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蔗渣半纤维素基可食膜材料的制备及其保鲜性能研究

作　者: 王忠良
导　师: 刘玉新
学　校: 昆明理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 半纤维素预提取改性可食膜保鲜
分类号: TS79
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着能源、资源与环境问题的加剧和对资源利用理念的转变,对传统农林加工剩余物半纤维素的提取、转化与开发已经成为一种新的趋势。本论文以云南的农林废弃物蔗渣为原料,以蔗渣半纤维素的高效提取与高值化开发为出发点,系统的研究了蔗渣半纤维素的预提取工艺、理化性质和水解动力学过程,并对蔗渣半纤维素基可食膜材料制备的可行性和保鲜性进行了探讨。在对蔗渣原料化学组成分析的基础上,分别研究了预提取用碱量、温度、时间、固液比和硼砂用量等因素对蔗渣或蔗渣粉末中半纤维素得率的影响。研究结果表明,在常规蔗渣碱/硼砂预提取半纤维素工艺体系中,当预提取用碱量50%、温度为90℃、时间10h、固液比1：20、硼砂用量为5%时,可获得15.01%的半纤维素。在相近的条件下,对蔗渣粉碎处理后再进行提取时,其时间可缩短70%。对蔗渣水解动力学分析表明,其溶出动力学过程分为主要降解溶出阶段和残余降解溶出阶段,甘蔗渣碱预抽提的水解动力学反应和聚戊糖的降解反应均为拟一级反应。对蔗渣半纤维素的离子色谱分析表明,其主要组成分别为聚木糖、半乳糖、阿拉伯糖,含有少量的鼠李糖、甘露糖及葡萄糖醛酸等。X-射线衍射表明,蔗渣半纤维素绝大部分为无定形结构,存在少量的微晶结构。其GPC分析结果表明,在碱处理条件下,半纤维素有一定的降解,但均一性较好。在均相的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/无水氯化锂(LiCl)溶剂体系中,用乙酸酐对半纤维素进行改性。其最佳条件为：反应温度80℃、催化剂用量1%、反应时间4h、酯化剂浓度25%,在此条件下,蔗渣半纤维素的取代度可达1.36。以蔗渣半纤维原料或改性半纤维素为原料,研究并优化了半纤维素基可食膜材料的制备工艺体系,探讨了半纤维素、壳聚糖、甘油用量和pH值、干燥温度等因素对半纤维素基膜材料理化性质的影响。并用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等方法对膜微观结构进行了表征。研究结果表明：半纤维素基可食膜的最优制备工艺条件为：半纤维素用量1.2%、壳聚糖用量0.48%、甘油用量0.7%、pH值2.5、干燥温度55℃,在此条件下可获得较好的强度性能的阻隔性能,其水蒸汽透过系数值低于0.50g·mm/m2·h·KPa。对半纤维素基膜材料的红外和核磁分析结果表明,半纤维素结构未发生实质性变化。对其进行SEM和AFM分析表明,半纤维素基可食膜材料具有较好的表面特性。采用半纤维素／乙酰化半纤维素、壳聚糖、甘油共混制备涂膜保鲜液,并将其应用于宝珠梨的保鲜,考察了用共混保鲜液对宝珠梨的涂膜保鲜后在常温下贮藏,对宝珠梨的失重率、外观变化率、含水量、有效酸、总糖、氨基酸、维生素C等保鲜指标影响。并对保鲜效果进行了评价,结果表明半纤维素／乙酰化半纤维素一壳聚糖复混保鲜涂膜液对宝珠梨具有显著的保鲜性能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-24
  1.1 引言  13
  1.2 生物质资源开发现状  13-14
  1.3 半纤维素的研究现状  14-19
    1.3.1 半纤维素的化学组成及结构  14-15
    1.3.2 半纤维素的提取方法  15-17
    1.3.3 半纤维素在工业中的应用  17-19
  1.4 可食膜  19-21
    1.4.1 可食膜定义及特点  19-20
    1.4.2 可食膜的种类及现状  20-21
  1.5 半纤维素膜及其研究概况  21
  1.6 研究内容、目的及意义  21-24
    1.6.1 研究内容  21-22
    1.6.2 技术路线  22-23
    1.6.3 研究目的及意义  23-24
第二章蔗渣半纤维素预提取及其动力学研究  24-43
  2.1 引言  24
  2.2 实验  24-27
    2.2.1 实验原料和试剂  24
    2.2.2 实验仪器  24-25
    2.2.3 实验方法  25-27
  2.3 结果及讨论  27-42
    2.3.1 原料的化学组成分析  27
    2.3.2 半纤维素的预提取工艺研究  27-32
    2.3.3 半纤维素中单糖的组分和结构分析  32-36
    2.3.4 蔗渣半纤维素的预提取动力学研究  36-42
  2.4 本章小结  42-43
第三章蔗渣半纤维素基可食膜材料的制备  43-58
  3.1 引言  43
  3.2 实验  43-47
    3.2.1 实验原料和试剂  43-44
    3.2.2 实验仪器  44
    3.2.3 实验方法  44-47
  3.3 结果及讨论  47-57
    3.3.1 半纤维索基可食膜材料制备工艺的研究  47-50
    3.3.2 半纤维素基可食膜材料正交实验结果及讨论  50-53
    3.3.3 半纤维素基膜的理化性质分析  53-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章半纤维素改性及其膜制备  58-77
  4.1 引言  58
  4.2 实验  58-61
    4.2.1 实验原料和试剂  58
    4.2.2 实验仪器  58-59
    4.2.3 实验方法  59-61
  4.3 结果及讨论  61-76
    4.3.1 半纤维素的乙酰化改性  61-64
    4.3.2 乙酰化半纤维素的结构表征  64-66
    4.3.3 改性半纤维素基可食膜材料的制备工艺研究  66-69
    4.3.4 改性半纤维素基可食膜正交实验结果及讨论  69-73
    4.3.5 改性半纤维素基膜理化性质分析  73-76
  4.4 本章小结  76-77
第五章半纤维素改性前后对宝珠梨保鲜性研究  77-90
  5.1 引言  77
  5.2 实验  77-80
    5.2.1 实验原料和试剂  77-78
    5.2.2 实验仪器  78
    5.2.3 实验方法  78-80
  5.3 结果及讨论  80-89
    5.3.1 贮藏时间对宝珠梨失重率的影响  80-81
    5.3.2 贮藏时间对宝珠梨外观尺寸的影响  81-83
    5.3.3 贮藏时间对宝珠梨含水量的影响  83-84
    5.3.4 贮藏时间对宝珠梨有效酸的影响  84-85
    5.3.5 贮藏时间对宝珠梨总糖的影响  85-86
    5.3.6 贮藏时间对宝珠梨氨基酸的影响  86-87
    5.3.7 贮藏时间对宝珠梨维生素C的影响  87-88
    5.3.8 宝珠梨的外观变化  88-89
  5.4 本章小结  89-90
第六章全文总结  90-93
  6.1 全文总结  90-92
  6.2 本论文的创新点  92-93
第七章展望  93-94
致谢  94-95
参考文献  95-102
附录攻读硕士期间发表论文和申请(授权)专利  102

蔗渣半纤维素基可食膜材料的制备及其保鲜性能研究

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