【摘 要】
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食品油脂被氧化问题是关乎食品品质与安全的重要议题。缓释型抗氧活性包装,能以可预测、较低的速率释放抗氧活性物质,更长时间的保护食品,正越来越受到关注。介孔纳米材料可作为载体吸附抗氧活性物质,形成抗氧活性组装体以进行缓释。活性膜是活性包装最重要的组成部分,然而组装体的引入会使活性膜产生空腔等缺陷,导致力学、阻隔等性能下降。本课题分为三个阶段:(1)制备四种孔径的MCM-41型介孔纳米SiO2载体,以之
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食品油脂被氧化问题是关乎食品品质与安全的重要议题。缓释型抗氧活性包装,能以可预测、较低的速率释放抗氧活性物质,更长时间的保护食品,正越来越受到关注。介孔纳米材料可作为载体吸附抗氧活性物质,形成抗氧活性组装体以进行缓释。活性膜是活性包装最重要的组成部分,然而组装体的引入会使活性膜产生空腔等缺陷,导致力学、阻隔等性能下降。本课题分为三个阶段:(1)制备四种孔径的MCM-41型介孔纳米SiO2载体,以之吸附天然抗氧活性物α-生育酚,制备系列α-生育酚/MCM-41抗氧活性组装体,并筛选出一种用于制备活性膜;(2)以低密度聚乙烯(LDPE)为基材,分别引入线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚烯烃类热塑性弹性体(POE)进行共混,以挤出流延法制备单层共混抗氧活性膜;(3)针对单层活性膜阻隔性能不足的问题,引入聚丙烯(PP)层,以共挤流延法制备双层复合抗氧活性膜。课题研究了介孔纳米SiO2的微观形貌,系列组装体热稳定性、搭载率;研究组装体、α-生育酚、LLDPE、POE、双层结构的添加对活性膜阻隔、力学、缓释等性能影响。实验结果如下:(1)制备了C12/C14/C16/C18四种载体,都具有介孔级孔道,C14/C16/C18载体具有典型MCM-41的二维六方孔形及长窄孔道,其中C16载体孔道无塌陷、堵塞,排布严整,具有最佳的微观孔道结构;载体对所搭载α-生育酚热稳定性具有普遍的增强能力,被吸附搭载于载体后,α-生育酚热分解温度提升70%,有利于热加工。C16组装体对α-生育酚具有最高的搭载率,为17.37%。后续研究采用C16组装体制备系列抗氧活性膜。(2)制备了LDPE、LLDPE-LDPE、POE-LDPE三种基材共10种薄膜,发现LLDPE的加入使共混物熔程向高低温两侧变宽,熔程相对对照组提升97.87%,有利于薄膜热加工;POE的加入使薄膜氧气透过系数增加约120%;POE、LLDPE、α-生育酚、组装体的加入,可提升薄膜力学性能。其中POE与组装体的组合添加,对力学性能具有显著的协同增强作用,拉伸强度提升率是其他单层活性膜提升率2.5倍以上;组装体的添加及结晶度都对单层活性膜缓释性能有显著影响,其中组装体可降低活性膜扩散系数45-47%;活性膜结晶度与扩散系数呈负相关。组装体、结晶度与活性膜释放速率之间的规律,可应用于缓释型活性包装的缓释设计,调控活性膜释放行为,增强缓释性能。(3)制备了PP/LDPE双层复合抗氧活性膜,以解决单层共混活性膜阻隔性能不足的问题。发现双层复合抗氧活性膜阻氧性能增加,氧气透过系数约为单层共混活性膜的26%;双层复合抗氧活性膜的力学性能显著增强,相较于对照组,断裂伸长率、拉伸强度的提升率分别为+67.5%、+86.9%,强于具有协同增强作用的单层共混活性膜(+53.0%、+76.2%);双层复合抗氧活性膜对α-生育酚的缓释能力高于单层共混活性膜,扩散系数为1.1282(10-9·cm~2·s-1),约为对照组的67%。双层复合膜可应用于缓释型活性包装的缓释设计,调控活性膜释放行为,增强活性膜缓释能力。本课题所制备活性膜、组装体可用于软塑活性包装的缓释设计,调控释放行为,增强活性包装缓释性能,且力学、热加工等性能优于LDPE薄膜,在功能性活性包装材料领域具有广阔的应用前景。
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