范文一:科技论文写作开题报告
青岛农业大学
毕业论文(设计)开题报告
题 目: 水泵供水系统性能优化
姓 名: 赵言科
学 院: 机电工程学院
专 业: 机械设计制造及其自动化
班 级: 机制10级2班
学 号: 20102712
指导教师: 杨然兵
2013年 6月 30 日
说 明
一、有关说明
毕业论文(设计)题目确定后,学生应尽快征求导师意见,讨论题意与整个毕业论文(或设计)的工作计划,然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲,主要由以下几个部分构成:
1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过,但缺乏研究,现在可以在理论上做些探讨,说明其对科学发展的意义。
2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后,对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述,只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述,并提出自己对一些问题的看法。
3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究,要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的,并要考虑与其它同学的互助、合作。
4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法,是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此,在开始实践前,学生必须熟悉研究(或设计)方法,以避免蛮干造成返工,或得不到成果,甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。
5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点,有计划地进行工作。
二、注意事项
1.开题报告的撰写完成,意味着毕业论文(设计)工作已经开始,学生已对整个毕业论文(设计)工作有了周密的思考,是完成毕业论文(设计)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示,不可包办代替。
2.无开题报告者,不准申请答辩。
3.本表要用计算机填写,签字要手写,一式三份,本人、导师、所在学院(要原件)各一份。
4.学生可根据内容的多少调整表格的大小。
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范文二:论文开题报告:农村文社区文化建设研究
论文开题报告:农村文社区文化建设研究
论文开题报告:农村文社区文化建设研究
论文开题报告:农村文社区文化建设研究:2013-9-11 7:25:24论文开题报告:农村文社区文化建设研究开题报告一、选题的目的和意义 当今世界正处在大发展大变革大调整时期,世界多极化、经济全球化深入发展,科学技术日新月异,各种思想文化交流交融交锋更加频繁,文化在综合国力竞争中的地位和作用更加凸显。当代中国进入了全面建设小康社会的关键时期和深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期,文化越来越成为民族凝聚力和创造力的重要源泉、越来越成为综合国力竞争的重要因素、越来越成为经济社会发展的重要支撑,丰富精神文化生活越来越成为我国人民的热切愿望。胡景涛在七一讲话中也强调了中国特色社会主义文化建设的重要性。我国仍处于并将长期处于社会主义初级阶段,农民还占据着全国人口中的大多数。因此,农村社区文化的建设关系到社会主义新农村的建设,是全面建设小康社会和 的内涵及其重要性 1.1农村社区文化的内涵 1.1.1文化的含义 1.1.2社区文化的含义 1.1.3农村社区文化的含义 1.2农村文社区文化建设的重要性 2.我国农村社区文化的现状分析 2.1我国农村社区文化的现状 2.2我国农村社区文化建设中存在的问题分析 3.加强农村社区文化建设的对策建议 3.1农村社区文化建设过程中的参与者 3.2农村社区文化公共服务的提供四、选题研究的步骤、方法和要解决的主要问题1.研究步骤 ?(查阅相关研究文献,熟悉基本理论及当前农村社区文化建设的基本情况 ?(进行实地调研,搜集统计数据及相关资料 ?.针对数据及材料进行分析总结 ?.得出研究结论并提出相关建议措施2.研究方法:运用文献分析法、问卷法、访谈法、比较法、综合分析法等进行研究。3.要解决的关键问题:主要是为农村社区文化建设提供相关建议措施,全面提高农村人民思想道德素质和科学文化素质,推动农村社会主义精神文明和物质文明全面发展。五、研究与写作计划:2011.10.1--2011.11.30 查找资料,确定课题,完成毕业设计选题工作 2011.11.1--2011.12.10 拟定论文提纲2011.12.10--2011.12.31 完成毕业设计任务书
2012.1.1--2012.1.31 完成开题报告 2012.2.1--2012.2.29
完成翻译译文和填写过程检查表 2012.2.1--2012.2.29 形
2012.3.31 形成正稿 成初稿 2012.3.1--
2012.4.1--2012.4.20 完善论文正稿
2012.4.20--2012.4.30 提交论文定稿2012.5.1--2012.6.10
毕业论文答辩六、参考文献:[1]刘彦斌.社会主义新农村建设的文化视角[J].学术交流,2006(7):62. [2]胡振民.贯彻中央“三农”工作总体部署,努力推进农村精神文明建设[J].求是,2005(5):27.[3]李长健,伍文辉.基于农民权益保护的社区发展权理论研究[J].法律科学,2006(6):38.[4]贺雪峰.文化建设再造农民福利[J ]. 望, 2006 (3). [5]叶敬忠.农民视角的新农村建设[M ].北京:社会科学文献出版社, 2006 [6]黄卫静,田红虹.关于河北省新农村社区文化建设的思考[J].农业考古,2011(3):73.[7]朱幸福.加强农村社区文化建设浅探[J]. 安
范文三:农业大学类在职毕业论文开题报告与中南林业科技大学文格式美国相关论文范文素材
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附件
2016年工程硕士专业学位授权点专项评估工作方案
根据关于2016年学位授权点专项评估工作通知(学位〔2016〕17号)要求,全国工程专业学位研究生教育指导委员会(以下简称教指委)受国务院学位委员会办公室委托,组织实施工程硕士专业学位授权点(以下简称专业学位授权点)专项评估.工作方案如下
通过全面考察专业学位授权点建设及运行情况,对人才培养
体系完备性和规范性作出评价,促进各培养单位完善质量保障体系,持续改进和提升人才培养质量,为专业学位授权点动态调整提供客观参考依据.
二,评估范围与方式
1.评估范围专项评估范围以学位〔2016〕17号文件中名单附件为准,共涉及91家培养单位,263个授权工程领域,名单见附件1.
2.评估方式通讯评议,会议评议表决方式进行,一般不进校评估.教指委认为确有必要,可选择专业学位授权点进行实地考察.
三,评估内容与指标
1.评估内容专项评估主要是检查专业学位授权点研究生培养体系完备性和规范性,包括目标与标准,基本条件,人才培养,质量保障,培养成效等.
2.评估指标见附件2.
四,评估程序
1.接受专项评估专业学位授权点本方案要求,评估材料,由所在培养单位审核后报送.
2.教指委组织专家评议,其中通讯评议使用教育部学位与研究生教育发展中心网上评议平台进行.
3.教指委召开全体委员会议,委员根据评估材料,通讯评议意见和实地考察补充意见对学位授权点进行表决.表决结果分合格和不合格.
教指委根据国务院学位委员会,教育部学位授权点合格评估办法(学位〔2016〕4号)和委员表决结果,提出对学位授权点继续授权,限期整改,撤销学位授权,报国务院学位委员会办公室.
4.教指委将意见和专项评估报告一并提交国务院学位委员会办公室.
5.国务院学位委员会办公室汇总评估结果,报国务院学位委员会审批.国务院学位委员会根据专业学位授权点专项评估结果,分别做出继续授权,限期整改或撤销学位授权决定.决定向社会公开.
五,评估材料报送
评估材料包括报告(提纲见附件3),评估简况表(附件4).有多个工程领域专业学位授予单位需分别撰写评估报告和填写评估简况表.
评估材料(签字,盖章后PDF版本)通过全国学位与研究生教育质量信息平台(zlxxpt.chinadegrees.),全国工程专业学位研究生教育网(meng.edu.)中登录内网同时报送.
