茶多酚/海藻酸钠复合材料的制备及其抗菌性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着人们环保意识的日益增强，传统的塑料包装膜已不能满足人们在食品包装方面的要求。近年来，利用可生物降解的材料制备可食性包装膜越来越受到人们的关注，成为世界各国研究的热点。可食性膜是一种新兴的包装材料，其具有功能多样、绿色环保、取材方便、可供食用等诸多优点。抗菌保鲜膜是功能薄膜的一种，在保鲜膜中添加抗菌剂，通过抗菌剂的缓释和光催化等作用从而达到抗菌、保鲜目的。海藻酸钠是褐藻类的天然高分子，是一种无毒、亲水性的天然多糖类化合物。茶多酚是茶叶中酚类物质及衍生物的总称，具有优异的抗氧化、抗癌、抗肿瘤、抗菌、预防冠心病和动脉粥样硬化等多种药理、保健功效。因此，本课题提出海藻酸钠/茶多酚复合材料的制备及其抗菌性能的研究，以期为新型可食膜开发的奠定基础。

2. 国内外研究现状分析

可食性降解保鲜膜是指利用生物可降解的物质为原料制成的一种可食的、具有一定的包装保护功能和保鲜功能的薄膜^[1]。可食性降解膜的成膜材料主要包括多糖类(壳聚糖、褐藻酸钠、魔芋葡甘聚糖、淀粉等^[2])、蛋白质类(大豆分离蛋白、小麦面筋蛋白、胶原蛋白、玉米醇溶蛋白、酪蛋白、明胶等^[3-5])、脂类(蜡类、乙酰单甘酯、蔗糖脂肪酸酯、硬脂酸单甘油酯等^{[6, 7]})以及它们的复合体系^[3-8]。而复合膜一般是由多糖、蛋白质、脂质类中的2-3种经处理复合而成的一种材料^[9]。有人研究以乳清蛋白作为基质，将溶菌酶、nisin (乳酸链球菌素)、edta、精油等添加进去混合制成可食性降解保鲜薄膜的方法， 结果表明此膜既能有效的抑制革兰氏阳性菌又能有效的抑制革兰氏阴性菌^[10]。

淀粉膜在可食性膜中研究开发最早。国外在20世纪50年代已有文献报道，而国内研究则较晚。美国新泽西州全国淀粉及化学公司的研究人员利用玉蜀黍为原料研制了一种新型可食包装材料^[11]。王淑珍^[12]以玉米淀粉、马铃薯淀粉为主料，辅以明胶、甘油等制成的可食膜在抗机械拉力、韧性、透明度和速溶性等方面都优于糯米纸。高群玉等^[13]用异淀粉酶将淀粉脱支形成直链淀粉，成膜后其抗张强度、伸长率和耐折度均增加。刘邻渭等^[14]以环氧氯丙烷和二元羧酸为交联剂，对玉米淀粉膜进行适当的交联改性，提高了其抗拉强度，透湿、透气性降低，水溶性部分下降。杨宜功等^[15]以玉米淀粉和nah₂po₄为原料制备的酯化淀粉可取代糯米纸。夏杨毅等^[16]以三氯氧磷为交联剂制成的可食淀粉膜断裂伸长率随交联剂用量的增大而递减，抗拉强度和直角撕裂强度先增后减。

20世纪80年代起，人们又开始将纤维素作为可食性膜和涂层进行研究。梁新红等^[17]将甲基纤维素充分溶解，经涂布、干燥制成的可食性膜强度大，阻湿性和阻气性好。据刘邻渭等^[18]报道，采用改性纤维素和长链饱和脂质的质量比为5∶1，水和乙醇体积比为95∶5，中温干燥可制得半透明、柔软、光滑、入口即化的可食性膜，这种膜带有一定双层膜的特点，但是其拉伸强度较高，透湿、透气性较小。krochta^[19]认为蛋白质膜(如面筋蛋白膜与玉米醇溶蛋白膜等)与多糖膜(如hpmc，mc及hpc膜等)的透水性基本相同或比多糖膜的透水性略高，但是蛋白质膜的透氧性却相当低。蛋白质膜的透氧率低于低密聚乙烯材料近1000倍，低于高密聚乙烯100多倍。用脂类物质来包裹糖果和新鲜食品已有很久的历史。常用的脂类物质有乙酰化单甘酯、微生物共聚酯、天然蜡类、表面活性剂、硬脂酸和软脂酸等。由于它们具有极低的极性，因此可用于阻止产品的水分损失。这类物质涂于水果表面还能够减少在运输过程中水果表面的擦伤，从而抑制水果在储存过程中褐斑病的产生。gontard则比较系统地研究了小麦面筋蛋白膜与各种脂质化合物的复合情况，当与蜂蜡复合时，膜的阻水性最好，但膜不透明，机械强度差，而与二乙酞酒石酸酯复合时则不仅提高膜的阻水性，而且膜的机械强度与透明度也较好，其适宜添加量为蛋白量的20%^[20]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1) 海藻酸钠/茶多酚抗菌膜的研究和制备；(2) 培养细菌的实验流程；

(3) 海藻酸钠/茶多酚抗菌膜的性能评估。

4. 研究创新点

海藻酸钠是褐藻类的天然高分子，是一种无毒、亲水性的天然多糖类化合物，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。海藻酸钠为白色或淡黄色粉末，几乎无臭无味。海藻酸钠溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。溶于水成粘稠状液体，1%水溶液pH值为6-8。当pH=6-9时粘性稳定，加热至80℃以上时则粘性降低。海藻酸钠具有增稠性和成膜性。茶多酚是茶叶中酚类物质及衍生物的总称，具有优异的抗氧化、抗癌、抗肿瘤、抗菌、预防冠心病和动脉粥样硬化等多种药理、保健功效。研究表明，茶多酚等活性物质具解毒和抗辐射作用，能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可使锶90和钴60迅速排出体外，被健康及医学界誉为辐射克星。海藻酸钠和茶多酚都是无毒害的原料，本课题提出海藻酸钠/茶多酚复合材料的制备及其抗菌性能的研究，致力研究出一种新型可食膜。与现行的普通食品包装材料污染严重不同，可食性降解抗菌保鲜膜具有一定的包装保护功能，可作为阻隔层控制水分迁移、脂肪氧化和各种物质的损失等来保持食品的性状， 其中的抗菌剂又可以杀灭食品中的有害微生物， 从而延长货架期。本课题为开发具有我国自主知识产权的新型可食性膜提供必要的科学依据和技术支持。