羧甲基纤维素强化胶原纤维膜的制备及其性能分析

基于静电相互作用（离子键、范德华力）的蛋白质-多糖聚合现象成为改良可食膜的重要手段。本实验以酸溶胀胶原纤维（正电性）为基料,研究带负电性的羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose,CMC）对胶原纤维膜性能的影响。结果表明：当CMC添加量（以胶原纤维质量计,下同）过多（大于10%）,成膜液发生絮凝甚至分层现象而不能成膜;随着CMC添加量（范围为0%～5.0%）的增加,成膜液ζ-电势显著下降,pH值无明显变化,复合膜表面越来越粗糙,膜厚度增加,透光率显著降低（P＜0.05）;复合膜拉伸强度和杨氏模量随CMC添加量增加而显著增加（P＜0.05）,而断裂延伸率显著降低（P＜0.05）;当CMC添加量达5.0%时,复合膜的水蒸气透过率达到（32.41±0.86）g/（m·s·Pa）,阻氧性与膜溶胀动力学性能显著提高（P＜0.05）;此外,热稳定性分析表明添加CMC能够提高复合膜热稳定性。由此可知,CMC能够通过静电相互作用促进与胶原纤维的结合,提高胶原纤维膜相关机械强度和阻隔性能,从而为可食膜性能提升提供了一种可行手段。     

肉桂醛浓度对浓缩乳清蛋白/壳聚糖复合膜性能的影响

为了研究新型高性能抗菌包装材料,本文将肉桂醛添加到浓缩乳清蛋白/壳聚糖复合膜中制成抗菌复合膜,采用FT-IR对复合膜的微观结构进行表征,研究了肉桂醛浓度对复合膜厚度、透光率、机械性能、水蒸气透过系数、氧气透过率等性质的影响,以及其对复合膜抗菌性能的影响。肉桂醛与浓缩乳清蛋白/壳聚糖复合膜有很好的相容性。结果表明:随着肉桂醛浓度的增加,膜的透光率和抗拉强度减小,当肉桂醛浓度为0.3%时,膜的水蒸气透过系数最小,为1.15×10-13 g/(cm·s·Pa),当肉桂醛浓度为0.4%时,膜的厚度和氧气透过率最小,氧气透过率为1.1×10-5 cm3/(m2·d·Pa),当肉桂醛浓度为0.5%时,膜的断裂伸长率最大,为57.5%,膜的抑菌效力随着肉桂醛浓度的增大而显著增大。该研究可为肉桂醛/浓缩乳清蛋白/壳聚糖复合抗菌膜的生产工艺参数的优化提供新的参考。     

添加单宁对明胶可食膜性质的影响

如何提高明胶膜的机械性能和阻隔性能,一直以来是可食膜研究领域的重要内容。本文以不同剂量(0 mg/g、10 mg/g、20 mg/g、30 mg/g和40 mg/g)单宁添加于明胶液并以浇注法成膜,然后对膜的理化性质进行分析。研究结果发现单宁有效提高了明胶膜的拉伸强度,但降低了其断裂伸长率;当单宁添加量为30 mg/g(明胶干基)时,其拉伸强度最大(22.10 MPa),断裂延伸率最小(40.12%)。与对照膜相比,单宁的添加降低了复合膜水溶性,水蒸气透过率和氧气透过率。在单宁含量添加范围内,水蒸气透过性最低为1.49×10-11 g/(Pa·s·m);水溶性最低为27.76%,氧气透过率最低为21.63 meg/kg。同时,DSC分析表明单宁提高了明胶膜的热稳定性。FT-IR图谱表明单宁与明胶之间发生了以氢键和疏水键为主的物理交联作用。所以,单宁-明胶复合膜在食品包装方面具有潜在的开发价值。     

茶多糖对海藻酸钠—淀粉—茶末复合膜性能的影响

目的:开发绿色环保海藻酸钠—淀粉—茶末复合膜。方法:向海藻酸钠—淀粉—茶末复合膜中添加不同质量分数的茶多糖,探究其对复合膜全红外阻隔率、色差、水溶性、水蒸气透过系数、力学性能、厚度、含水率、自由基清除率、抑菌性等性能的影响。结果:茶多糖和海藻酸钠有很强的相互作用。当茶多糖质量分数为5.00%时,复合膜拉伸强度最大,为9.71 MPa;断裂伸长率最大,为25.42%,水蒸气透过系数最小,为2.38×10^-9 g·mm/(cm²·d·Pa),此时其抑菌性能最好。复合膜的抗氧化性随茶多糖添加量的增加而增加,最高可达85.49%。结论:茶多糖对复合膜理化性质及抑菌抗氧化性能均有一定影响。当茶多糖质量分数为5.00%时,复合膜具有最佳的力学性能、阻湿性能及抑菌性能。     