六,评估安排
评估工作进度安排见下表
时间工作内容2016年3月起接受专项评估专业学位授权点评估材料.2016年6月30日前专业学位授予单位完成材料报送工作.2016年78月教指委组织通讯评议.2016年9月教指委组织实地考察.2016年1011月教指委对接受评估专业学位授权点进行表决并提出,撰写专项评估报告,报国务院学位委员会办公室.七,其他
培养单位需评估材料客观真实,对涉密材料应按相关保密作,前需在校内公示7天.如发现有弄虚作假行为,将视情节给予严肃
直至撤销专业学位授权点.
本方案由全国工程专业学位研究生教育指导委员会秘书处负责解释.
联系人沈岩,联系01062789481,Emailshenyantsinghua.edu..
附件1.工程硕士专业学位专项评估学位授权点名单
2.工程硕士专业学位授权点专项评估指标
3.工程硕士专业学位授权点专项评估报告
4.工程硕士专业学位授权点专项评估简况表 附件1
序号领域
代码领域名称数量单位名称1085201机械工程18天津职业技术师范大学,农业大学,科技大学,大学,商业大学,山东农业大学,中原工学院,武汉纺织大学,武汉轻工大学,湖南科技大学,广东海洋大学,四川理工学院,沈阳大学,烟台大学,五邑大学,湖南工业大学,宁波大学,重庆理工大学2085202光学工程7南京师范大学,中国计
量学院,福建师范大学,河南大学,华南师范大学,云南师范大学,陕西师范大学3085203仪器仪表工程1中国计量学院4085204材料工程15天津师范大学,师范大学,山西师范大学,大学,常州大学,安徽工程大学,华中师范大学,福建师范大学,海南大学,陕西师范大学,沈阳大学,烟台大学,湖南工业大学,重庆理工大学,中国铁道科学研究院5085206动力工程3天津商业大学,商业大学,常州大学6085207电气工程4科技大学,南京师范大学,湖南工业大学,中国铁道科学研究院7085208电子与通信工程20国际关系学院,南京信息工程大学,南京师范大学,山东师范大学,曲阜师范大学,聊城大学,河南师范大学,华中师范大学,中南民族大学,湖南师范大学,华南师范大学,海南大学,广西师范大学,成都信息工程学院,陕西师范大学,西北师范大学,烟台大学,五邑大学,宁波大学,西安邮电大学8085209集成电工程1宁波大学9085210控制工程5中国计量学院,安徽工程大学,中原工学院,河南大学,四川理工学院10085211计算机技术35首都师范大学,农业大学,师范大学,辽宁大学,辽宁师范大学,延边大学,师范大学,商业大学,南京师范大学,江西农业大学,江西财经大学,山东师范大学,曲阜师范大学,河南大学,河南师范大学,华中师范大学,中南财经大学,中南民族大学,湖南科技大学,湖南师范大学,成都信息工程学院,四川师范大学,重庆师范大学,云南师范大学,陕西师范大学,西北师范大学,西北民族大学,烟台大学,大连大学,北方民族大学,湖南工业大学,宁波大学,重庆理工大学,西安邮电大学,中国铁道科学研究院11085212软件工程9辽宁
大学,浙江师范大学,山东师范大学,河南师范大学,华中师范大学,湖南师范大学,华南师范大学,陕西师范大学,西北师范大学12085213建筑与土木工程11农业大学,建筑大学,科技大学,南京师范大学,苏州科技学院,中原工学院,湖南科技大学,西南林业大学,安徽建筑工业学院,烟台大学,中国铁道科学研究院13085214水利工程2大连海洋大学,山东农业大学14085216化学工程21辽宁大学,辽宁师范大学,上海应用技术学院,常州大学,南京师范大学,山东农业大学,河南师范大学,信阳师范学院,武汉轻工大学,华中师范大学,湖南科技大学,湖南师范大学,海南大学,四川理工学院,云南师范大学,陕西师范大学,延安大学,西北师范大学,烟台大学,江汉大学,五邑大学15085217地质工程1经济学院16085218矿业工程2科技大学,湖南科技大学17085219石油与天然气工程1常州大学18085220纺织工程4安徽工程大学,中原工学院,武汉纺织大学,五邑大学19085221轻工技术与工程3天津商业大学,安徽工程大学,四川理工学院20085222交通运输工程3集美大学,西南林业大学,中国铁道科学研究院21085223船舶与海洋工程2集美大学,宁波大学22085224安全工程4首都经济贸易大学,中国人民大学,湖南科技大学,中国人民武装部队学院23085227农业工程10农业大学,山西农业大学,大连海洋大学,八一农垦大学,江西农业大学,山东农业大学,青岛农业大学,云南农业大学,云南师范大学,甘肃农业大学24085228林业工程3北华大学,安徽农业大学,西南林业大学25085229工程18首都师范大学,辽宁大学,常州大学,南京信息工程
大学,苏州科技学院,福建师范大学,山东农业大学,山东师范大学,河南大学,河南师范大学,武汉纺织大学,成都信息工程学院,四川农业大学,贵州师范大学,云南农业大学,陕西师范大学,西北师范大学,大连大学26085230生物医学工程5首都医科大学,山东中医药大学,中南民族大学,重庆理工大学,南方医科大学27085231食品工程19天津商业大学,农业大学,山西农业大学,八一农垦大学,商业大学,南京师范大学,集美大学,江西农业大学,山东农业大学,青岛农业大学,山东师范大学,武汉轻工大学,广东海洋大学,海南大学,四川农业大学,云南农业大学,陕西师范大学,甘肃农业大学,宁波大学28085234车辆工程1重庆理工大学29085235制药工程6沈阳药科大学,商业大学,中国药科大学,南京师范大学,河南师范大学,武汉轻工大学30085236工业工程2沈阳大学,湖南工业大学31085237工业设计工程5建筑大学,师范大学,曲阜师范大学,贵州师范大学,西南林业大学32085238生物工程4福建师范大学,江西农业大学,河南师范大学,烟台大学33085239项目管理9农业大学,山西财经大学,商业大学,山东财经大学,武汉纺织大学,华中师范大学,湖南科技大学,西南财经大学,湖南工业大学34085240物流工程9山西财经大学,江西财经大学,山东财经大学,河南大学,武汉纺织大学,华中师范大学,沈阳大学,湖南工业大学,西安邮电大学
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附件2
工程硕士专业学位授权点专项评估指标
一级指标二级指标指标评估内容A
目标与
标准A1.目标定位S1.学位授权点建设目标(1)本领域学位授权点建设目标.S2.人才培养目标与定位(1)本领域工程硕士研究生培养定位.A2.学位标准S3.学位标准(1)本领域授予工程硕士学位基本标准.A3.培养方案S4.培养方案(1)培养方案是否科学,合理,是否符合工程硕士培养要求.B
基本条件B1.师资队伍S5.校内师资队伍(1)本领域校内教师队伍规模,结构及实践经验情况,
(2)本领域校内导师选聘,培训,考核制度及实施情况.S6.校外师资队伍(1)本领域校外师资队伍规模,结构及实践经验情况,
(2)本领域校外导师选聘,激励措施对研究生指导制度及实施情况.B2.工程科技研究S7.研究项目(1)本领域承担工程应用类科研项目情况,人均研究经费情况.S8.研究(1)本领域工程应用类研究.B3.实践教学平台和S9.校内实验平台(1)本领域支撑研究生实践教学实验室情况.S10.校外实践(1)本领域校外实习实践基本情况.B4.助体系S11.助体系(1)本领域研究生助体系制度建设,助水平,覆盖面等制度及实施情况.一级指标二级指标指标评估内容C
人才培养C1.招生选拔S12.招生选拔(1)本领域研究生报考,录取情况,
(2)本领域生源质量制度与措施.C2.课程教学S13.课程体系(1)课程体系设置合,规范性,
(2)知识结构合.S14.实践教学(1)实践课程设置情况,
(2)校外师资授课情况.S15.教学方式(1)教学方法新颖性,先进性.C3.工程实践S16.基本要求(1)对学生工程实践环节,目标,内容及考评机制等基本要求,工程实践过程组织管理情况.S17.实践成效(1)本领域工程实践总体成效和典型案例.C4.学位论文S18.论文标准(1)本领域制定学位论文基本要求与评价体系.S19.论文质量(1)学位论文选题与内容,水平与应用价值,规范性等.D
质量保障D1.过程S20.教学(1)本领域对教学督导,监测和评价制度及实施情况.S21.工程实践管理(1)工程实践组织实施,考核评价等制度及实施情况.S22.学位论文管理(1)开题,中期,预答辩,答辩,评阅等过程管理制度及实施情况.D2.学生管理与服务S23.权益保障(1)本领域研究生权益保障制度建立情况,
