聚糖,是一种由壳聚糖经过化学修饰得到的新型功能性材料。
它具有独特的结构和优异的性能,在许多领域都有广泛的应用。
本文将介绍羧甲基壳聚糖的应用,并探讨其在不同领域的潜力。
一、羧甲基壳聚糖在医药领域的应用1.药物缓释系统:羧甲基壳聚糖可以作为药物缓释系统的载体,通过调控羧甲基壳聚糖的结构和化学性质,实现药物的缓慢释放,提高药物疗效和降低副作用。
2.组织工程:羧甲基壳聚糖可以用于构建人工组织和器官的支架材料,促进细胞生长和组织再生,有望用于修复组织缺损和器官功能恢复。
3.抗菌材料:羧甲基壳聚糖具有良好的抗菌性能,可以作为医用敷料和医疗器械的表面涂层,抑制细菌的生长和感染的发生。
二、羧甲基壳聚糖在食品工业的应用1.食品保鲜:羧甲基壳聚糖可以作为食品保鲜剂,延长食品的保质期。
其天然的抗菌性和抗氧化性能有助于抑制微生物生长和食品氧化酸败。
2.食品添加剂:羧甲基壳聚糖可以作为食品增稠剂、乳化剂和稳定剂,提高食品的质感和口感,延长食品的保质期,改善食品的品质。
三、羧甲基壳聚糖在环境保护中的应用1.吸附剂:羧甲基壳聚糖可以作为吸附剂,吸附废水中的重金属离子和有机污染物,净化水体和土壤环境。
2.水凝胶材料:羧甲基壳聚糖可以制备水凝胶材料,用于土壤保水和植物栽培,提高土壤质量和农作物产量。
四、羧甲基壳聚糖在纺织工业中的应用1.功能性纤维:羧甲基壳聚糖可以用于纺织品的功能性改性,提高纺织品的抗菌性、防晒性和阻燃性。
2.纳米纤维:羧甲基壳聚糖可以制备纳米纤维,用于制备纳米纤维膜、滤料和纺丝材料,具有广泛的应用前景。
羧甲基壳聚糖具有广泛的应用潜力。
它在医药领域可以用于药物缓释、组织工程和抗菌材料;在食品工业可以用于食品保鲜和食品添加剂;在环境保护中可以用于吸附剂和水凝胶材料;在纺织工业可以用于功能性纤维和纳米纤维的制备。
随着科学技术的不断发展,相信羧甲基壳聚糖的应用将会越来越广泛,为人类的生活和健康带来更多的福祉。
研 究 生 课 程 论 文 (2012-2013学年第一学期)
壳聚糖的保鲜功能研究与应用 研究生:段光慧 提交日期: 2013年6月6日 研究生签名: 学 号 201020121951 学 院 轻工与食品学院 课程编号 课程名称 谷物科学与工程 学位类别 硕士 任课教师 胡飞 熊犍 教师评语:
成绩评定: 分 任课教师签名: 年 月 日 壳聚糖的保鲜功能研究与应用 摘要:壳聚糖是一种天然高分子化合物,具有无毒、安全、易成膜、抗菌等特性。本文从壳聚糖功能研究出发,主要介绍了壳聚糖保鲜果蔬的机理,综述了壳聚糖在果蔬保鲜中的各种最新研究进展,以及其在实际生产中的具体应用, 分析了目前研究中存在的问题并对发展方向作出展望,旨在为实现壳聚糖在农业上的生产化应用提供理论依据。 关键词:壳聚糖;保鲜;应用; Abstract: Chitosan is a natural polymer, and non-toxic, safe, easy-film, antibacterial. From study on chitosan function, the article mainly introduces the mechanism of chitosan fresh-keeping of fruits and vegetables, and summarizes the latest research progress of chitosan in preservation of fruits and vegetables, as well as its concrete application in actual production. It also analyzes the existing problems in the research and forecasts the development direction, in order to provide theoretical basis for the realization of chitosan in agriculture production and application. Key words: chitosan; freshness; application; 1 引言 甲壳素(chitin)又名甲壳质。是由N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键缩合而成的。