超声波处理对蜂胶/纳米SiO_2复合膜性能的影响

以拉伸强度(TS)、断裂伸长率(E)、透光率(T)、溶解度(S)、水蒸气透过性(WVP)和氧气透过性(OP)等为品质指标,研究超声波功率和处理时间对蜂胶/纳米SiO_2复合膜品质的影响。结果表明,超声波处理能显著改善复合膜的性能。在试验范围,当超声波功率200 W,处理时间15 min时,膜的性能最佳,TS为13.00 MPa,E为3.99%,T为89.00%,S为33.58%,WVP为3.92 g/cm·s·Pa,OP为1.13 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)。     

微纤化纤维素-谷朊粉复合膜制备和性能研究

以谷朊粉作为基础成膜物质,添加不同质量分数(0%~10%)的微纤化纤维素(MFC)制备复合膜,并对其理化性质进行分析。结果表明:随着MFC添加量的增大,复合膜的厚度有所增加而透光性降低;机械性能得到改善,10%的MFC添加导致膜拉伸强度(TS)提高了9.2 MPa,而断裂延伸率(E)降低了55.02%;同时,膜的阻隔性能得到提高,10%的MFC添加量造成膜的水溶性降低了9.93%,水蒸气透过性(WVP)由最初的3.75×10~(-6) g·m/Pa·s·m~2降低到1.05×10~(-6) g·m/Pa·s·m~2,氧气透过率由49.8 meq/kg降低到34.9 meq/kg。此外,扫描电子显微镜(SEM)观察复合膜的微观结构发现随着MFC的加入,膜的微观结构变得多孔粗糙,断面不平整;另外,差示扫描量热仪(DSC)分析表明MFC提高了复合膜的热稳定性。MFC可作为一种有效的强化方法应用于谷朊粉基质膜的改良。     

微波-超声波协同作用对大豆分离蛋白-壳聚糖复合膜性能的影响

本文利用微波-超声波协同作用对大豆分离蛋白-壳聚糖复合膜膜液进行处理,采用浇铸-蒸发方法制备了复合膜。研究了不同微波功率对复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过系数、气体透过率和透光率的影响,此外还进行了红外光谱和扫描电镜分析。结果表明,当微波功率为500 W时,复合膜的抗拉强度(TS)达到最大值21.98±0.54 MPa,其断裂伸长率(E)达到最小值13.48±0.01%;当功率为400 W时,其水蒸气透过系数(WVP)达到最小值为0.61±0.05×10-12 g/(cm·s·Pa),氧气透过率(OP)达到最小值为1.95±0.02×10-5 cm3/(m2·d·Pa);当功率为300 W时,二氧化碳透过率(CO2P)达到最小值1.58±0.12×10-5 cm3/(m2·d·Pa);通过红外光谱分析结果表明,复合膜机械性能及阻隔性能得到了改善,其原因可能是大豆分离蛋白和壳聚糖分子之间产生了氢键或共价键。本文研究结果可以为大豆分离蛋白-壳聚糖复合膜的实际应用提供理论依据。     

不同增塑剂对结冷胶薄膜性能的影响

为开发新型食品包装材料，以结冷胶为成膜基质，以甘油、丙二醇和聚乙二醇400为增塑剂，采用流延法来制备生物可降解包装薄膜，研究膜的微观结构、热稳定性、力学性能、透光性能、水蒸气及氧气透过率。采用红外光谱、X-射线衍射和电镜扫描对3种增塑剂与结冷胶之间的相容性进行分析。结果表明：以甘油为增塑剂，成膜性能最佳，丙二醇次之。热重分析表明，3种基膜在0～100℃表现出良好、均一的热稳定性，热稳定性依次为：丙二醇、甘油、聚乙二醇400。物理学性能测试分析表明，3种增塑剂的添加均会提高基膜的厚度、断裂延伸率、抗拉强度、水蒸气和氧气透过率，降低膜的透光性能。采用甘油添加量为40%(质量分数，结冷胶基)来制备薄膜时，抗拉强度最大为32.46 MPa,断裂延伸率最大为8.33%,氧气透过率最大为2.11 cm³·mm/(m²·d·atm),水蒸气透过率最大为2.45×10^-10 g/(m·s·Pa),透光率最大为91.8%,满足包装薄膜的性能需求，为新型可降解包装膜的制备及应用提供理论基础。     