(2)本领域在学研究生学习满意度调查情况.S24.学风建设(1)本领域研究生学术规范教育及制度建设.D3.组织管理S25.组织管理(1)组织机构设置及管理队伍建设情况.E
培养成效E1.实践创新S26.实践创新(1)研究生参加国际国内科技竞赛等实践创新活动情况.E2.学生发展S27.学生发展(1)优秀毕业生及研究生取得代表性学习.E3.就业质量S2下一页
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范文四:科技文论文(新)
羟基磷灰石生物材料的应用与发展
霍超 1
(1._河北联合大学 材料科学与技术学院 ,08材三 霍超)
摘要:20世纪,生物材料学领域取得了飞速发展,无机生物医用材料的研究及其应用十分活跃,其中备受 关注的是羟基磷灰石陶瓷材料的研究和应用。本文主要介绍了羟基磷灰石的结构化学和物理性能还有生物 材料的制备方法,并对其结构、性能与应用之间的关系进行了阐述。
关键词:羟基磷灰石 生物材料 功能材料
中图分类号 : O482. 3 文献标示码 : A
Hydroxyapatite orbital implant the application and development of biological materials Huo Chao1
(1.- Hebei United UniversityMaterials Science and Technology College 08 class three Huo Chao) Abstract :The 20th century, biomaterial fields have achieved rapid development, inorganic biomedical material research and its application, including a very active area of concern is hydroxyapatite ceramics material research and application. This paper mainly introduces the structure of hydroxyapatite chemical and physical properties and the preparation methods of biological materials, and its structure, properties and application of the relationship between are expounded.
Keywords :Hydroxyapatite biological materials functional materials
1. 前言
20世纪,生物材料学领域取得了飞速发展,无机生物医用材料的研究及其应用十分活 跃, 目前已有越来越多的生物材料被用于人体组织、器官的置换。选择性能优良、生物活 性良好的材料是保证替换成功的前提。 羟基磷灰石 [ hydroxyapatite , 简称为 HA或 HAP, 化学式为 Ca10( P O4 ) 6( 0H)2] ,属表面活性材料,它与生物体硬组织有相似的化学成 分和结构。具有生物活性和生物相容性好、无毒、无排斥反应、不致癌、可降解、可与骨直 接结合等特点 , 并且还能与骨形成强的活性连接, 应用非常广泛。 因此成为目前植入材料 研究的热点之一 [1-2]。本文主要对近年来发展的适用于生物医药领域的 HA P材料进行评述, 侧重于新材料的发展及展望。
2. 羟基磷灰石的组成和晶体结构
生物陶瓷羟基磷灰石晶体为六方晶系 [3], 属 L6Pc 对称型和 P63/m 空间群, 其晶胞参数 为 a=b=0.938— 0. 943nm 、 c=0.686— 0.688nm , 其中 a 、 b 轴夹角为 120°, 其结构见图 1. 1, 一个晶胞中含十个 Ca 2+、六个 P043-、两个 OH -。羟基磷灰石由很多六角柱状的单晶团聚而成, 这种柱状晶体的横截面为六边形, 围绕柱体轴的六个侧面为矩形, 其结构见图 1. 2[4]。 羟基 磷灰石结构比较复杂,在 (O001)面的投影见图 1. 3[5]。由图 1. 3知,结构中存在两种 Ca 2+位置。 一种 Ca 2+位于上下两层的 6个 P043-四面体之间, 与这 6个 P043-四面体当中的 9个角顶 上的 O 2-相连接,这种 Ca 2+的配位数为 9。这种连接的结果,在整个晶体的结构中形成了平行 于 c 轴的较大通道。附加阴离子 OH 一则与其上下两层的 6个 Ca 2+组成配位八面体,而角顶 的 Ca 2+与邻近的 4个 PO 43-四面体中的 6个角顶上的 O 2-和 OH -相连接,这种 Ca 2+的配位数是 7。 这种结构使得羟基磷灰石晶粒一般以六方柱的晶型出现。
3. 羟基磷灰石的物理化学及生物学性质
羟基磷灰石的密度为 3. 156g/cm3,折射率为 1.64~1.65,莫氏硬度为 5,微溶于纯水, 呈弱碱性 (pH=7~9) ,易溶于酸,难溶于碱,离子交换能力强。 Ca 2+很容易被 Cd 2+、 Hg 2+等有 害金属离子和 Sr 2+、 Ba 2+、 Pb 2+等重金属离子置换。 OH -也常被 F -、 Cl -置换并且置换速度非常 快, 还可以与含羧基 (COOH)的氨基酸、 蛋白质、 有机酸等反应。 其理论组成是:Ca l0(P04) 6(OH)2, 简称 HA ,理论 Ca /P 值为 1.67[6]。与人体骨骼和牙齿中的无机物磷灰石的晶体结构相同 [7], 化学成分相似, 在人齿中占 95%以上,人骨中的含量也超过 60%。 植入人体内无毒、无害、 无致癌作用, 并具有良好的生物相容性和生物活性。 在体内, 与其表面形成的骨为化学键结 合,具有很高的结合强度,以生物力学方法测定其破坏剪切强度达 1.26MPa 。但羟基磷灰石 是脆性材料,韧性差、强度低,抗弯强度和断裂韧性指标均低于人体致密骨。显然,羟基磷 灰石整体材料作为承载的骨替换材料, 其力学性能尚显不足。 羟基磷灰石生物陶瓷仅限用于 不承力的部位。
通常骨替换材料植入体内后,与骨组织的结合方式分为形态固定 (Morphological fixation) 、生物固定 (Biological fixation) 和骨键合 (Bone bonding) 。后者也称生物活性 结合 (Bioactivc fixation) ,骨替换材料与骨组织间的理想结合方式是骨键合。在这种结合 方式下, 由于植入体与骨之间的界面结合连续而使功能呈现连续性。 而要形成骨键合, 材料 必须具有生物活性。
羟基磷灰石生物活性陶瓷具有良好的生物相容性,植入体内不仅安全、无毒,还能与组 织在界面上形成化学键性结合。 它与骨形成键合表现在:在光学显微镜水平下, 新骨和羟基 磷灰石植入体在界面上直接接触, 由成骨细胞在其表面直接分化形成骨基质, 产生一个宽为 3μm ~5μm 岫的无定形电子密度带,胶原纤维束长入此区域和细胞之间。随着矿化的成熟, 无定形带缩小至 0.05μm ~O.2μm , 羟基磷灰石植入体和骨的键合就是通过这个很窄的键接 带实现的 ; 羟基磷灰石植入体和骨界面的结合强度等于甚至超过植入体或骨自身的结合强 度,如果发生断裂 , 则往往是发生在陶瓷或骨的内部 , 而不是在界面上 [8]。
4. 基磷灰石生物陶瓷
HAP 生物陶瓷与生物惰性材料最显著的区别在于 , 其表面能沉积成骨细胞 , 新生骨组织在 植体表面生长 , 与植体形成化学结合 , 而惰性生物陶瓷表面需先形成纤维组织隔层。 HAP 陶瓷 分为两类 :致密型与多孔型。 致密 HAP 材料可通过无压烧结和热等静压烧结来制备 , 但一般认 为此类材料虽可与骨产生紧密的连接 , 但不具有生物降解性或降解速度很慢。
多孔 HAP 陶瓷具有良好的生物降解性,在新生骨组织生长的同时, HAP 的降解产物将进入人 体的代谢系统而被吸收或排出体外, 从而避免了二次手术。 制备多孔 HA P 陶瓷有两种方法 :制备多孔粉末后成型烧结; 将 HAP 粉末与制孔剂混合后, 煅烧形成气孔后烧结得到多孔材料。 很多的研究表明通过调节制孔剂的含量和黏度等性质可控制陶瓷的气孔率和尺寸 .
