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反相悬浮聚合法制备相变蓄冷材料及其应用

2021-12-16穆宏磊韩延超陈杭君王绍金郜海燕

食品工业科技 2021年24期
关键词:双孢菇交联剂分散剂

孔 琪,穆宏磊,韩延超,陈杭君,王绍金,郜海燕,

(1.西北农林科技大学机械与电子工程学院, 陕西杨凌 712100;2.浙江省农业科学院食品科学研究所, 农业农村部果品采后处理重点实验室, 浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室, 中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室, 浙江杭州 310021)

蓄冷技术是冷链物流中必不可少的部分,它可以使用蓄冷材料的相变潜热来保持温度恒定,并且不需要配备压缩制冷设备[1]。一般而言,蓄冷材料的相变温度越低,相变潜热越高,新鲜农产品的品质保持时间就越长[2]。因此,开发高性能蓄冷材料对果蔬冷链物流的发展具有重要的意义。高吸水树脂(SAR)是具有三维空间网络结构的聚合物,可以吸收并保留大量的水分,而且吸水越多,潜热越高[3]。超强的吸水率使SAR具有更高的潜热,使其具有成为蓄冷材料的潜力。此外,吸水后的SAR呈凝胶状态,有助于解决蓄冷材料的泄露、相分离、过冷等问题。所以研究SAR在合成过程中的反应条件,优化其自身的吸水能力,是提升潜热的有效方式,也是制备高潜热蓄冷材料的实用方法。但当前有关吸水凝胶用作蓄冷材料的吸水性能与潜热的研究都还和理想值存在一定的差距[4]。

反相悬浮聚合法是把水溶性单体加入到油相介质中,以油相介质为载体,通过添加悬浮稳定剂和强烈的搅拌使水溶性单体分散,形成悬浮水相液滴。再加入水溶性引发剂,使水溶性单体发生聚合反应生成聚合物[5]。与溶液聚合法相比较,反相悬浮聚合法的聚合过程较稳定,更易控温和散热,聚合后产物不易形成块状凝胶而呈粒状,经过洗涤和干燥过程后可直接用于某些应用[6]。Wang等[7]和Zhou等[8]均通过反相悬浮聚合法合成了超吸水聚合物,并对其工艺条件进行了优化。但是该方法合成工艺条件较难控制,因为分散剂、交联引发剂以及单体用量等因素对产物的空间粒径和内部结构影响非常显著。因此优化制备工艺条件对SAR吸水率的影响显得尤为重要。

双孢菇(Agaricus bisporus)是全球大量消费的食用菌之一,也是我国种植食用以及出口的主要食用菌[9],但货架期一般只有3~4 d[10]。其高含水量、缺乏明显的表皮保护组织、采收和加工过程中的机械或外力损伤都很容易让双孢菇产生褐变[11-12]而导致品质下降。低温是延缓双孢菇贮藏乃至流通过程中品质下降的有效手段,因此,开发双孢菇冷链物流用的高潜热蓄冷材料对保持其采后品质具有一定的意义。

因此,本研究采用反相悬浮聚合法制备SAR, 通过响应面设计优化反应条件,提升SAR的吸水能力,进而提高潜热;并将SAR吸水后用作蓄冷材料,探究了对双孢菇贮藏色泽、感官以及失重等品质的影响,以期为双孢菇冷链物流高效蓄冷材料的研发提供一定借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

双孢菇(品种:A15) 采自浙江嘉兴种植基地,挑选大小均一、无病害及损伤的样品;环己烷、span80、丙烯酸(acrylic acid,AA)、氢氧化钠、过硫酸钾(KPS) 上海凌峰化学试剂材料有限公司;N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS) 上海阿拉丁生化技术有限公司;马铃薯淀粉 上海麦克林生物化学有限公司;高效生物冰袋(相变潜热:295.3 J/g) 市售。

CR-400手持色差仪 日本柯尼卡美能达公司;DF-101S恒温磁力搅拌水浴锅 郑州长城科工贸有限公司;D2010W电动搅拌器 上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司;DZF-6050真空干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;L95-8型温湿度记录仪 杭州路格科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 SAR的制备 将含span80表面活性剂(分散剂)的100 g环己烷倒入装有机械搅拌器的500 mL三颈烧瓶中,缓慢搅拌加热至40 ℃保持30 min。将10.5 g反应单体丙烯酸用一定量的25%(w/w)NaOH溶液在冰浴条件下搅拌中和,然后加入一定量 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、65 ℃ 糊化30 min的马铃薯淀粉。随后,将中和液在40 ℃,200 r/min条件下逐滴加入环己烷中,氮气的条件下加热至65 ℃、搅拌转速提升至250 r/min,再将过硫酸钾(引发剂)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)混合液逐滴加入烧瓶中。混合体系反应3 h结束实验,将分离出的凝胶产物用乙醇洗涤3次,在真空干燥箱中于75 ℃干燥24 h,粉碎过100目纱布筛备用。

