椰子渣纳米纤维素复合膜制备及其在芒果保鲜上的应用

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椰子(Cocos nucifera L.)是海南支柱产业之一,椰子渣是椰子加工主要的下脚料,常被丢弃(浪费甚至污染环境)或加工成饲料(附加值不高)。为开发椰子渣利用途径,提高椰子产业效益,本文以椰子渣纤维素为研究对象,主要研究椰子渣纤维素提取工艺、纳米化处理工艺、添加椰子渣纳米纤维素的复合保鲜膜制备及其在芒果保鲜中的应用情况等方面;利用现代仪器分析检测手段对椰子渣纤维素结构表征及组成成分分析。主要研究结果如下:(1)四种不同提油方式所得椰子渣纤维素结构与特性比较分析。分别以超临界、亚临界、冷榨、有机溶剂提取等四种不同提油生产方式椰子渣为原料,减法提取获得纤维素,通过理化分析(膨胀力SWC、持水力WHC)结构表征(以及通过扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射)等方式检测。结果表明,四种脱脂方法对椰子渣纤维素提取率、理化性质并未产生显著性差异,其结构相似(外观疏松)。而且四种不同提油方式并不会对椰子渣纤维素结构造成较大破坏,从而可以得出4种不同提油方式残留的椰子渣废弃物,都可以用来提取纤维素。(2)椰子渣纳米纤维素(CNC)提取工艺优化及性能测定。以经过碱法预处理提纯的椰子渣纤维素为原料,通过单因素和正交实验,针对硫酸浓度、水解时间(t)、水解温度(T)等主要因素,研究并优化酸水解法椰子渣纤维素提取工艺,得出其最佳工艺条件为:H2SO4浓度65%,硫酸水解时间120 min,硫酸水解温度45℃,验证实验CNC的得率为56.72%。通过理化分析(膨胀力SWC、持水力WHC)和结构表征(以及通过透射电镜、傅立叶红外光谱、X-射线衍射)等方式对硫酸水解得到的CNC和标准品纳米纤维素对比分析,结果表明,CNC和标准品纳米纤维素在晶型结构上和理化性质保持一致,通过透射电镜分析得出CNC的尺度达到纳米级。(3)纳米纤维素复合膜的制备及其性能测定。以壳聚糖(Chitosan,CS)为基质,加入甘油、苹果多酚以及制备的纳米纤维素(CNC),并通过肉眼观察以及扫描电镜观察其表面形态,再对复合膜的机械性能、水蒸气透过率、阻氧性进行测定。实验研究结果表明:随着CNC添加量的增加,CNC复合膜的水蒸气透过率逐渐减小;油脂过氧化值随着纤维素复合膜中CNC添加量的增加先减小后增大,在CNC添加量为4 g/100 mL时纳米纤维素复合膜的阻氧性能最强;未添加CNC的壳聚糖膜拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率分别为45.4 MPa、1126MPa、5.22%。CNC添加量从0%-4%的复合膜拉伸强度和断裂伸长率都呈现增长的趋势,分别从39.2 MPa增加到45.4 MPa、3.45%增加到4.91%。(4)主要对比分析壳聚糖膜、壳聚糖-多酚膜、壳聚糖-CNC膜、壳聚糖-CNC-多酚膜在芒果保鲜过程中表观形态、硬度、失重率、可滴定酸含量、可溶性固形物以及呼吸强度变化的影响。实验结果表明:四种复合膜在芒果贮藏的过程中其可滴定酸含量(TTA)、可溶性固形物含量(SSC)、硬度都逐渐下降,其中壳聚糖-CNC-多酚膜保鲜的实验组芒果下降速率最慢,并且该复合膜保鲜的实验组芒果失重率上升速率最下,且呼吸强度最弱,保鲜效果最好。
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