5. 羟基磷灰石复合材料
纯羟基磷灰石材料是一种脆性材料 , 抗压强度小于自然骨的强度 , 因此它的临床应用集中 在无负荷部位 , 将 HAP 用于复合材料以扩大其应用范围是必然的发展趋势。
5.1块状复合材料
块状复合材料常见的体系为以羟基磷灰石和其它生物陶瓷, 高聚物等为基础, 进行掺杂、 改性、增强等工作,以改善其性能。 H AP 的无机增强材料一般采用生物惰性陶瓷材料 ( 如 氧化铝 ,氧化锆等 ) ,它们具有良好的耐磨性、抗生理腐蚀性和生物相容性。 Cales 等 [9]提 出, 虽然生物惰性材料含量的提高可大幅度提高材料的强度和韧性, 但同时也会导致材料的 生物活性降低。因此应根据使用要求,设计复合陶瓷的成分及生成工艺条件。 将 HAP 粉末 或纤维填充于高聚物基体中是另一种制备复合材料的方法。对可降解高聚物而言, H AP陶 瓷粉末的填充会产生协同作用, 有利于提高聚合物复 合材料的刚性和韧性 , 另一方面 H AP 粉末又作为生物活性组分,能加快新生骨的生长。合成方法主要有两种:( 1) 陶瓷粉末混入 高聚物溶液,再混压成型; ( 2) 通过原位聚合得到结构均匀的复合材料。常用的可降解高聚 物主要有:聚乳酸 、壳聚糖、胶原蛋白等。
5.2 金属基涂层材料
医用金属 /H AP 涂层复合材料可将金属合金的良好机械性能和 HAP 的生物活性结合起来, 被认为是最有希望的人造植骨材料之一。 用于涂覆生物陶瓷的表面涂覆技术主要有放电等离 子烧结法、爆炸喷涂法、水热合成法、等离子喷涂法、溶胶 -凝胶法、电化学法、仿生合成 法等。
5.3自固化材料
在骨修复术中 , 为减少屏蔽效应,使缺损部位愈合完全 , 植入的金属支持物必须能移走。 近年来发展的自固化材料 (或称可注射材料, 骨水泥等 ) 不需要二次手术移走植体, 极大的降 低了患者的痛苦和费用。 它由生物高聚物的单体和 HAP 粉体材料两部分组成。 操作时先均匀 混合单体和粉体材料,此时材料具流动性,可直接注入硬组织缺损处。混合后的数分钟内, 在引发剂的作用下 ,单体逐步聚合固化失去流动性,固定骨折部位。这类材料最大的优点 是可用于不规则的骨缺损处,目前常用于骨质疏松的治疗 [10]和硬组织的药物释放系统。 6. 基磷灰石生物材料的发展趋势
仿骨结构经基磷灰石多相复合生物陶瓷的发展。 经基磷灰石生物陶瓷材料虽然在加工 和 适应骨缺损方面存在较多问题 ,但是它的力学性能却优于其它的结构形式 ,因此更有希望 适应承重及大面积的骨修复的要求。多相协同增强陶瓷复合材料显示超出单相增强加和 的 效果 , 仿骨结构复合轻基磷灰石陶瓷在单相增强的基础上 , 多相复势必将进一步提高强度、 断 裂韧性,力学性能显著提高。
羟基磷灰石生物材料以其良好的生物相容性而受到了化学、材料科学和生物医用工程学 研究工作者的高度重视。目前 H AP的应用范围非常广泛,材料种类很多。随着纳米科技的 发展, 如何得到具有与骨的纳米结构相似的材料成为研究的热点。 可以预见, 今后的生物材 料将向着多类型,复合,可降解,表面多孔,纳米化和仿生的方向发展,而条件温和的制备 技术将是 HAP 材料的重要发展方向。
参 考 文 献
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范文五:科技论文样板文
维生素A 强化乳清蛋白包装膜的研究
作 者: 叶子杰
北京市青少年科学技术馆
维生素A 强化乳清蛋白包装膜的研究
作 者: 叶子杰 北京市青少年科学技术馆 邮编:100009
指导教师: 马洪梅 北京市青少年科学技术馆
范克科 中国人民大学附属中学
任发政 中国农业大学食品科学与营养工程学院
摘 要
随着我国经济的高速增长,工业化生产的消费品越来越多地进入人们的生活,同时也产生了大量的包装废弃物,不仅造成资源的大量浪费,同时污染环境。因此开发可降解绿色包装材料和可食用包装膜已经成为食品工业的主要任务之一。可食性包装膜除了对食品的保护作用,还可发挥其作为食品特定组成部分,构成食品体系第二营养源的功能。
乳清蛋白具有很好的营养价值,独特的功能性质以及良好的成膜性,是一种理想的绿色包装材料。向乳清蛋白食品包装膜添加营养素,对其进行营养强化,是一种外源补充人类膳食缺乏的营养素的好方法。维生素A (V A )是中国人膳食中普遍缺少的成分,而V A 不稳定,用其他材料将其包埋起来制成微胶囊是保护其活性的一种有效手段。因此,本研究探究了以乳清蛋白作为壁材制做V A 微胶囊的工艺,以及微胶囊的添加对乳清蛋白膜的机械性能以及微观结构的影响,最后还研究了添加到乳清蛋白膜中的V A 在模拟的胃肠液中的释放情况。
这项研究的主要成果是采用乳清蛋白作为原料,研制了一种含有V A 微胶囊的营养强化食品包装膜,这种膜不仅可降解、对环境没有污染,还能够为人体补充V A 。实验表明,此种膜具有良好的机械强度和水蒸气阻隔性,所包埋的V A 在模拟的胃肠液中能够有效地释放。 关键词:乳清蛋白,包装膜,维生素A ,微胶囊,营养强化
引 言
1. 背景
半个世纪以来,塑料包装材料由于其低廉的成本,良好的性能,精美的外观,一直被广泛应用在食品包装领域。然而,塑料是由一种或两种有机小分子单体聚合或共聚反应而制成的高分子聚合物,不易被微生物降解,也不能循环利用,造成的大量堆积,会严重污染环境。根据国际包装工业协会统计,对环境造成污染的垃圾中,塑料垃圾占72%,其中很大一部分来自食品塑料包装废弃物。此外,塑料包装袋容易产生有害气体和异味,而且其中的一些添加剂、残留溶剂等还会从塑料包装向食品中迁移,会对人体造成一定的毒副作用。
随着食品工业的快速发展和人们环境保护意识的增强,塑料包装所带来的负面效应已日益受到人们的重视。近年来,世界各国开始加强对塑料包装的控制使用,意大利的卡多拉市从1986年底就立法禁止使用、销售塑料制食品容器及包装袋等,美国自1992年开始禁止使用塑料包装食品,我国也自2008年6月1日以来正式实行了“限塑令”。许多国家投入大量的人力物力,力求寻找可降解的绿色材料来取代塑料在食品包装中的应用。因此,开发可降解绿色包装材料和可食用包装膜已经成为了食品包装工业的首要任务之一。可食用膜不仅具有普通塑料包材对食品的保护作用,满足湿敏、氧敏、光敏等食品和鲜活农产品的保鲜要求,因其可食用特性,还可发挥其可作为食品特定组成部分,构成食品体系第二营养源的功能。