1.2.2 单因素实验 按照1.2.1的方法,进行分散剂、中和度、淀粉添加量、AMPS添加量、交联剂、引发剂、反应温度等7个因素对制备SAR单位吸水量的影响试验。

分散剂对SAR单位吸水量的影响:合成过程中分散剂分别为2%、3%、4%、5%、6%,并设置中和度为75%、淀粉为10%、AMPS:AA为1:10、交联剂0.06%、引发剂0.9%、反应温度65 ℃,考察分散剂对SAR单位吸水量的影响。

中和度对SAR单位吸水量的影响:合成过程中的中和度分别为60%、65%、70%、75%、80%,并设置分散剂为4%、淀粉为10%、AMPS:AA为1:10、交联剂0.06%、引发剂0.9%、反应温度65 ℃,考察中和度对SAR单位吸水量的影响。

淀粉对SAR单位吸水量的影响:合成过程中淀粉分别为0%、6%、8%、10%、12%、14%,并设置分散剂为4%、中和度为75%、AMPS:AA为1:10、交联剂0.06%、引发剂0.9%、反应温度65 ℃,考察淀粉对SAR单位吸水量的影响。

AMPS对SAR单位吸水量的影响:合成过程中AMPS:AA 分别为1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12,并设置分散剂为4%、中和度为75%、淀粉为10%、交联剂0.06%、引发剂0.9%、反应温度65 ℃,考察AMPS对SAR单位吸水量的影响。

交联剂对SAR单位吸水量的影响:合成过程中交联剂分别为0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%,并设置分散剂为4%、中和度为75%、淀粉为10%、AMPS:AA为1:10、引发剂0.9%、反应温度65 ℃,考察交联剂对SAR单位吸水量的影响。

引发剂对SAR单位吸水量的影响:合成过程中引发剂分别为 0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%,并设置分散剂为4%、中和度为75%、淀粉为10%、AMPS:AA为1:10、交联剂0.06%、反应温度65 ℃,考察引发剂对SAR单位吸水量的影响。

反应温度对SAR单位吸水量的影响:合成过程中温度分别设置为 50、55、60、65、70 ℃,并设置分散剂为4%、中和度为75%、淀粉为10%、AMPS:AA为1:10、交联剂0.06%、引发剂为0.9%,考察反应温度对SAR单位吸水量的影响。

上述反应试剂用量均以单体丙烯酸(AA)用量为参照(占AA质量的百分比)。

1.2.3 响应面优化试验设计 根据各因素水平的变化对SAR单位吸水量变化率的影响显著性、反相悬浮聚合法合成SAR方法中影响空间结构最为关键的因素,选择交联剂、引发剂、分散剂质量分数为自变量,SAR单位吸水量为响应值,根据Box-Behnken试验方法进行3因素3水平试验分析,优化制备工艺条件,进行回归方程拟合、方差分析、显著性分析。试验因素水平见表1。

表1 响应面因素与水平Table 1 Factors and levels used in response surface methodology

1.2.4 单位吸水量测定 参照Huang等报道的方法[13]并稍作修改。称取SAR干粉样品(Ws)浸入过量蒸馏水中1 h。使用100目纱布将吸水溶胀的凝胶(Wd)分离。计算材料单位吸水量Q(单位质量SAR的吸水量):

1.2.5 双孢菇贮藏

1.2.5.1 原料处理 双孢菇加冰袋3 h内从采摘基地运送至实验室,1±0.5 ℃预冷12 h。挑选大小均一的双孢菇分装于聚乙烯泡沫箱中(34 cm×22 cm×18 cm),每箱1.2 kg,设置不添加蓄冷材料实验组、分别添加市售蓄冷材料和制备的蓄冷材料3个实验组进行双孢菇贮藏实验。将0.4 kg蓄冷材料分装4袋后,用保鲜袋分别挽口包装后固定在保温箱盖上,然后封盖密封箱体,每实验组3次重复在25 ℃、RH65%~75%条件下贮藏;贮藏过程中,使用温湿度记录仪记录保温箱48 h内的温度变化情况,每天取样1次,共取5 d,研究双孢菇贮藏的色泽、失重以及感官品质变化。

