聚乳酸-納米纖維素可降解食品包裝薄膜的研究及其在西蘭花保鮮中的應用.pdf

1、在能源危機和環(huán)境惡化的雙重壓力下，食品包裝逐漸朝著節(jié)能環(huán)保方向轉(zhuǎn)型。聚乳酸(PLA)因原料可再生且降解性能優(yōu)異而成為綠色食品包裝材料的主力軍，用同樣具有生物降解性的高強度填充粒子納米纖維素(NCC)改性聚乳酸，不僅能獲得一種高性能復合包裝材料，而且還符合可持續(xù)發(fā)展的時代潮流。本文以聚乳酸為基材、納米纖維素為改性劑、聚乙二醇(PEG)為界面相容劑，制備得到一系列可降解型食品包裝薄膜，研究了納米纖維素含量對復合薄膜表面形貌、熱性能、力學性能

2、、滲透性能以及透光性能的影響，考察了不同薄膜包裝對西蘭花常溫貯藏的保鮮效果，并探索了聚乙二醇和納米纖維素對聚乳酸復合材料降解性能的影響及作用機理。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用溶液澆鑄法制備一系列不同納米纖維素含量的聚乳酸/納米纖維素復合薄膜。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察薄膜的表面形貌，發(fā)現(xiàn)當納米纖維素添加量小于4wt％時可被聚乙二醇完全包裹并在聚乳酸中均勻分散;由差示掃描量熱分析(DSC)可知，聚乙二醇優(yōu)異的增

3、塑作用提高了聚乳酸的結(jié)晶能力，而納米纖維素作為結(jié)晶成核劑也促進了聚乳酸的結(jié)晶，當其含量為2wt％時，復合薄膜的結(jié)晶度最高達9.37％，與純聚乳酸相比提高了6.04％;力學性能測試結(jié)果顯示，聚乙二醇降低了聚乳酸的拉伸強度和模量，但卻明顯改善了薄膜的柔韌性，添加2wt％納米纖維素的復合薄膜綜合力學性能最好;由于聚乙二醇具有良好的吸濕性以及增塑作用，因此聚乙二醇的存在顯著提高了復合材料的滲透性能，而加入少量納米纖維素則降低了水蒸氣和O2分子在

4、薄膜中的滲透速率，其中PLA/N2/P10復合薄膜的透濕系數(shù)和透氧率比PLA/N0/P10分別降低了8.70％和14.8％;納米纖維素和聚乙二醇的加入對復合薄膜的透光率影響較小，但霧度有較明顯增加。綜合考慮，納米纖維素含量為2wt％的PLA/N2/P10復合薄膜綜合性能最佳。
　　2.分別用純聚乳酸薄膜、PLA/N0/P10復合薄膜以及PLA/N2/P10復合薄膜包裝西蘭花并于(22±3)℃條件下貯藏，定期測試西蘭花在貯存期間各項

5、生理生化指標的變化，結(jié)果表明:PLA/N2/P10復合薄膜對西蘭花常溫貯藏的保鮮效果最好，能夠使包裝袋內(nèi)形成有利于調(diào)控西蘭花呼吸代謝的濕度水平和氣調(diào)環(huán)境(12.3～13.3％O2+6.82～7.94％CO2)，有效抑制了花蕾霉菌的滋生繁殖，顯著延緩西蘭花中葉綠素和維生素C含量的下降，控制可溶性固形物含量的大幅變化，防止組織細胞膜結(jié)構(gòu)受損及胞內(nèi)過氧化物酶活性的快速增長，較好地維持了西蘭花的外觀品質(zhì)，保留原有風味口感，從而將西蘭花的常溫貨架

6、期延長了2～3天。
　　3.將納米纖維素和聚乙二醇以不同比例與聚乳酸熔融共混制備聚乳酸/納米纖維素復合材料，隨后進行為期60天的模擬體液降解實驗。研究發(fā)現(xiàn)，添加親水性納米纖維素和聚乙二醇能明顯加快聚乳酸的水降解進程。復合體系中聚乙二醇快速溶解于緩沖溶液導致材料內(nèi)部形成了多孔結(jié)構(gòu)，水分子更易擴散進入試樣，促進聚乳酸酯鍵水解，而納米纖維素因良好的親水效應也吸附大量水分進一步加速了聚乳酸降解。聚乳酸復合材料的水降解速率與體系中納米纖維素