壳聚糖衍生物的制备及对果蔬保鲜作用研究
新鲜的果蔬营养价值高,食用方便,但其在室温下货架期短,较易腐烂。虽然我国果蔬产量居世界前列,但由于受到保鲜储备能力的限制,致使水果采摘后在流通过程中损失严重。而且由于我国是一个果蔬生产大国,每年需要大量的有机磷农药用于防治果蔬病虫害。虽然有机磷农药在果蔬的增产保质上的作用很大,但是其残留带来的危害却不容忽视。因此,如何延长果蔬的贮藏期并减少果蔬表面农药残留,一直是人们十分关心的问题。
壳聚糖是一种天然多糖类生物大分子,具有成膜性和其它多种优良的功能性质,被广泛应用于果蔬保鲜领域。但是,壳聚糖由于分子结构的特点,对果蔬涂膜保鲜时存在保水率较低的缺点,果实易失水萎蔫;同时,抗菌防腐也达不到保鲜的要求。壳聚糖因活泼基团氨基和羟基的存在,可以引入不同基团进行化学改性,生成多种不同的衍生物,改善壳聚糖功能性。本文利用金属离子和没食子酸对壳聚糖进行改性,提高壳聚糖的成膜性和抗氧化、抑菌能力,赋予其对有机磷农药的降解作用,并将改性后的壳聚糖应用于果蔬采后保鲜中。主要研究内容和结论如下。
1.壳聚糖金属配合物的制备。以壳聚糖为原料,制备得到壳聚糖金属配合物。研究壳聚糖脱乙酰度和分子量及不同金属离子添加量对配合物成膜性和果蔬保鲜效果的影响。当壳聚糖分子量7.2×105 D,脱乙酰度84％,浓度1％;锌离子起始浓度0.5mg/mL;铈离子起始浓度0.6mg/mL时,制备的壳聚糖金属配合物对果蔬有较好的保鲜效果,并且对果蔬表面有机磷农药降解率也较高。
2.壳聚糖金属配合物的中试生产。中试生产的壳聚糖金属配合物为淡黄色粉末,不溶于有机溶剂,易溶于弱酸,不易溶解于强酸。分子结构主要是由壳聚糖分子上的.NH2与Zn2+离子,-OH与Ce4+离子发生配位反应形成的。成膜性与实验室制备的壳聚糖金属配合物相比,膜的厚度、溶胀度基本没有太大变化;拉伸强度略有降低,断裂伸长百分率略有升高;水溶性和透光率明显提高;水蒸汽透过系数和氧气透过率显著下降。
3.中试生产的壳聚糖金属配合物对果蔬的保鲜效果及对有机磷农药降解机理研究。壳聚糖金属配合物能很好的保持冬枣和苹果的外观、质地和营养成分,具有明显的保鲜效果;贮藏5天后,壳聚糖金属配合物对冬枣和苹果表面的有机磷农药降解率分别比空白高15％和20％以上。通过气相色谱-质谱联用、总有机碳含量分析和无机离子分析等手段对壳聚糖金属配合物降解有机磷农药的产物和机理进行了研究。结果表明,壳聚糖金属配合物对有机磷农药的降解途径主要是氧化和水解作用,包括将P=S键氧化为P=O键,将P-S、P-O键断裂等。最终的降解产物为CO2、H2O及一些无机离子。
4.壳聚糖没食子酸衍生物的制备及对鲜切果蔬保鲜效果研究。壳聚糖没食子酸衍生物由没食子酸的羧基与壳聚糖分子上的氨基和羟基反应连接而成。在酸性、光照、低温条件下稳定,在强氧化剂、碱性和80℃以上高温条件下易分解。清除羟基自由基、DPPH自由基和超氧阴离子自由基的能力与没食子酸相当或略有提高;浓度为10 mg/mL时,对大肠杆菌抑菌圈大小达到11.44 cm。将其应用于鲜切苹果的保鲜实验中,能有效的抑制鲜切苹果酚类物质氧化,又可抑制多酚氧化酶的活性,从而达到延缓鲜切苹果褐变的效果;贮藏4天后,对鲜切苹果表面微生物生长的抑制率高于空白组30.56％。
制备的壳聚糖衍生物具有安全、无毒、抑菌、可食用、可降解等多种特性,且来源广泛,能延缓果实采后衰老并降解果蔬表面的有机磷农药残留,在果蔬保鲜中具有广阔的应用前景。
壳聚糖衍生物;有机磷农药;果蔬保鲜;金属配合物
中国海洋大学
博士
食品科学
汪东风
2011
中文
TS255.1
145
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）