聚丙烯膜中肉桂醛的釋放實(shí)驗(yàn)研究及分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、聚丙烯是一種廣泛應(yīng)用于食品包裝的高分子材料，其主要分為均聚聚丙烯（PP-H），嵌段共聚聚丙烯（PP-B）和無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）三種類型。為了使聚丙烯材料能更好的應(yīng)用于食品包裝，本文將天然抑菌劑（肉桂醛）加入聚丙烯中制成聚丙烯活性抑菌膜，并對其綜合性能、肉桂醛的釋放規(guī)律以及對聚丙烯中肉桂醛的擴(kuò)散行為進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。
　　通過吹塑法制備了PP-R、PP-B、PP-H三種活性抑菌膜，肉桂醛添加量分別為1％、3%和6%。（1

2、）對膜的表觀性能（色度和透明度）進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)隨著肉桂醛添加量增加，膜顏色變黃和透明度降低；（2）分析肉桂醛對膜的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)肉桂醛的加入會(huì)增大聚丙烯活性抑菌膜的拉伸強(qiáng)度，降低其斷裂伸長率；（3）通過抑菌圈實(shí)驗(yàn)分析了三類聚丙烯活性抑菌膜的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)此類聚丙烯包裝膜有應(yīng)用于抑菌包裝的潛力。并且在同等肉桂醛添加量的條件下，相對PP-H和PP-B活性抑菌膜，PP-R活性抑菌膜產(chǎn)生的抑菌圈更大。
　　采用超聲波萃取

3、和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，建立聚丙烯活性抑菌膜中肉桂醛的檢測方法，研究在不同溫度（5、20、40℃）和不同肉桂醛添加量（1%、3%、6%）條件下，三種聚丙烯活性抑菌膜中肉桂醛向脂肪類食品模擬物釋放的規(guī)律。研究結(jié)果表明：溫度越高，PP-B和PP-R中肉桂醛釋放率越大，釋放達(dá)到平衡的時(shí)間越短，PP-H中肉桂醛釋放率在5℃和20℃時(shí)相差不大，但到40℃時(shí)有明顯提高；肉桂醛添加量對肉桂醛釋放率的影響在5℃時(shí)較明顯（肉桂醛釋放率隨著肉桂醛添加量的

4、增加而減小），但隨著溫度的上升這種影響減弱；三種聚丙烯膜中PP-R的肉桂醛釋放率最大，可見用PP-R做聚丙烯活性抑菌膜更有利于肉桂醛的釋放。此外，釋放實(shí)驗(yàn)得到的肉桂醛擴(kuò)散系數(shù)受溫度和聚丙烯種類影響同遷移率一樣，并且擴(kuò)散系數(shù)與溫度滿足阿累尼烏斯公式。
　　利用Materials Studio軟件對肉桂醛分子在三種聚丙烯中擴(kuò)散行為進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，從微觀角度分析肉桂醛的擴(kuò)散特性。比較分子動(dòng)力學(xué)得到的肉桂醛擴(kuò)散系數(shù)模擬值，Piring

5、er模型預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)模擬值與實(shí)驗(yàn)值反映的三種聚丙烯結(jié)構(gòu)和溫度對肉桂醛擴(kuò)散系數(shù)的影響相似，都是溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越高，三種聚丙烯中肉桂醛的擴(kuò)散系數(shù)大小順序?yàn)镻P-R＞PP-B＞PP-H。同時(shí)模擬值比預(yù)測值更接近實(shí)驗(yàn)值，說明分子動(dòng)力學(xué)模擬聚合物中小分子物質(zhì)的擴(kuò)散行為相對準(zhǔn)確。采用Connolly表面計(jì)算探針原子半徑為rp=0.75、1.2、1.4、2.0?時(shí)PP-R、PP-B、PP-H中被探針訪問的自由體積，結(jié)果表明溫度越