1.2.5.2 感官评价 在贮藏取样期间,由10名固定训练的评估员组成感官小组对样品的颜色、开伞程度、气味和质地弹性等进行评价[9,14-15]。采用10分制评价标准。感官评分表如表2所示。

表2 感官评分标准Table 2 Sensory scoring criteria

参考王建军等[16]和马清华等[9]的方法并稍加改动,采用模糊数学感官评价法,通过加权平均原则计算样品分值,色泽加权系数为0.3,开伞度为0.2,气味为0.3,质地为0.2,设最低分为8分,低于8分则失去商品流通价值。

1.2.5.3 色泽测定 参考Gao等[17]和Jiang[18]的方法计算ΔE和褐变指数(BI)值反映双孢菇色泽变化。每组取10颗双孢菇,每次对其顶部固定位置采用手持色差仪进行L*、a*、b*值的测定,取其平均值。其中:

1.2.5.4 失重率测定 每组取10颗双孢菇,每次固定取样,采用称重法测定双孢菇失重率:

式中: m0是双孢菇初始质量,g;m是双孢菇取样质量,g。

1.3 数据处理

Excel 2007进行数据统计,Origin Pro 2017软件制图,SPSS 23.0软件Duncan’s法进行数据显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 SAR的制备

2.1.1 单因素实验

2.1.1.1 分散剂对SAR单位吸水量的影响 反相悬浮聚合法是在有机溶剂中先将水相单体分散成细小液滴再进行聚合的反应,而分散剂则影响分散颗粒的大小,继而影响合成产物的粒径及空间结构[19]。图1A表明,分散剂质量分数在4%以下时,随用量的增加,SAR单位吸水量逐步升高,而超过4%时则快速下降。说明4%的分散剂用量最有益于SAR吸水性的提高。研究表明,分散剂span80作为表面活性剂,主要作用是维持反相悬浮聚合体系的温度稳定和影响反应体系粒径的大小[5]。这可能是因为分散剂对合成产物粒径的影响,导致聚合物内部形成三维空间结构发生改变而影响吸水能力。因此,作为影响产物空间粒径和结构的关键因素,选取4%添加量作为后续响应面试验水平。

2.1.1.2 中和度对SAR单位吸水量的影响 中和度是水相聚合反应前,氢氧化钠与聚合单体丙烯酸的中和反应程度,以调整聚合单体的浓度和反应环境的酸碱度,避免丙烯酸在酸性条件下的爆聚现象[19]。图1B结果表明,中和度低于75%时,SAR单位吸水量呈增加趋势,超过75%时则快速下降,因此中和度75%时的反应体系产物具有最大单位吸水量。这表明中和度对反应体系单体浓度的影响,有可能间接影响了聚合反应的过程:氢氧化钠的添加,使得混合体系中大部分羧酸根(-COO-)和磺酸根阴离子(-SO3-)被质子化,聚合物中的酸性基团(-COOH和-SO3H)和-OH之间的氢键增强,导致产物空间网络收缩而增加对水分子的结合力;但当中和度过高时,过量的N a+“电荷屏蔽效应”导致羧酸根(-COO-)和磺酸根(-SO3-)阴离子间的电荷排斥减弱,影响了聚合物空间结构的形成而降低吸水能力[20]。因此,选用75%的中和度进行材料合成的工艺条件。

图1 各因素条件对SAR单位吸水量的影响Fig.1 Effect of different factors on the unit SAR water absorption

2.1.1.3 淀粉对SAR单位吸水量的影响 淀粉对SAR单位吸水量的影响如图1C所示,随淀粉用量的增加,SAR单位吸水量呈先上升后下降的趋势。其中,10%的用量使SAR吸液性能最佳。可能的原因有以下几点:a.淀粉提供大分子链并包含大量在共聚过程中接枝的亲水基团(-OH),有利于形成更致密的聚合物网络,提升单位吸水量;b.AA和淀粉的接枝产生电荷反应,促进了空间链的拉伸;c.高浓度淀粉的糊化减少了SAR链的平均长度,影响了聚合物内部空间结构。因此,添加淀粉对SAR吸水能力的改变,主要原因可能是单体浓度和内部空间结构受到影响[21-22]。所以选取10%淀粉用量作为后续合成SAR的水平条件。

