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精油抗菌包裝物理性能的變化解析

物理性能是包裝材料的基本性能,包括阻隔性、力學(xué)性能、厚度等,是保障包裝系統(tǒng)正常發(fā)揮保藏、保質(zhì)、抗菌等效果的前提。
阻隔性,即包裝材料阻隔氣體、水蒸氣的能力。對(duì)于魚(yú)、肉等新鮮肉制品食品,非常容易受到微生物的侵入和繁殖,分解蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì),發(fā)生腐,生成有毒物質(zhì)。此外,新鮮魚(yú)、肉制品受到氧氣、光、熱的影響,會(huì)發(fā)生酸敗反應(yīng),分解出醛、酸、酮類化合物,進(jìn)而導(dǎo)致魚(yú)、肉品質(zhì)的變化,因此氧氣也是是魚(yú)、肉變質(zhì)的重要誘因。對(duì)于焙烤類食品或干制果蔬,水蒸氣透過(guò)包裝過(guò)量滲入容易造成內(nèi)容物的潮解和霉變,也會(huì)造成食品的品質(zhì)劣變。力學(xué)性能,是包裝材料在不同溫濕度條件下,承受各種外加載荷時(shí)所表現(xiàn)的力學(xué)特征,包括拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、剝離力、撕裂性能等。包裝材料力學(xué)性能的差異反映在實(shí)際應(yīng)用中,表現(xiàn)為包材的柔韌性、抗硬物刺穿能力以及復(fù)合膜的層間牢度等,因而是決定包裝材料合理應(yīng)用的主導(dǎo)因素。
而當(dāng)精油應(yīng)用于抗菌包裝系統(tǒng)時(shí),除了關(guān)注其抗菌效果外,首要面對(duì)的是精油與包裝膜材料的相容性問(wèn)題,即精油的添加是否會(huì)影響包裝膜材料的正常物理性能。否則,包裝系統(tǒng)將會(huì)面臨破損、泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。為了更為直觀的了解精油的加入對(duì)包裝膜材料物理性能的影響,筆者在同一試驗(yàn)條件下做了兩組水蒸氣透過(guò)率和拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)。測(cè)試對(duì)象為同厚度的添加丁香精油和未添加精油的LDPE薄膜,第二組測(cè)試對(duì)象為同厚度的添加薰衣草精油和未添加精油的殼聚糖薄膜。具體如下:
測(cè)試項(xiàng)目及方法:
水蒸氣透過(guò)率,利用紅外法水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng),參照GB/T 26253-2010進(jìn)行測(cè)試。將無(wú)褶皺、折痕、針孔、厚度均勻的試樣放置于測(cè)試腔,將其隔為兩腔,一側(cè)為低濕腔,另一側(cè)置有一定蒸餾水,為高濕腔。由于存在一定的濕度差,水蒸氣從高濕腔通過(guò)試樣滲透到低濕腔,由載氣傳送到紅外傳感器產(chǎn)生一定量的電信號(hào),當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,通過(guò)輸出的電信號(hào)計(jì)算試樣的水蒸氣透過(guò)率。
拉伸強(qiáng)度,利用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī),參照GB/T 1040-2006進(jìn)行測(cè)試。將試樣裁剪為15mm X 150mm長(zhǎng)條狀?yuàn)A于儀器上下夾頭上,參設(shè)定測(cè)試速度為50mm/min,夾距為50mm。系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試試樣的拉伸強(qiáng)度。
測(cè)試結(jié)果:
表1. LDPE薄膜水蒸氣透過(guò)率和拉伸強(qiáng)度


表1中,試樣1丁香精油含量為0,即為未添加精油的LDPE薄膜,可視為對(duì)照試樣。隨著丁香精油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的逐漸增大,LDPE薄膜的拉伸強(qiáng)度發(fā)生了小幅度的上升,但水蒸氣透過(guò)率卻呈現(xiàn)了下降趨勢(shì)。這一現(xiàn)象可能是由于丁香精油中的活性物質(zhì)加強(qiáng)了薄膜分子間的作用力,使其拉伸強(qiáng)度有所提升。同時(shí),分子鏈間更加緊密,在一定程度上增加了水分子通過(guò)的難度。
表2. 殼聚糖薄膜水蒸氣透過(guò)率和拉伸強(qiáng)度


表2中,試樣1薰衣草精油含量為0,即為未添加精油的殼聚糖薄膜,可視為對(duì)照試樣。隨著薰衣草精油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,薄膜的水蒸氣透過(guò)率仍呈現(xiàn)下降趨勢(shì),意味著薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔性能有所提升。但是,丁香精油薄膜試驗(yàn)結(jié)果不同的是,殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度也出現(xiàn)了下降趨勢(shì)。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果,這可能是由于精油加入后膜中的一部分氫鍵消失,膜的拉伸強(qiáng)度遭到弱化。
精油的抗菌效果已經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí),因此通過(guò)將精油添加至包裝系統(tǒng)中是現(xiàn)代抗菌包裝的重要發(fā)展形式。但從包裝的物理性能角度來(lái)看,加入精油的包裝薄膜,其水蒸氣阻隔性在一定程度上得到提升,但膜的機(jī)械性能變化卻存在不穩(wěn)定性,這些因素制約著精油包裝的應(yīng)用,應(yīng)成為未來(lái)精油包裝研究的重點(diǎn)之一。

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