2. 乳清蛋白
乳清蛋白是一类利用现代先进工艺从乳清中提取出来的蛋白质,它易消化吸收、具有很高的代谢效率和生物学价值[1]。近几年来,乳清蛋白在生物高分子食品包装材料中的应用逐渐兴起。有文献报道[2-4],乳清蛋白是一种良好的成膜基料。天然的乳清蛋白呈球形,利用分子间氢键、离子键、疏水键、偶极相互作用以及二硫键作用等来维持其稳定的结构。在生理pH 值下,乳清蛋白分子结构紧密,表面由水化膜包围,内部则含有许多隐藏的-OH 、-SH 和其他疏水基团。通过加热、酶处理、碱处理等变性手段,能破坏乳清蛋白的三级结构,使卷曲的球状分子链展开,解离出分子的亚基,从而导致蛋白质分子变性。变性后的蛋白质分子内部疏水基因、巯基暴露,分子间的相互作用加强,从而结合成立体网络结构,在合适的条件下就可以得到具有一定机械强度和阻隔性的膜[5]。
乳清蛋白是最近几年才被用作可食用包装膜的基质材料。国外有很多报道表明,乳清蛋白膜有很好的营养价值和独特的功能性质,例如良好的阻隔氧气、油脂和芳香类物质的性能。但是由于蛋白分子中氨基酸残疾的亲水性,导致了乳清蛋白膜的水蒸气阻隔性较差,仍无法与塑料包装膜相比,极大地限制了其发展和应用。
国内对乳清蛋白膜的研究还处于初级阶段,姚晓敏[6]等、张占路[7]对乳清蛋白成膜工艺进行了研究,并将乳清蛋白膜用于果蔬的涂膜保鲜。但总体来说,我国对乳清蛋白膜的研究与发达国家还有很大的差距。
3. 微胶囊化维生素
维生素是维持人体正常生理功能所必需的一类微量低分子质量有机化合物。在食品加工
中维生素不稳定性,选择一种相对缓和的微胶囊包被工艺是极为必要的。微胶囊是由天然或人工合成高分子制成的微型容器。包囊是指将固体颗粒、液体微滴或气体作为胶囊的芯材料,在其外形成一层连续而薄薄的包囊的过程。外部的一薄层物质称为壁材,此过程称为微胶囊技术。制备微胶囊型维生素常用的壁材有:淀粉及其衍生物类、糊精类、植物胶(海藻酸钠、琼脂、阿拉伯胶、黄原胶、卡拉胶等)、蛋白(明胶、酪蛋白及其盐类、植物蛋白等)、糖类(乳糖、糖浆、蔗糖、麦芽糖)、纤维素类、脂类(蜡类、卵磷脂、酯类等)等[8-10]。
乳清蛋白在宽广的pH 、温度和离子强度范围内具有良好溶解度,甚至在等电点即pH4-5时仍能溶解于水[11],具有很好的微胶囊化特性,这使它成为一种新型的微胶囊壁材。常用到微胶囊化的乳清蛋白是乳清分离蛋白(WPI)和乳清浓缩蛋白(WPC)。乳清蛋白作为微胶囊产品壁材,已经应用于益生菌的包埋[12],多不饱和脂肪酸EPA (二十碳五烯酸)和DHA (二十二碳六烯酸)的微胶囊化[13],黄酮苷元微胶囊的制备[14]等等,得到的微胶囊产品具有较好的包埋效果和贮存稳定性。国内外对于以乳清蛋白作为壁材制备维生素微胶囊的研究鲜有报道。
4. 乳清蛋白营养强化膜
乳清蛋白膜作为食品包装膜,目的是实现食品的贮藏保鲜,改良品质,强化营养和表面装饰。富含营养强化因子的包装膜更能提高食品的营养水平。
维生素A ,又称抗干眼醇,属于脂溶性维生素,其功能是维持眼睛在黑暗情况下的视力。缺乏维生素A 时则患夜盲症。维生素A 能促进儿童的正常生长发育,缺乏它时可引起生殖功能衰退,骨骼成长不良及生长发育受阻。维生素A 还能维持上皮组织的健康,增加对传染病的抵抗力。长期缺乏维生素A ,会引起皮肤、粘膜的上皮细胞萎缩、角质化或坏死。而目前维生素A 是中国人的膳食中普遍缺少的成分,对于儿童、青少年以及经常面对电脑的职业女性来说,补充维生素A 是刻不容缓的事[15]。维生素A 营养强化食品在许多国家得到广泛的应用。维生素A 为淡黄色油溶液,溶于脂肪或有机溶剂,但不溶于水,难以均匀的添加于食品中,在食品加工过程中易遭破坏。若将维生素A 微胶囊化,则既能保持其固有特性,又能弥补其不足。
以微胶囊化维生素A 作为营养强化剂对食品包装膜进行营养强化,维生素A 随可食性包装膜进入人体后释放出来,是一种很好的补充维生素A 的途径。国内王华[16],谢岩黎[17]已经研究并优化了维生素A 微胶囊的制备,其在模拟胃液肠液中的释放也有人研究[18]。以乳清蛋白为壁材制备维生素A 胶囊,并将其添加到乳清蛋白食品包装膜中对其进行营养强化,这在国内外研究中报道都较少。
5. 目的和意义
随着我国食品工业的发展,食品包装的需求也越来越大,带给可食用包装膜巨大的市场发展潜力。这项研究以乳清蛋白为基础成膜材料,以乳清蛋白作为壁材制备微胶囊化维生素A ,对乳清蛋白膜进行营养强化,以得到一种营养强化食品包装膜。这种膜不仅可降解、对环境没有污染,还能够为国人补充膳食中缺乏的维生素A ,提高我国青少年体质;同时可为具有丰富营养价值和功能性质的乳清蛋白这些工业副产物开辟新的应用领域。
实验一 含维生素A 乳清蛋白微胶囊的制备
维生素A 是人体不可缺少的一种重要的维生素。它能促进儿童和青少年长高,提高视力,使皮肤湿润、光滑细嫩,预防皮肤癌,减少传染病的发生,防止多种上皮肿瘤发生,促进鼻、喉、肺等表层的正常运作。但维生素A 只可以在动物食品中发现, 尤其是肝脏中,植物能在人体内转化成的维生素A 的量非常少。因此,以植物性食物为主的亚洲和非洲人V A 缺乏严重。中国人几乎每人都缺乏维生素A, 其中妇女、儿童和青少年表现更为突出。维生素A 直接关系到儿童、青少年的生长发育, 女士的外观和健康[15]。所以在中国人饮食中补充维生素A 刻不容缓。目前V A 营养强化食品在许多国家得到广泛的应用,V A 为淡黄色油溶液, 溶于脂肪或有机溶剂,但不溶于水,在食品加工过程中易遭破坏。若将V A 微胶囊化,则既能保持V A 的固有特性,又能弥补其不足。目前,国内外关于V E 和V D 的微胶囊化研究比较深入[19],但V A 微胶囊的研究很少。