2.1.1.4 A MPS 对SAR单位吸水量的影响 AMPS分子内含有碳碳双键、酰胺基、磺酸基等大量亲水基团,有助于提升SAR的吸水性能,其添加量对SAR吸水能力的影响如图1D所示。SAR单位吸水量随AMPS用量增加呈先上升后下降趋势,当AMPS:AA为1:10时,产物有最高单位吸水量。其主要原因如下:AMPS是强阴离子型水溶性单体,可以增加产物体系的亲水基团种类,使得树脂空间链上可离子化程度增加,空间内部静电斥力增加,导致树脂内外渗透压变大,单位吸水量上升。当AMPS用量过多时,AA单体相对变少,AMPS出现自聚倾向而影响产物交联程度,进而影响SAR空间结构,降低吸水倍率[23]。因此选用AMPS:AA 为1:10时的水平作为SAR的合成条件。

2.1.1.5 交联剂对SAR单位吸水量的影响 交联剂能够在线型分子间产生化学键,使线型分子相互连在一起,形成网状结构,直接通过SAR空间结构而影响其吸水特性[19]。图1E结果表明,随着交联剂NMBA用量的增加,SAR单位吸水量呈先升后降的趋势,当质量分数为0.06% 时,产物的单位吸水量达到最佳。这可能是因为当交联剂过少时,产物中的高分子链主要是水溶性线性高分子;而当交联剂超过一定量时,产物中的线性高分子之间适度交联,形成了分子量大且不溶于水的三维空间网络结构,使得吸水能力提升。但若交联剂的添加量持续增加,会导致聚合物中分子的交联点过多,使三维网络结构空间变小,限制聚合物吸水能力的提高[24]。所以选取0.06%用作响应面优化实验。

2.1.1.6 引发剂对SAR单位吸水量的影响 引发剂是能引发单体进行聚合反应的物质,通过引发自由基的产生而影响SAR合成速率与空间结构[19]。随着引发剂(KPS)用量的增加,SAR的单位吸水量呈先升后降的趋势。如图1F所示,当质量分数为0.9%时,产物的单位吸水量最佳。引发剂主要是通过影响聚合物结构交联密度的大小而影响其吸水性能。随着引发剂用量的增加,其所产生的自由基增加,引发SAR逐步形成稳定的三维空间网络结构,使产物中高分子链的平均分子量不断增大而提高产物吸水性。但引发剂的用量过高时,聚合反应速度加快,产物中的高分子链形成不完全,接枝到聚合物主链上的分子量将不断降低,不利于形成适宜的空间网络结构而限制吸水能力的提高[25]。所以选取0.9% 用作响应面优化实验。

2.1.1.7 反应温度对SAR单位吸水量的影响 图1G结果表明当反应温度低于65时,随温度的升高,产物的单位吸水量增大;当温度高于65 ℃时,随温度的升高,产物的单位吸水量降低。这主要是因为当聚合反应进行的温度较低时,反应体系中的分子平均运动速度较慢,自由基引发反应进行的诱导期相对较长,产物交联程度低,导致可溶性的线性分子增多,不利于聚合物交联形成稳固的三维空间网络结构;反之,高温体系中分子的平均动能逐渐增大,有效碰撞随之增加,形成的共聚物增多,产物的吸水能力得到提高;但当反应温度过高时,引发剂的快速分解导致反应速度过快,容易产生爆聚现象[26]。另外,过高的反应温度还会增加链转移的可能性,也会导致产物的平均分子量降低,最终导致SAR吸水性下降。所以根据选用65 ℃作为SAR合成的温度条件。

由于影响SAR吸水特性的根本原因是其内部空间结构的变化,结合反相悬浮聚法自身的工艺特点,分散剂、交联剂和引发剂在SAR成型的过程中起着最关键的作用,对其空间结构影响最大。所以响应面实验选取上述3个因素进行优化分析。

2.1.2 响应面试验结果 响应面Box-Behnken试验设计及结果见表3,结合表4回归方程方差分析表明,模型极显著,而失拟项不显著,这说明回归模型的预测值与实际测量值有较好的拟合度,适用于对SAR合成条件的优化分析和预测。决定系数R2为0.9894,=0.9757, 表明模型相关度强,97.57% 的响应值可以用模型准确的分析和预测。F值反映了各变量对响应值影响的显著性,结果表明:各影响条件具有明显的交互作用,并不是简单的线性关系。二次多元回归方程为:R=564.4+4.37A-2.50B+13.63C+9.50AB+11.25AC-3BC-58.07A2-60.32B2-19.08C2,方程中一次项系数的绝对值大小,反映了各因素及交互因素对SAR单位吸水量(响应值)影响的强弱顺序,其中各因素之间的交互作用影响要比单因素更为显著,所以响应面的优化试验对改善SAR吸水性具有显著作用。最终各因素的影响排序为:分散剂>交联剂>引发剂。

