羧甲基魔芋葡甘聚糖理化性質(zhì)、安全性及其復(fù)配可食膜的制備研究.pdf

1、目前，塑料包裝造成的環(huán)境問題已引起各國各界的關(guān)注，為降低對(duì)環(huán)境的危害，綠色包裝材料的開發(fā)成了各國在包裝材料領(lǐng)域的研究方向。其中以天然高分子材料開發(fā)可食性包裝成為了一大熱點(diǎn)，這也必將成為未來食品包裝行業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)方向。此時(shí)，魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)因其獨(dú)特的理化性質(zhì)，優(yōu)良的成膜性能，在眾多高分子材料中脫穎而出，其改性產(chǎn)品羧甲基魔芋葡甘聚糖(carboxymethyl konjac glucomannan

2、，CMK)也得以開展應(yīng)用。
　　本文探究了CMK的基本理化性質(zhì)，分析了CMK對(duì)腸道微生態(tài)環(huán)境的影響，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其毒理學(xué)安全性質(zhì)，并采用CMK和KGM為原料，以流延法制備熱敏性復(fù)配可食包裝膜，通過對(duì)配方工藝的優(yōu)化，期望改善其熱封性能上的缺陷，最終探討了該成膜的基本性能，以期為環(huán)保包裝、魔芋的推廣和深層次開發(fā)應(yīng)用提供理論參考和依據(jù)。研究內(nèi)容和結(jié)果主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.CMK理化性質(zhì)研究:
　　(1)表觀特

3、性:CMK的表觀特性與KGM較為相似，仍呈粉狀，無臭無味，易溶于水，不溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，且兩者白度較為接近。
　　(2)取代度:根據(jù)國標(biāo)中的酸洗法，測得CMK取代度為0.34±0.01。
　　(3)表觀黏度:CMK比同濃度的KGM，黏度降低了兩百多倍。
　　(4)靜態(tài)流變學(xué)性質(zhì):CMK溶液為假塑性流體，其黏度隨剪切速率的增大而降低，黏度系數(shù)k值隨著濃度的上升而上升。
　　2.CMK對(duì)腸道微生態(tài)的影響:通過

4、體外發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CMK對(duì)機(jī)體的腸道健康無損害作用，證明它對(duì)腸道發(fā)酵環(huán)境是安全、無影響的。
　　3.CMK的毒理性研究:
　　(1)急性毒性實(shí)驗(yàn):通過不同劑量組對(duì)小鼠的灌胃處理，以及灌胃后小鼠活動(dòng)的觀察，得出CMK實(shí)際無作用劑量大于10000mg/kg。
　　(2)骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn):通過對(duì)不同劑量組對(duì)小鼠的灌胃處理，以及對(duì)小鼠的骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核的顯微鏡觀察，證明CMK在本實(shí)驗(yàn)劑量范圍內(nèi)不會(huì)使小鼠產(chǎn)生致突變作

5、用。
　　(3)小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn):通過對(duì)不同劑量組對(duì)小鼠的灌胃處理，以及對(duì)小鼠性染色體在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的顯微鏡觀察，證明了CMK不會(huì)對(duì)小鼠產(chǎn)生致畸變作用。
　　(4) SD大鼠30天喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn):通過不同劑量喂養(yǎng)下，對(duì)大鼠攝食量、體重、食物利用率、血常規(guī)指標(biāo)、血生化指標(biāo)，以及主要臟器系數(shù)的研究，得出CMK不會(huì)影響到大鼠的體重、食物利用率的異常變化;不會(huì)對(duì)大鼠的各種功能性血細(xì)胞產(chǎn)生病理損害作用;不會(huì)對(duì)大鼠機(jī)體的酶系統(tǒng)等產(chǎn)生病理損害作用

6、;也不會(huì)產(chǎn)生蓄積毒性作用導(dǎo)致生病理損害。
　　4.CMK復(fù)合膜配方及工藝、性能的研究:
　　(1)單因素實(shí)驗(yàn):通過各項(xiàng)單因素試驗(yàn)，確定了CMK、KGM、明膠和甘油的最佳用量分別為1.40％，0.25％，0.30％，0.25％。
　　(2)響應(yīng)面分析:通過Design Expert軟件進(jìn)行中心組合設(shè)計(jì)，判定出對(duì)可食膜的熱封強(qiáng)度(TS)影響的大小順序?yàn)?甘油用量＞明膠用量＞KGM用量＞CMK用量;對(duì)可食膜斷裂伸長率(E）影

7、響的大小順序?yàn)?甘油用量＞ KGM用量＞CMK用量＞明膠用量;對(duì)可食膜的熱封強(qiáng)度(SS)影響的大小順序?yàn)?明膠用量＞KGM用量＞甘油用量＞CMK用量。
　　(3)最終確定制作工藝的最佳參數(shù):綜合考慮TS、E、SS，進(jìn)行聯(lián)合求解，確定最佳工藝參數(shù)為:CMK用量為1.42％，KGM用量為0.25％，明膠用量為0.33％，甘油用量為0.23％，此條件下抗拉強(qiáng)度TS值為10.58MPa，斷裂伸長率E值為20.24％，熱封強(qiáng)度SS為4.36

8、 N/15mm。
　　(4)成膜的性能測定:通過對(duì)熱封優(yōu)化前后可食膜的性能測定，包括透濕系數(shù)(Water Vapor Permeability, WVP)、透油系數(shù)(Oil Permeability, PO)、透明度(T)、色差(Whiteness)、抗拉強(qiáng)度(Tensile Strength, TS)、斷裂伸長率(Elongation，E)、熱封強(qiáng)度(Sealing Strength, SS)、以及不同溫度下水溶性的差異，發(fā)現(xiàn)優(yōu)