目前国内用于V A 包埋的壁材有明胶[16]、变性淀粉[17],用天然乳清蛋白作为壁材的研究未见报道。微胶囊化的包埋率(通过测定胶囊中V A 的总量和未包埋量来计算)是评价微胶囊品质的重要参数。本实验以乳清蛋白为壁材,用喷雾法制备V A 微胶囊,设定了不同的芯壁比、均质压力和喷雾干燥的进风温度,以V A 的包埋率和感官性质来评定成品的质量成品。
1 实验方法
1.1 材料
V A ,德国巴斯夫公司;乳清分离蛋白(BIPRO ),美国DA VISCO 公司;盐酸,乙酸,氢氧化钠,石油醚,北京化学试剂公司(化学纯)。
1.2 仪器与设备
79-1型磁力加热搅拌器;HH-2型数显恒温水浴锅;JJ-1型定时电动搅拌器;Spectrumlab52型紫外分光光度计;pHS-25B 型数字酸度计;电子分析天平;高剪切乳化分散机FA25(上海福鲁克流体机械公司),高压均质机(ATS ,AH100D )LPG-5 型离心式喷雾干燥机。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
芯材(VA )+ 壁材(乳清蛋白)→乳化→高压均质→喷雾干燥→微胶囊产品
1.3.2 操作要点
取5g 乳清蛋白溶于100g 的蒸馏水,合并后加的V A 粉末,在避光条件下乳化,乳化,温度45~60℃,将pH 值调节8.0,10000rpm 高速剪切,之后一定的高压下均质三次;最后进行喷雾干燥;确定试验条件[16,19,20],对试验条件下的微胶囊的包埋率进行测定。
1.4 微胶囊化效果的评定
1.4.1 微胶囊中V A 总量的测定[21]
1.4.1.1紫外分光光度法制定V A 标准工作曲线
维生素A 标准贮存液(1000IU/mL):置醋酸维生素A 标准样品(德国Merck 公司,1000000IU/g)于65℃水浴,使其充分液化、摇匀。稍冷,精确称取0.1000g 于100mL 棕色容量瓶中,加异丙醇溶解并定容至刻度。
维生素A 标准使用液(10IU/mL): 精确移取1.0mL1000IU/mL维生素A 标准贮存液于100mL 棕色容量瓶中,用异丙醇定容至刻度。
分别移取10 IU/mL维生素A 标准使用液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 于l0mL 棕色容量瓶中,异丙醇定容至刻度,摇匀。浓度分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0IU/mL。以异丙醇为空白对照,调零,于328nm 处测定标准系列溶液的吸光度。以浓度为横坐标、吸光度为纵坐标得到维生素A 标准工作曲线方程。
1.4.1.2微胶囊样品中V A 总量的测定
皂化:精确称取样品1.5000g 于平底烧瓶中,加入10mL 、50%KOH溶液20mL 无水乙醇、3粒沸石,摇匀,装上回流冷凝管,在85℃~90℃水浴回流60min 。
提取:样品皂化完全后,用l0mL 温水冲冼冷凝管,将皂化液转入250mL 分液漏斗中,每次用30mL 无水乙醚提取3次皂化液,将乙醚层合并,用温水洗涤乙醚层(每次15mL) 至洗涤水呈中性,弃去水层。乙醚提取液经置有少量无水硫酸钠的小漏斗滤入平底烧瓶,用20mL 乙醚分2次洗涤分液漏斗,洗涤液同样经置有无水硫酸钠的小漏斗合并至平底烧瓶。
挥发除去溶剂:将平底烧瓶置于水浴中,蒸馏并回收乙醚,待残留物剩lmL 左右时,停止蒸馏。
测定:于残留物中加入异丙醇使之溶解,并转移至l0mL 棕色容量瓶中,定容至刻度,待测。
以1.5mL 蒸馏水代替样品,其余操作相同,得到样品空白液为参照调零,于328nm 处测定样品液的吸光度。样品中维生素A 的含量按下式计算:
V A 含量=C/W*10(IU/g) [C为样品的吸光度A 代入回归曲线方程计算得到的测定液浓度(IU/mL),W 为样品的重量(g),10为样品测定液的体积]
1.4.2 微胶囊中未包埋V A 量的测定[22]
取小锥形瓶,称量(W1) 。取样品适量(准确至0.0002g) 置于小烧杯中,加入5ml 乙醚,轻轻震荡后过滤,收集滤液至小锥形瓶中,反复洗脱3 次,放入60℃烘箱中烘至恒重,称量(W2) 。未包埋 V A 量 =W2-W 1。
1.4.3 评定指标
以微胶囊包埋率为评价指标。
包埋率=1-未包埋微胶囊包埋V A 量/微胶囊中V A 总量×100%
1.4.4 产品感官评定
对微胶囊气味,色泽,组织状态进行评定。
2 结果与讨论
2.1芯壁比对V A 微胶囊的影响
选用不同芯壁比,在乳化时间为30min 、反应温为40℃条件下试验。
表1 芯壁材比对V A 包埋率影响
芯壁材比(%)
微胶囊包埋率(%) 5 78.15 10 75.12 20 65.12 30 54.12 从表1可以看出,随着微胶囊芯壁比的提高,微胶囊的包埋率在逐渐降低,但是当芯壁材比较低时,尽管包埋率较高,但是包埋的V A 的量很有限,包埋效率较低,故综合考虑,选取芯壁材比为10% 较为合适。
2.2 不同的均质压力对V A 微胶囊的影响
在芯壁材比确定,芯材添加量在10%情况下,考察均质压力对包埋率的影响。
从表2 可以看出,经高速分散得到的粗乳状液如不经过均质作用,V A 的包埋率明显的低于经过均质后的产品,并且微胶囊的包埋率随均质压力的增大而增大,这主要是由于经过均质作用,乳状液的稳定性及均一性得到很大程度的提高,所以,本次试验采用40Mp 的均质压力,均质三次。
表2 不同的均质压力对V A 微胶囊的影响
均质压力(Mpa )
0 10
20
30
40 微胶囊的包埋率(%) 40.12 51.48 62.51 75.12 80.45
2.3不同的喷雾干燥温度对V A 微胶囊的影响
表3 不同的喷雾干燥温度对V A 微胶囊的影响
试验号
1
2
3
4
进风温度(℃) 170 180 190 200 包埋率(%) 70.15 82.15 75.15 72.15 产品物性 稍粘壁,流动性差 不黏壁,流动性好 不黏壁,流动性一般 粘壁,流动性差