表3 Box-Behnken试验设计及结果Table 3 Results and design of response surface experiments

表4 回归方程方差分析Table 4 Analysis of variances for the developed regression equation

由Design-Expert.V8.0.6分析软件可知,响应面越陡,因素对响应值的影响越显著;而等高线图形状越圆则表示交互作用越不明显[27]。图2表明,交联剂和引发剂的响应面曲面最陡,说明两者交互作用最为明显。交联剂与分散剂的交互图谱、引发剂与分散剂的交互图谱表明,响应面曲面较为平缓。此外,比较3组图谱以及结合回归方程可知,分散剂对SAR单位吸水量影响最为显著,这与单因素实验在一定的用量范围内有一致结果。这些结果表明,分散剂用量在优化设计试验中对SAR吸水性能影响最为显著,这主要是因为在反相悬浮聚合合成工艺中,分散剂作为表面活性剂是将水相和油相分散乳化的关键物质,对反应体系分散颗粒大小的影响最终导致聚合产物内部空间结构的变化,从而影响SAR的吸水能力。而分散颗粒在交联剂和引发剂的作用下最终交联聚合成空间网络结构,同样影响了产物的结构。因此,该响应面预测分析模型对SAR吸水性能的优化具有积极意义。

图2 各因素交互作用的响应面图Fig.2 Response surface of interaction of factors

经过Design-Expert 8.0.6软件进行制备工艺参数优化组合后,选定结果为交联剂0.06%,引发剂0.9%,分散剂4.38%,此条件下SAR单位吸水量预测值为567.18 g/g。为检验本预测模型的准确性,在此条件下进行3次重复试验,最终测得SAR单位吸水量为573.26±6.79 g/g,接近预测值(误差约为6 g/g),表明模型能够很好地预测SAR单位吸水量,优化工艺条件可靠。

2.2 双孢菇贮藏实验

2.2.1 保温箱内部温度变化 SAR超强的吸水能力,是其自身潜热的直接保证。吸水越多,潜热越接近水(335 J/g)[28]。如图3所示,保温箱内有蓄冷材料添加的实验组温度在前6 h内基本类似,但较未添加蓄冷材料组的温度显著偏低(P<0.05);此外,制备蓄冷材料添加组不仅可以在12 h内基本保持10 ℃以下的低温环境,而且在6~18 h内与其它2组之间均存在显著性差异(P<0.05);市售蓄冷材料能够保持约9 h的10 ℃以下低温环境,温度显著低于未添加蓄冷材料组(P<0.05)。这些结果表明,制备蓄冷材料不仅能够更长时间的保持保温箱内的低温环境,而且温度更低,这也间接证明了制备蓄冷材料的相变潜热较市售材料有明显提升;相变温度的变化范围更适宜低温贮藏的要求。

图3 不同蓄冷材料对保温箱内部温度的影响Fig.3 Effect of different PCMS on the temperature of insulation box

2.2.2 蓄冷材料对双孢菇贮藏感官品质的影响 感官品质变化是贮藏过程衰老的直接体现[29]。如表5所示,蓄冷材料的添加,整体上保持了双孢菇的感观品质。贮藏前2 d,三个实验组之间的双孢菇色泽、气味、开伞度及质构均没有显著性差异(P>0.05),表明贮藏前期双孢菇衰老程度缓慢。第2 d后,采用制备蓄冷材料贮藏的双孢菇色泽评分显著高于其它组,三个处理组间感官评价存在显着差异(P<0.05)。而气味、开伞及质构方面,两个添加蓄冷材料的实验组都较未添加蓄冷材料组有明显优势。随着贮藏时间的延长,双孢菇颜色逐渐暗淡褐变、刺激性气味明显增强、硬度弹性不断下降。但在贮藏5 d后,制备蓄冷材料组的双孢菇感官评分仍然显著优于其他2组(P<0.05)。而加权总分的变化同样表明制备蓄冷材料对于保持双孢菇的感官品质具有更好的效果,直到贮藏4 d以后,制备蓄冷材料实验组的香菇仍有较好的流通价值(加权总分为8.28分),而其他实验组样品在3 d后的评价总分便开始低于8分而失去基本的流通价值。这些结果表明,本研究制备的蓄冷材料在延缓双孢菇感官退化方面最有效,其次是市售蓄冷材料。这可能主要是因为制备蓄冷材料的高潜热在贮藏期间比其他处理组更长时间地保持了低温环境,所以延缓了双孢菇的劣变。