卡拉胶植物淀粉复合膜制备及其相关性能研究

采用木薯醋酸酯淀粉、玉米淀粉和卡拉胶复配制备复合膜材料。在分别研究三种单一成分的浓度-粘度-温度关系、溶解度、膨胀率等性能基础上,选择了成膜性较好的三种配比5∶3∶2,2∶6∶2和1∶7∶2(醋酸酯淀粉:玉米淀粉:卡拉胶),进一步分析了三种膜的透光率、水蒸气透过率和吸湿率等性能。结果表明1号膜(5∶3∶2)醋酸酯淀粉含量高,膜的抗拉强度和断裂伸展率最大,分别为5.13 MPa和6.0%,当卡拉胶比例一定的条件下醋酸酯淀粉对膜的水蒸气透过性和吸湿性影响显著,而对透光率影响不大,醋酸酯淀粉含量高的1号膜的吸湿增重、水蒸气透过系数和透光率分别为40.16%,0.49 g·mm/m~2·h·k Pa和44.5%(450 nm),而3号膜则分别为21.39%,0.34 g·mm/m~2·h·k Pa和34.80%(450 nm)。综上,醋酸酯淀粉和卡拉胶是影响膜各项性能的关键成分。     

结冷胶-沙蒿胶-蓝莓花青素可食性膜的制备及其性能分析

利用蓝莓花青素对pH值的指示作用制备智能包装膜,以期解决食品保鲜过程中新鲜度的检测难题。以结冷胶、沙蒿胶和蓝莓花青素为主要原料,采用流延法制备智能指示膜,研究膜的色差、机械性能、水溶性、水蒸气透过率以及微观结构等分析其性能。结果表明,红外扫描和电镜分析表明沙蒿胶与结冷胶及蓝莓花青素之间具有良好的相容性;沙蒿胶能够提高结冷胶/沙蒿胶-蓝莓花青素膜的厚度、膜的断裂延伸率、水蒸气透过率,降低膜的抗拉伸强度和水溶性;结冷胶/沙蒿胶复配比8∶2(质量比)时,花青素膜的断裂延伸率最大为47.36%,水蒸气透过率为7.643×10^-6 g·m/(d·Pa·m^2),抗拉强度22.08 MPa,复配比4∶6(质量比)的膜厚度达到0.079 mm;复合膜对pH值的指示作用显著,可作为pH指示膜。本研究为新型食品保鲜智能指示膜的应用提供理论基础。     

绿豆皮纳米纤维素对浓缩乳清蛋白可食膜性能的影响

以绿豆皮纤维素为原料,采用硫酸水解法制备绿豆皮纳米纤维素并将其应用到浓缩乳清蛋白可食膜中,研究了绿豆皮纳米纤维素的微观形貌、结晶结构以及绿豆皮纳米纤维素添加量对浓缩乳清蛋白膜抗拉强度、断裂伸长率、氧气透过率、水蒸气透过系数、透光率及微观结构的影响。结果表明:绿豆皮纳米纤维素为棒状结构,长度约为100~200 nm,直径约为10~20 nm,且保持典型的纤维素Ⅰ型结构,结晶度较高;绿豆皮纳米纤维素与浓缩乳清蛋白有很好的相容性;当绿豆皮纳米纤维素添加量为1%时,膜的水蒸气透过系数达到最小值,为2.67×10-13 g/(cm·s·Pa);膜的透光率达到最大值,为39.31%;此时膜表面较为平整均匀。当绿豆皮纳米纤维素添加量为2%时,膜的抗拉强度最大为1.41 MPa,此时断裂伸长率为139.8%;膜的氧气透过率达到最小值,为1.8×10-5cm3/(m2·d·Pa)。绿豆皮纳米纤维素的添加能够有效的提高浓缩乳清蛋白膜的性能。     

交联体系对海藻酸钠/印度树胶复合膜性能的影响

为探究交联体系对海藻酸钠/印度树胶复合膜性能的影响,本文选取氯化钙-柠檬酸、氯化钙-乳酸、氯化钙-苹果酸三种不同的Ca2+-H+交联体系,以力学性能、水蒸气透过率及水溶性为指标进行评价;同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜技术(SEM)进行微观结构表征。结果表明,选用氯化钙-柠檬酸交联体系,Ca2+浓度为1.5%,H+浓度为1.0%,交联时间为5 min时,拉伸强度为34.11 MPa,断裂伸长率为15.27%,水蒸气透过率为6.99×10-11 g/(m·s·Pa),水溶性为6.41%,海藻酸钠/印度树胶复合膜综合性能最佳。此外,傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜也表明氯化钙-柠檬酸交联体系形成的交联膜微观结构紧密、均匀、交联度高。本研究成功制备了一种新型复合膜,为其在食品包装领域的应用提供理论依据。     

