[00137843]壳聚糖纳米纤维膜的静电纺丝深加工技术及其肉品保鲜的应用研究

项目通过改变静电纺丝溶液的成分配比与纺丝过程参数,包括壳聚糖的种类与浓度、PEO的浓度、LAE的浓度以及乙酸水溶液的浓度,外加电压、接收距离以及喷射流速,得到制作壳聚糖/LAE纳米纤维膜的最佳参数组合,并对纺出的纳米纤维膜进行红外测试、热稳定性、浸润性进行测试,采用抑菌圈实验研究其抑菌性能,通过细胞活死荧光染色方法,借助激光共聚焦技术定性分析微生物细胞致死机理。将之应用到三文鱼肉片的保鲜,记录并评估其抑菌防腐的效果,最后在超市里做了生鲜肉的保鲜应用试验,并对壳聚糖纳米纤维膜制备的复合保鲜膜进行了质量检测。项目利用静电纺丝这一新型食品加工技术,研究开发负载抑菌剂的壳聚糖纳米纤维膜并应用于食品活性包装应用,为食品包装材料生产应用企业提供新的思路,市场前景广阔,经济效益良好。 具体成果内容包括： （1）确定壳聚糖纳米纤维膜的静电纺丝优化工艺 壳聚糖的种类与浓度、PEO的浓度、LAE的浓度以及乙酸水溶液的浓度五项共同决定了溶液的均一性、粘度和导电性,从而影响溶液的可纺性和喷射形态。综合溶液参数和过程参数,最佳纺丝参数组合是脱乙酰度≥95%的壳聚糖浓度为5%,PEO浓度为0.5%,乙酸水溶液浓度为70%,LAE浓度可选择0.00%、0.10%、0.25%和5.00%,外加电压为15kV,接收距离为10cm,喷射流速为1mL/h。 （2）阐明壳聚糖纳米纤维膜的表面性能、热稳定性及分子互作机制 对壳聚糖/LAE纳米纤维膜进行表征发现LAE的添加不会改变壳聚糖纳米纤维的原有形态,通过红外和热稳定性的的分析发现LAE均相的分散在纳米纤维中。LAE的添加增加了纳米纤维的有序性,并显著增加了壳聚糖纳米纤维膜的亲水性,有利于抑菌效能的发挥。 （3）明确壳聚糖纳米纤维膜的抑菌活性,分析抑菌机理 壳聚糖/LAE纳米纤维膜的抑菌实验表明其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有明显的抑制作用,而单独的壳聚糖纳米纤维膜的抑菌效果有限,随着LAE添加浓度的增加其抑菌效果明显提升,说明LAE能够从纤维膜中有效释放出来发挥抑菌效果。对其抑菌机理的研究表明纳米纤维膜的抑菌效果主要是通过破坏细菌的膜结构来起到作用。 （4）总结肉品保鲜的实际应用方案,有效延长货架期33.3%~66.7%,高于预期目标。 壳聚糖/LAE纳米纤维膜对于三文鱼肉片样品的抑菌性在保存前期（前三天）效果显著,表现为实验组三文鱼肉片的微生物数量比空白组低近一个数量级;后期实验组和空白组的微生物数量相差不大。同时,三文鱼肉片的微生物数量增长趋势显示,所保存样品的微生物数量在前五天增长较快,之后增长放平缓。实验组和空白组三文鱼肉片在保存过程中,颜色改变都差别不大。因此,将LAE添加到以壳聚糖为基础的包装结构中,能够增强相关抗菌活性,使得新鲜肉制品的稳定性得到短期内提高。 在超市进行应用试验,货架期有效延长33.3%~66.7%。2017年以来,浙江福泰隆连锁超市有限公司江南店与金华市食品药品检验检测研究院、浙江大学合作,作为“壳聚糖纳米纤维膜的静电纺丝深加工技术及其肉品保鲜的应用研究”项目的示范应用企业,将具有抑菌活性的壳聚糖纳米纤维膜多次应用于生鲜肉品（牛肉、猪肉）的包装,原普通保鲜膜包装的生鲜肉品货架期为3天,使用具有抑菌活性的壳聚糖纳米纤维膜包装的生鲜肉品均为4~5天,有效延长了生鲜肉品货架期,延长范围为33.3%~66.7%。实际应用效果显示,具有抑菌活性的壳聚糖纳米纤维膜包装的生鲜肉品,有效延长了货架期,可替代普通保鲜膜包装。 复合纳米纤维膜的保鲜膜依据标准GB 4806.7-2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料材料及制品》进行检测,其各项质量指标如感官、总迁移量（10%乙醇）、总迁移量（正己烷）、高锰酸钾消耗量（水）、重金属（以Pb计）（4%乙酸）均满足食品用塑料包装的质量要求,可以用于直接接触食品的包装,具体详见检测报告。