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香樟果抗菌包装材料的开发

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《包装学报》2015年第二期

1实验方法

以香樟果为原料开发纸质抗菌包装材料的具体实验流程如图1所示。

1.1香樟果抗菌纸合成方法的选取抗菌纸的生产方式可分为以下5种:内部施胶、表面施胶、表面涂布、喷洒抗菌剂、使用抗菌纤维技术[7]。利用施胶和涂布2种方法生产抗菌纸时,抗菌剂的用量较少,并且抗菌剂的分布较为均匀,因此成为抗菌纸生产中常用的制备方法[8]。由于本次实验选用的是已经生产出来的纸张,故选用表面涂布的方法制备抗菌纸包装材料。

1.2香樟果抗菌成分的提取提取香樟果中抗菌成分的具体操作如下[9]:1)将采摘下来的新鲜香樟果去除果托;2)将选出的香樟果放入搅碎机中处理2.0~2.5min,搅拌速度为2000r/min,处理后的样品为泥状;3)用电子天平分别称取10,15,20g香樟果泥,并放入对应的烧杯中;4)往各烧杯中分别加入30mL体积分数分别为75%和95%的酒精,具体的分组编号及其酒精添加情况见表1。对各组别样品进行持续90h的观察,并从90h内截取4个时间节点(24,48,72,90h),分别对每个编号的酒精溶液的析出情况进行测试并记录。因1~3号样品的实验条件相同,故只选取2号样品作为代表;同理,6~8号样品中,取6号样品为代表;加上4号样品(香樟果泥质量为10g)和5号样品(香樟果泥质量为20g),共4个样本,对其析出液的颜色进行统计,分析香樟果的质量、浸泡的酒精液浓度和浸泡时间3个因素对香樟果抗菌成分提取效果的影响情况。

1.3香樟果抗菌纸的制备具体的操作方法如下:1)将书写纸(A4纸)裁剪成大小为150mm×150mm的正方形;2)按照时间计划表,在剪好的纸上用毛刷均匀涂布(1,2,3次)香樟果提取物;3)要经过2次或3次涂布的纸张,需要在上次涂布完成后,用电热恒温鼓风干燥箱烘干,再进行第2次、3次涂布,每次的烘干条件为60℃,2min。具体的涂布时间安排见表2。4)保存装袋,为后期的数据测量做准备。感官上来说,用体积分数为95%的酒精浸泡后的析出液涂布的抗菌纸的色泽比75%的更深,而且气味也更浓,理论上可以认为该抗菌纸里面含有的抗菌成分更多。

2结果分析与讨论

2.1影响香樟果抗菌成分提取的因素图2所示为实验所得部分样品经酒精浸泡24h后的析出液照片。由图2可以看出,所选取的4个样品中,2号样品和5号样品的酒精浸泡香樟果析出液的颜色较深,4号和6号样品的析出液颜色相对较浅,这一结果表明:浸泡在酒精中的香樟果质量越大,其抗菌成分析出越多,析出液颜色越深。将香樟果酒精析出液的颜色由紫色变化为无色的过程进行量化,分别计分为10~0,经过持续90h的观察,所得2号、4号、5号和6号样品析出液的颜色统计得分结果见表3。为便于观察各样品颜色的变化趋势,将其绘制成图3所示曲线图。由图3可得出:1)一定时间内,香樟果酒精析出液的颜色越来越深,表明溶液中的抗菌成分随着浸泡时间的延长而不断增加。2)当浸泡时间为90h左右,各样品酒精析出液的颜色不再加深,说明香樟果果泥里面的有机抗菌成分几乎全部析出。3)对比2号样品与6号样品的曲线变化,可知24~48h内,2条曲线的斜率一致,而在48~72h范围内,2号样品曲线的斜率增大,超过6号样品,表明体积分数为95%的酒精浸泡析出香樟果中的抗菌成分的速率比体积分数为75%的酒精的高。4)比较4号样品和5号样品的曲线,可发现5号样品的变化曲线一直位于4号样品的上方,表明其同等条件下的抗菌成分较多。因此,可以得出,香樟果泥的质量越大,含有的抗菌成分越多,浸出液的颜色越深。