表5 双孢菇贮藏期间的感官评价(分)Table 5 Sensory attributes of Agaricus bisporus during storage(scores)

2.2.3 蓄冷材料对双孢菇贮藏色泽的影响 新鲜双孢菇菌柄与菌盖呈亮白色,贮藏期间极易发生褐变,是影响外观品质的一个重要因素[12]。由图4可知,随着贮藏时间的延长,新鲜双孢菇白度值L*值呈下降趋势。贮藏前期两个添加蓄冷材料的实验组间不存在显著性差异(P>0.05);贮藏3 d后快速褐变,添加制备蓄冷材料的实验组双孢菇L*显著高于其他两组(P<0.05)。贮藏4 d后,双孢菇品质劣变严重,L*值显著降低,添加制备蓄冷材料的实验组双孢菇相较于其他两组均具有显著效果(P<0.05),相对较好地保持了双孢菇的色泽,且双孢菇的L*值在贮藏5 d时仍达到81.76,具有较好的接受程度。值在贮藏3 d后,各实验组间出现显著性差异(P<0.05),而且直到贮藏末期,制备蓄冷材料添加组的双孢菇保持了较好的色泽;而CK组样品则达到29.44,高出制备材料组样品16.8%;类似的,双孢菇BI值在贮藏3 d后开始出现显著性差异(P<0.05),制备蓄冷材料添加组的双孢菇始终较其他处理组保持了较低的褐变程度,贮藏5 d后的双孢菇表观变化也反映了上述类似规律,CK组样品BI高达42.71,高出制备材料组样品21.64%。因此,双孢菇贮藏色泽的变化,表明了制备蓄冷材料抑制双孢菇褐变具有明显优势。

图4 不同蓄冷材料对双孢菇色泽的影响Fig.4 Effect of different cold storage materials on the color of Agaricus bisporus

2.2.4 蓄冷材料对双孢菇贮藏失重率的影响 双孢菇贮藏期的质量损失主要由水分蒸散所致,导致果蔬代谢紊乱,品质劣变[30]。由图5可知,双孢菇在贮藏过程中失重率持续上升,但整体较为缓慢。贮藏前2 d,三个实验组的双孢菇失重率均不明显,且不存在显著性差异(P>0.05);从第3 d开始,市售蓄冷材料组与未添加蓄冷材料实验组双孢菇失重率升高速度加快,而制备蓄冷材料组则基本保持稳定,且与市售蓄冷材料组和未添加蓄冷材料实验组开始出现显著性差异(P<0.05)。贮藏末期,未添加蓄冷材料组和市售蓄冷材料组双孢菇失重率较为严重,分别高出制备蓄冷材料实验组样品的21%和16%。这些结果表明制备蓄冷材料更好地抑制了贮藏过程中双孢菇的质量变化,延缓了品质劣变。

图5 不同蓄冷材料对双孢菇失重率的影响Fig.5 Effect of different cold storage materials on the weight loss of Agaricus bisporus

3 结论

通过反相悬浮聚合法制备了SAR,并采用响应面设计试验对其制备条件进行了优化。其适宜的合成条件为交联剂0.06%,引发剂0.9%,分散剂4.38%。将所制备SAR吸水后用作蓄冷材料,通过双孢菇贮藏过程中不同实验组感官品质的变化对蓄冷材料的应用效果进行了评价,表明了其较市售材料潜热显著提升,对双孢菇的色泽、开伞度、气味等感官品质具有更好的保持作用,更好地延缓了双孢菇的衰老。因此该材料对减少双孢菇在流通过程中的品质损失将会有一定的积极作用,并对其他果蔬的冷链物流产生一定的推动意义。但目前制备材料的吸水性仍受工艺和合成组分的影响,对盐离子及复杂矿物质的耐受能力较差,导致材料仍具有较高的使用成本,因此今后对材料的改性还应该集中在耐盐性的提升以及蓄冷过程中结合不同的温度显色剂智能化监控果蔬品质变化的研究。

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