它广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中,是一种天然高分子的多糖化合物。经脱乙酰基后形成的壳聚糖(chitosan)具有纯天然生物活性。是目前世界上唯一含阳离子的动物性纤维,且无毒副作用,对人体有良好的亲和性,可螯合重金属。被科学家誉为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的“第六生命要素”[1]。 被广泛应用于农业、医学、工业纺织、渔业和化妆品美容等行业。随着人们生活水平提高,广谱、高效、安全的天然防腐抗菌剂的开发受到了人们的普遍关注。壳聚糖由于具有生物可降解性、生物相容性、生物无毒性和抗菌活性等特点,使其成为天然防腐抗菌剂开发的研究热点之一[2]。本文综述了壳聚糖在果蔬保鲜方面的功能研究与应用。
2 壳聚糖的理化特性 壳聚糖又名脱乙酰基甲壳素、聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖,系甲壳素脱乙酰基的产物,是一种阳离子高分子直链多糖。壳聚糖不溶于水及一般有机溶剂,能溶于大部分有机酸的水溶液而形成一种玻璃状的胶状物(相对分子量小于8000的壳聚糖可直接溶于水而不必借助于酸的作用,并能发生诸如水解、烷基化、氧化、还原、螯合、絮凝、吸附等多种化学反应[3],这些特性使壳聚糖在许多领域得到了广泛应用。 壳聚糖具有许多优良的功能性质和潜在的应用价值,主要表现在:(1) 呈白色或灰白色, 略有珍珠光泽,半透明的片状固体;(2) 不溶于水和碱溶液,可溶于稀酸,在pH=5.6时,其活性最大;(3) 壳聚糖经过交联反应能形成与人工合成的螯合树脂极为相似的聚合物,有一定的机械强度和重复使用性,螯合金属子的性能也大大改善;(4) 壳聚糖溶液存放期间要发生降解,因此壳聚糖溶液要现配现用;(5) 安全、无毒且具有良好的成膜性能,壳聚糖保鲜果蔬就是利用它在果蔬表面形成一层无色透明的薄膜而实现的;(6)具有杀菌消毒的作用。
3壳聚糖的保鲜作用机理 (1)羟基和氨基的作用:①由于壳聚糖分子内含有羟基和氨基,因此具有良 好的成膜性[4]。将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表面,或者将果蔬放在壳聚糖溶液里浸蘸晾干后即在果蔬表面形成一层无色透明的可食性半透膜,使果实表面形成微气调环境,进而调节水果采后的生理代谢过程,如:防止果蔬失水、抑制果蔬呼吸、延缓细胞衰老、减少果蔬在贮藏过程中的营养损失和腐烂,因此可延长果实贮藏寿命,具有良好的保鲜作用[5]。另壳聚糖中含有的羟基和氨基使其可以螯合助氧化的金属离子如Fe2+、Ni3+等防止果蔬变色,延缓营养物质下降。同时,壳聚糖分子中的氨基具有还原性,可以清除水果体内的活性自由基从而减少细胞的膜脂过氧化,延缓水果组织衰老。壳聚糖还可以有效调节果蔬呼吸强度和水分蒸发,涂膜能阻止果蔬呼吸产生的CO2散失和大气中O2渗入,降低内源O2/CO2比值,从而抑制果蔬呼吸强度,减少果蔬内物质转化与呼吸基质的消耗[6]。还可以减少活性氧的形成和自由基的产生,直接影响组织有氧代谢的进行,从而减缓膜脂过氧化作用和细胞膜的损伤[7]。 (2)壳聚糖具有极好的阻气性:果蔬经壳聚糖处理后可在表面形成一层透明薄膜,限制果蔬与大气交换,使果蔬内部形成一个低O2和高CO2的微环境,从而抑制呼吸作用、乙烯产生及膜脂过氧化等需氧生理生化过程,在一定程度上能够延缓果实衰老,减少腐烂,保持果蔬品质,延长果蔬的贮藏寿命[8]。
4 壳聚糖在果蔬保鲜方面的研究与应用 冯守爱等[9] 研究了壳聚糖保鲜膜的制备、性能和应用。研究表明,对于壳聚糖,涂膜保鲜的方法是将壳聚糖的低酸溶液喷涂在果蔬或鲜肉制品的表面,干燥后就可在水果表面形成一层聚合物保鲜膜。制膜保鲜可以将壳聚糖制成单一膜,也可以制成壳聚糖与其它物质的复合膜。将一定量的壳聚糖溶解在体积比为1%的乙酸水溶液中,加热搅拌,使其充分溶解,制得壳聚糖溶液。将壳聚糖溶液,超声脱气后,定量涂布于铺有聚四氟乙烯的玻璃板上,于一定温度下干燥,便可制得壳聚糖膜。此外,壳聚糖还可以与淀粉、纸浆、硬脂酸、甘油等复合成膜用于食品包装。将壳聚糖与淀粉、水混合均匀制成薄膜、干燥,经碱溶液处理,可制成壳聚糖淀粉合成食品包装膜,此膜可食、无毒、耐油、抗张强度高,不溶于冷、热水, 还能自动生物降解;纸浆和壳聚糖为原料经溶解、混合、干燥、稀碱液脱膜,可制成抗水霉和碱的食品包装膜;将含有一定量硬脂酸的热乙醇溶液加入正在被加热搅拌的一定量的壳聚糖溶液中,使其混合均匀,超声脱气后将膜液定量涂布与铺有四氟乙烯的玻璃板上,干燥,揭膜,便可制得壳聚糖硬脂酸合成膜。 