从表3可以看出,喷雾干燥的进风温度对微胶囊产品的包埋率有一定的影响。进风温度涉及到干燥速度及干燥能力,同时又影响到产品的颗粒结构及热敏性成分的稳定性。当喷雾干燥进风温度低时,产品干燥速度慢,而且在生产过程中易粘壁;但进风温度过高时,水分散失过快,囊壁表面凹陷,但进风温度过高,会使水分散失过快,易粘壁,并且在高温下芯材易发生氧化变质,从而降低微胶囊的质量,考察进风温度对微胶囊包埋率的影响发现,当进风温度为180℃,包埋率最大。
3 结论
通过上面的研究,我们确定当芯壁材在10%,均质压力在40Mp 下均质三次,得到的V A 的包埋率最大,通过采用喷雾干燥的方法,喷雾干燥进风温度为180℃,其微胶囊的包埋率可以达到80%,通过产品感官评定,发现微胶囊为白色粉末,具有很好的水溶性,良好的流动性及分散性,稳定性等性能。
实验二 添加维生素A 微胶囊的乳清蛋白膜的制备
乳清蛋白具有很好的营养价值,独特的功能性质以及良好的成膜性,是一种理想的绿色包装材料。乳清蛋白包装膜国内已有研究[6,7],它除了对食品的保护作用,还可发挥其作为食品特定组成部分,构成食品体系第二营养源的功能。向乳清蛋白食品包装膜中添加维生素A 微胶囊,是一种外源补充V A 的好方法。本研究把适量的维生素A 微胶囊添加到乳清蛋白膜中,测定膜性能的变化情况。膜的机械性能包括刺穿性能、拉伸性能;乳清蛋白膜作为包装材料,其水蒸气透过性(WVP )是保证其保鲜能力的重要参数,WVP 与膜的微观结构有关,微观结构中气孔的大小会影响膜对水气的阻隔性[23];膜的玻璃转化温度和熔点与膜的结构致密度和均匀性有关。因而本实验测定了乳清蛋白膜中加入V A 微胶囊后刺穿性、拉伸性、水蒸气透过性、熔点的变化,分析了膜的微观结构。
1. 实验方法
1.1微胶囊在膜中添加量的确定
配置10%(w/w)乳清蛋白溶液, 调pH 值8.0,80℃,30min ,之后将一定的喷干粒子溶于少量水溶液中,将溶有粒子的水溶液加入到经过变性的10%乳清蛋白溶液,使其终浓度在8%,确定加入到乳清蛋白中粒子的量。
1.2 膜性能的评价
对所制备膜的刺穿性能、拉伸性能、水蒸气透过性进行评价,测定膜的玻璃化转变温度,并分析膜的微观结构,所用检测方法按照国家标准执行。
1.2.1刺穿性能的测定方法
膜厚度的测定方法:选择完好、均匀的膜,随机取10个点,用数显千分尺测量其厚度,取平均值。
使用质构仪进行测定[24]。将完整均匀的待测膜样品放在两片自制的有机玻璃板之间,选用直径2mm 的探针,探针下移速度为1mm/s。刺穿强度(PS ,N/mm)和刺穿变形(PD ,mm )可从压力-应变曲线上计算获得,公式为:PS=Fp/L
式中,FP 为最大刺穿力;L 为膜样品的厚度(mm );PD 为膜被刺破时探针下降的距离。
1.2.2拉伸性能的测定方法
参照ASTM(1995)[25] 方法,使用TMS-Pro 质构仪的拉伸装置,最终有效拉伸长度为40×6 mm 。拉伸速度为1 mm/s。拉伸强度(TS,N/mm2)和断裂拉伸率(E,%)可从压力-应变曲线上计算获得。
TS= F t /(L×W)
式中,Ft 为最大拉力;L 为膜样品的厚度(mm );W 为膜样品的宽度(即6mm )。 E(%)=ΔL/L0×100%
式中,L 0为样品拉伸前的原始长度(即40 mm);ΔL 为样品断裂时被拉长的长度(mm )。
1.2.3水蒸汽透过性(WVP )的测定方法
采用拟杯子法[26],略做改进。具体方法为:将膜密封在含5g 无水氯化钙(0%RH)的有机玻璃透湿杯表面,膜外露面积为19.6 cm2。将透湿杯装置放入装有饱和NaBr 溶液的干燥器中(56%,20℃),每隔1小时测定透湿杯的增重量。
WVP(g*mm/m2d*KPa) = W×x/(A×T ×ΔP )
式中,W 为透湿杯的增重(g );x 为膜的厚度(mm );A 为膜外露面积(即19.6 cm2);T 为测量间隔时间(即24h );△P 为膜两侧的水蒸气压差(△P=13.09 KPa(20℃) 。
1.3 微观结构分析[23]
采用示差热量扫描(DSC)仪进行热力学分析,测定膜的玻璃化转变温度和熔点。升温速率为20℃/min,温度扫描范围从-150℃至30℃。待测的膜样品经过真空干燥后喷金,用扫描电镜(SEM)观察膜的微观结构。
2 结果与讨论
2.1微胶囊在膜中添加量的确定
实验发现,当乳清蛋白成膜液中粒子浓度超过3.3%,粒子不能充分地在水中分散,有小块的凝聚,并且搅拌过程中出现大量的气泡,铺成的膜表面有大量气泡,凹凸不均匀,形成的膜性能很差。所以,我们确定的膜中粒子的添加量为0.5%,1.0%,1.7%,2.5%及3.3%。
2.2不同的微胶囊粒子添加量对膜机械性能的影响
含有不同粒子的乳清蛋白膜的机械性能如图1所示。复合膜的拉伸强度的变化趋势与刺穿强度的变化趋势相似。随着粒子浓度的增加,膜的刺穿强度及拉伸强度没有明显变化。其中纯膜10%时,复合膜刺穿强度为44.3485N/mm,当粒子浓度达到3.3%时,刺穿强度值49.4515N/mm,但两者没有显著性差异。对于拉伸强度,纯膜的拉伸强度5.8018 N/mm2,当粒子浓度达到1.7%,膜的拉伸强度为6.63 N/mm2,通过分析两者也不存在显著性差异。说明粒子的加入,没有破坏纯乳清蛋白膜结构。
(a ) (b )
图1 粒子浓度对膜刺穿性能(a )和拉伸性能(b )的影响
2.3不同的微胶囊粒子添加量对膜水蒸气透过率的影响
35
30
W V P (g *m m /D *K P a *m ) 252201510
5
粒子浓 度 (mM)
图2. 粒子浓度对WVP 的影响