柚子皮基香芹酚抗菌膜的制备及性能

为使柚子皮基膜获得抗菌活性,向其中添加香芹酚,通过流延法制备柚子皮基抗菌膜,研究香芹酚质量分 数对膜的颜色、透光率、微观结构、水蒸气透过系数、力学性能和抗菌活性等的影响。结果表明：随着香芹酚质量 分数的增加,柚子皮基抗菌膜的颜色逐渐偏黄;透光率、水蒸气透过系数和抗拉强度降低;而厚度、断裂伸长率和 抗菌活性增加。综合分析结果可知,香芹酚质量分数为1.0%时的柚子皮基抗菌膜具有相对较好的综合性能,此时其 膜厚度为（0.125±0.021）mm、抗拉强度为（12.53±0.72）MPa、断裂伸长率为（16.29±0.60）%、水蒸气透过系 数为（4.06±0.25）×10－12 g·cm/（cm2·s·Pa）、透光率为（49.97±0.38）%、对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的 抑菌圈面积分别达到（377.62±19.63）mm2和（506.82±11.28）mm2。研究结果可为柚子皮基香芹酚抗菌膜的实际 应用提供理论依据。     

有机蒙脱土对热塑性氧化淀粉膜性能影响

以不同有机蒙脱土为增强剂,采用熔融挤出流延制膜工艺,研究不同有机蒙脱土对淀粉膜性能影响。结果表明,有机蒙脱土可有效提高淀粉膜拉伸强度和断裂伸长率、增加膜透明度、并降低膜的水蒸气透过率和水溶性。添加不同有机蒙脱土对膜性能有不同影响,DK_1和DK_5蒙脱土可有效提高膜断裂伸长率,DK_4蒙脱土可明显提高膜拉伸强度,DK_3蒙脱土可提高膜透明度,DK_2蒙脱土可有效降低膜的水蒸气透过率。     

玉米淀粉/蛋壳粉复合膜的制备及性能分析

以玉米淀粉（corn starch,CS）和蛋壳粉（eggshell powder,ESP）为主要成膜基材制备CS/ESP复合膜。研究CS质量浓度、ESP添加量、丙三醇（glycerol,Gly）添加量3 个因素对CS/ESP膜抗拉强度（tensile strength,TS）、断裂伸长率（elongation at break,EB）、水蒸气透过系数（water vapour permeability,WVP）和氧气透过率（oxygen permeability,OP）的影响。在此基础上采用主成分分析法对膜性能进行综合评价,并通过响应面法优化试验得到CS/ESP膜制备的最佳工艺参数,具体如下：CS质量浓度4.9 g/100 mL、Gly添加量49%（m/m）、ESP添加量1.9%（m/m）,对应CS/ESP膜的TS、EB、WVP和OP分别为4.97 MPa、109.12%、1.31×10－12 g/（cm·s·Pa）和1.19×10－5 cm3/（m2·d·Pa）。傅里叶变换红外光谱分析表明ESP和CS具有较好的相容性。X射线衍射和热重分析结果表明ESP的添加提高了CS/ESP膜的结晶度和热稳定性。扫描电子显微镜分析表明CS/ESP膜具有光滑的表面和断面形貌,没有明显的突起和腔。     

酸解淀粉/PBAT复合膜的制备及其性能研究

为了提高淀粉基复合膜的力学性能和阻水性能,以酸解淀粉和聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）为主要成膜基材,通过挤出吹塑法制备了酸解淀粉/PBAT复合膜,研究了淀粉/PBAT比例对复合膜结构、力学性能和阻隔性能等的影响。结果表明,随着PBAT含量的增加,淀粉/PBAT共混物的流动性增强,模量与复合黏度降低,淀粉与PBAT之间的氢键作用减弱。添加PBAT可显著提高淀粉膜的力学性能和阻隔性能,复合膜纵向最大拉伸强度和断裂伸长率分别为7.86 MPa和532.67%,最低水蒸气和氧气透过系数分别为3.74×10?11 g?m?1?s?1?Pa?1和5.77×10?15 cm2?s?1?Pa?1。