2.2香樟果抗菌纸的抗菌效果验证采用菌落总数测定实验,并选用平板菌落计数法验证香樟果抗菌纸的抗菌效果,实验流程如下:1)将抗菌纸样品(大小相同,为150mm×150mm)放入研钵中,再加入10mL蒸馏水研碎。2)将研磨好的浆状物倒入试管中,放于离心机内离心3min。3)取上层清液,与制好的营养琼脂均匀混合(混合前将营养琼脂加热到流体状态)。4)将制备的培养基放在自然环境下培养,让其与大气充分接触。5)以12,24,36,48,60h为时间节点,统计平板上的菌落数,所得统计结果如表4所示。由香樟籽无水乙醇提取物对供试菌菌丝生长及孢子萌发的抑制效果图,也可得出香樟果具有抑菌作用。分析表4中的数据可发现,相同的培养时间里,抗菌纸样品培养基中的菌落数大多比空白对照组要少,仅4-d,48h样品培养24h统计的数据除外。为了准确探讨各因素对其抑菌性能的影响,将表4中的数据整合为图4~7,其中,图4为浸泡时间对菌落数的影响结果,图5为香樟果泥的质量对菌落数的影响结果,图6为涂布次数对菌落数的影响结果,图7为酒精浓度对菌落数的影响结果。由图4和图5可以得知:1)抗菌纸的菌落数曲线基本上均在空白纸下方,说明制备的抗菌纸具有一定的抗菌效果。2)同一样品,浸泡时间越长,涂布得到的抗菌纸的抗菌效果越好,本实验中,浸泡时间为90h的样品纸的抗菌效果最好。3)其他条件一致时,香樟果泥的质量越大,析出的抗菌成分越多,抗菌效果越好。本实验设定下,果泥的质量为20g时,析出的抗菌成分最多,制备的抗菌纸的抗菌效果最好。由图6和图7可以得知:1)其他条件相同的情况下,涂布次数越多,平板上的菌落数越少,抗菌效果越好。本实验中涂布3次时,平板上的菌落数最少,抗菌效果最好。2)通过对样品1-a,48h(酒精体积分数为75%)与6-f,48h(酒精体积分数为95%)曲线的比较可知,其他条件相同的情况下,用于浸泡的酒精体积分数较高(本实验为95%)时,从香樟果中析出的抗菌成分较多,抗菌效果较好。图8所示为培养48h后几个样品的平板菌落情况照片,从图8中可以看出,空白组平板中的菌落数远多于实验组的。通过空白组与实验组对照,可知香樟果里面含有抗菌成分,抗菌纸的抗菌效果受香樟果泥的质量、浸泡时间等因素的影响。单因素实验结果表明:香樟果泥的质量为20g,浸泡时间为90h,所得样品的抗菌效果较好。涂布次数以及酒精浓度也是影响抗菌效果的重要因素,当涂布3次、酒精体积分数为95%时,所得样品的抗菌效果较好。

2.3抗菌纸的性能测试与结果分析

2.3.1抗菌纸的质量测定与结果分析实验所得不同涂布次数下抗菌纸的质量变化情况如表5所示。此处以每多涂布1次的平均增重率来反映抗菌纸的质量变化。分析表5中的数据可知,涂布1次的抗菌纸增重率为1.64%,2次涂布较1次涂布的增重率为1.34%,3次涂布较2次涂布的增重率为1.45%。每次涂布的平均增重率是1.48%。由此可以得出:涂布次数会增加抗菌纸的质量,因此在未来的生产中要特别注意。

2.3.2摩擦系数的测量与结果分析实验所得不同抗菌纸的摩擦系数见表6,其中us为静摩擦系数,ud为动摩擦系数。分析表6中的数据可知,编号为1-a,48h、72h、90h抗菌纸的摩擦系数数据变化较小,且与空白组数据接近;编号为4-d、5-e、6-f,48h的摩擦系数数据基本相同,说明香樟果泥在酒精中的浸泡时间、浸泡的香樟果质量对摩擦系数的影响较小;编号为6-f、7-g、8-h,48h的摩擦系数数据相差较大,说明涂布次数对摩擦系数的影响较大,当涂布3次时,动摩擦系数与静摩擦系数明显增大,分别为0.083和0.166。以上结果说明,随着涂布次数的增加,反复烘干涂布,抗菌纸越来越粗糙,光洁性变差。

2.3.3抗菌纸的抗戳穿强度测试与结果分析表7所示为不同涂布次数下的抗菌纸抗戳穿实验结果,且未涂布空白样品的抗戳穿强度为0.20J,空白样品经烘干的抗戳穿强度为0.25J。分析表7中的数据可以得出:1)纸张未经涂布而烘干1次,纸张的抗戳穿强度最高,为0.25J,说明在一定的温度和烘干时间范围内,纸张纤维在受热条件下失去水分而使纤维收缩,使纸张变得更加强韧。2)随着涂布次数的增加,纸张抗戳穿强度减小,说明纸张被反复涂布、烘干,破坏了其原有的纤维排列与紧密度,纸张的韧性降低而使得其抗戳穿强度越来越小。

3结论

本研究以香樟果为原料,制备了抗菌纸包装材料,并对其抗菌效果及纸材料的包装性能进行了研究,可得出如下结论:1)以香樟果为原料制备的抗菌纸材料,具备一定的抗菌效果;2)其他因素不变的情况下,香樟果泥的质量为20g,浸泡时间为90h,涂布次数为3次,所得样品的抗菌效果较好;3)酒精的浓度会影响香樟果中抗菌剂析出的速率,当酒精的体积分数为95%时,香樟果泥中的抗菌成分析出较快,抗菌效果较好;4)经涂布后的抗菌纸,其质量增加,动摩擦系数和静摩擦系数均增大,光洁度降低,抗戳穿强度相应降低。

作者:杨福馨魏丽娟余蕾希陈基玉杜运鹏王海丽单位:上海海洋大学食品学院

包装学报责任编辑:杨雪    阅读:人次