乳清蛋白是一种两性蛋白质,其既有疏水基团又有亲水基团,故乳清蛋白膜对水蒸气有一定的透过率。加入微胶囊粒子后,乳清蛋白膜水蒸气透过率也没有明显的变化。乳清蛋白膜水蒸气透过率除与成膜基料的特性有关外,还与膜的微观结构有关。微观结构中气孔的大小也会影响膜对水气的阻隔性[27]。如图2所示,水蒸气透过率变化不大,可能由于微胶囊的粒径很小,溶于乳清蛋白成膜液后,能与成膜液很好的融合,所以,其对乳清蛋白膜的微观结构影响很小。当粒子浓度达到3.3%时,其水蒸气透过率值21.93 g?mm/m2?d?KPa,与粒子浓度达到0.5%,纯膜水蒸气透过率值26.05 g?mm/m2?d?KPa存在着较为明显的差异(p <0.05),这可能是增强分子结构内氢键的结合,降低分子之间的空隙,从而限制了水分子在膜结构中的迁移。
2.4含微胶囊的乳清蛋白的微观结构分析
图3 加入粒子后膜的DSC 分析
通过差示热扫描仪(DSC )分析了乳清蛋白膜及加入粒子后乳清蛋白膜的玻璃态转变温度及熔点的测定(见图3) 。我们发现加入喷干粒子后,膜的熔点没有发生显著性变化,在-110℃
左右,对于膜的熔点,加入粒子后膜的熔点有所降低,由130℃将为125℃,说明高浓度粒子(3.3%)的加入,使得膜结构的致密度升高,均匀性有所降低,所以其熔点稍有降低。
2.5 含微胶囊的乳清蛋白的电镜照片
通过对纯乳清蛋白及含粒子乳清蛋白膜的电子显微镜的照片,我们发现纯膜及含粒子的膜表面并没有显著性差异,如图a 所示,从图b 我们可以看出纯膜有清晰的脉络结构,而对比图c ,脉络结构仍清晰可见,而是增加了更为细密的结构,这可能粒子的加入对乳清蛋白膜结构有一定的影响,这也解释了DSC 测的膜的熔点降低的原因。
a :纯膜的表面 b :纯膜的截面 c :加入粒子后膜的截面
图4 含微胶囊乳清蛋白膜的电镜照片
3 结论
维生素A 微胶囊粒子的加入,没有破坏纯乳清蛋白膜结构,乳清蛋白膜的机械性能不受影响,水蒸气透过率、膜的熔点也没有明显的变化。证明维生素A 胶囊可以应用于乳清蛋白膜的营养强化而不影响膜的原有性质。
实验三 乳清蛋白膜中维生素A 释放特性研究
微胶囊化维生素A 的溶出、渗透、扩散对其被人体吸收利用有重要的影响作用。微胶囊壁材对维生素A 同时具有保护和控制释放作用,壁材在胃肠液中缓慢降解使维生素A 逐渐释放,从而在体内发挥最佳效果。国内,谢岩黎[18]研究了以明胶包埋制成的胶囊化维生素A 在模拟胃肠液中的释放特性,结果微胶囊化维生素A 在模拟肠液中的释放速率较模拟胃液中的快。目前,乳清蛋白对维生素A 的释放控制特性的研究还未见报道。所以本实验对微胶囊化维生素A 在模拟胃肠中的释放动力学特征进行研究。
1 实验方法
1.1 含V A 微胶囊乳清蛋白膜在人工模拟胃液中的释放实验
人工模拟胃液的配制:取 9 mL 的浓盐酸,加约800 mL 蒸馏水及胃蛋白酶10 g ,pH 值约为1.2,混匀后待用[28,29]。
准确称取2.0 g 微胶囊化维生素A 的乳清蛋白膜,用人工模拟胃液定容至100 mL ,恒温37 ℃水浴,搅拌速度为100 r/min。每隔15 min取10 mL上清液,加乙醚完全萃取,用异丙醇定溶至100 mL,用紫外分光光度计测在310 nm、325 nm、334 nm下的吸光度,计算含量[30]。
1.2 维生素A 微胶囊在人工模拟肠液中的释放实验
人工模拟肠液的配制:取磷酸二氢钾6.8 g,加水500 mL使之溶解, 用0.4 mol/L的氢氧化钠溶液调pH 值至6.8,另取胰酶10 g加水适量使溶解。将两液混合后,加蒸馏水定容至1000 mL即得人工肠液,备用[28,29]。
准确称取2.0 g含微胶囊化维生素A 的乳清蛋白膜, 用人工模拟肠液定容至100 mL,恒温37 ℃水浴,搅拌速度为100 r/min。每隔15 min取10 mL上清液,加乙醚完全萃取,用异丙醇定溶至100 mL,用紫外分光光度计测在310 nm、325 nm、334 nm下的吸光度,计算含量[30]。
2 结果与讨论
通过图5、6,我们可以看出含微胶囊在模拟胃液及肠液中缓慢释放,反应开始前40min ,释放率较低,可能是因为微胶囊及膜对V A 的释放都有很强的阻碍作用,随着反应时间的延长,释放率逐渐变大,可能是因为微胶囊的逐渐破裂及膜结构的软化,水分进入到乳清蛋白膜中,从而加快了V A 的释放。随着时间的延长,释放率逐渐增加。并且,发现在模拟肠液中V A 的释放率要快于模拟胃液中的释放,我们可以得出,这样营养物质可以增强抗胃酸的能力,从而提高营养物质在人体内消化利用率,从而更大地发挥作用。
图5 含V A 的乳清蛋白膜中维A 在模拟胃液中释放率
图6 含微胶囊的乳清蛋白膜中V A 在模拟肠道中的释放率
3 结论
V A 微胶囊添加到乳清蛋白膜中,通过对V A 释放率的研究,我们发现在模拟肠液中的释放时间要短于模拟胃液中时间,所以,微胶囊膜可以很好的抵制胃酸环境,从而使营养物质得到最大价值的利用。
全文总结
本研究首次以乳清蛋白作为微胶囊的包被材料,制备维生素A 微胶囊;首次对乳清蛋白食品包装膜进行维生素A 营养强化,得到了一种含维生素A 的环保可食包装膜。
(1)确定了以乳清蛋白为壁材制备维生素A 微胶囊的工艺:当芯壁材在10%,均质压力在40Mp 下均质三次,得到的维生素A 的包埋率最大,喷雾干燥进风温度为180℃,微胶囊的包埋率可以达到80%,得到的微胶囊为白色粉末,具有很好的水溶性,良好的流动性、分散性以及稳定性。
(2)维生素A 微胶囊添加到乳清蛋白膜中,膜的机械性能不受影响,水蒸气透过率、膜的熔点也没有明显的变化。维生素A 胶囊可以应用于乳清蛋白膜的营养强化而不影响膜的原有性质。
(3)乳清蛋白包埋的维生素A 在模拟肠液中的释放时间要短于模拟胃液中时间。微胶囊膜可以很好的抵制胃酸环境,使营养物质得到最大价值的利用。
致 谢
感谢中国农业大学、北京青少年科技馆、中国人民大学给我提供了一次难得的“科研实践”机会,它将使我受益终生。中国农业大学功能乳品重点实验室为本实验无偿提供了各项实验条件,该室的任发政教授、冷小京教授对本实验给予了全面指导和设计。感谢中国人民大学附属中学范克科老师对我的指导以及在学习上的关心;感谢父母对我的理解和支持。
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