壳聚糖的性能包括机械性能、气体选择性、阻湿性和润湿性、可食性等几个方面。研究表明,薄膜拉伸强度与壳聚糖浓度有很大关系,在一定条件下,薄膜的拉伸强度随壳聚糖浓度的增加而增加。当分子量一定时,壳聚糖浓度越大,即单位体积内的分子数越多,成膜时高子分子链间的相互作用力越强,分子间氢键越强,膜的强度就越大。当壳聚糖浓度太小时,由于成膜液流动性大,形成的膜很薄,因而不便揭膜;而当壳聚糖浓度太大时,由于成膜液较粘稠,不容易脱气,在制膜时易形成气泡,使膜不平整。壳聚糖膜的氧气透过率和二氧化碳透过率的比值均小于1,故可用此膜保鲜水果蔬菜。壳聚糖膜对二氧化碳和氧气的透过率较小,且随厚度的增加而下降。成膜温度的升高,薄膜的透气率增大。高分子量的壳聚糖通过)NH3+与微生物细胞壁的唾液酸磷脂等阴离子的相互吸引作束缚微生物的自由度,从而阻碍微生物代谢和繁殖。对壳聚糖进行化学修饰,增加结构单元抗菌因子) NH3+的密度,可以合成出具有良好人体安全性和抗菌性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖与生物体具有良好的亲和相容性,对人体具有一定的生理保健功能,为可食性物质。 目前壳聚糖及其衍生物在水果和蔬菜贮藏保鲜中的研究也日益增多。刘锋[10]以赣南脐橙为实验材料, 研究壳聚糖涂膜处理对脐橙贮藏效果的影响。结果表明,壳聚糖处理均不同程度抑制了脐橙果实的呼吸强度、延缓了总糖的上升和可滴定酸的下降并保持了较高的VC含量,从而较好地保持了果实品质。但以1.5% 壳聚糖对赣南脐橙浸果浸30s处理效果最好。同时,在提高贮藏后期脐橙果实超氧化物歧化酶、苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性等方面1.5%壳聚糖处理效果明显。最大程度地提高了果实抗病能力,降低果实的腐烂率,达到了延长贮藏期的目的。 江英等[11]以梅杏果实为试材,研究了0.75 g/L 壳聚糖处理和对照处理对其 采后生理和细胞超微结构的影响。结果表明:壳聚糖处理与对照相比,降低了果实的腐烂率,抑制了果实的变软,保持了较高可溶性固形物含量以及较高的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)等保护酶的活性,而降低了多酚氧化酶(PPO)的活性和超氧阴离子产生速率。 任邦来[12]用壳聚糖涂膜处理红富士苹果,发现壳聚糖能够有效延缓出库红富士苹果果实硬度下降, 减少糖分、总酸和VC的损失,能较好地保持红富士苹果品质,同时研究了不同浓度的壳聚糖溶液的对保鲜效果的影响,研究表明,以1.0%的壳聚糖溶液涂膜处理保质效果最好。 袁唯等[13]用壳聚糖作主要原料,配制成一种新型、安全无毒的杀菌剂,用于涂膜保鲜黄瓜。结果表明:与对照相比,有机酸、叶绿素、可溶性糖及VC含量都极显著增加,失重率极显著降低。用1.0%壳聚糖处理黄瓜,可有效抑制其呼吸作用,使VC含量的降低速率显著降低。其中,用1.0%壳聚糖溶液对黄瓜进行涂膜后的保鲜效储藏第4 d与对照相比,黄瓜的有机酸、叶绿素、可溶性糖及VC含量分别提高了48. 7%,43. 0%,23. 9%,37. 6%,第8 d分别提高了76. 9%,58. 5% ,75. 0% ,103. 9%,第12d分别提高了111. 8%,92. 8% ,290. 3%,246. 5%,而失重率在第4,8,12 d分别下降了63. 8%,63. 4%,63. 2%。 Podriguez[14]用壳聚糖对quinces(温柏果,产于西亚)进行涂膜保鲜实验,通过失重率、颜色、光泽度、酸度、可容性固体、含糖量、果胶含量、乙醇生成量等指标考察保鲜效果,发现壳聚糖膜保鲜效果明显,quinces货架时间可延长一倍。 傅乐峰等[15]以壳聚糖为主要成膜材料,并辅以其它助剂,配制成一种涂膜保鲜剂,并测定了该膜的通透性能,结果表明壳聚糖对CO2和O2具有较好的选择透气性能。同时用该保鲜膜对香梨进行保鲜试验,包括壳聚糖溶解过程中酸(醋酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸等)的选择、表面活性剂的选择、膜的通透性研究和香梨腐烂率测定等,结果表明,在常温下,保鲜液中醋酸浓度为0.5%,壳聚糖浓度为1.5%~2%时,保鲜效果较好。 王娟慧等[16]研究了壳聚糖涂膜对鲜切马铃薯保鲜效果的影响,探讨了马铃