硼砂协同纳米SiO2、TiO2交联改性PVA基膜材料及其透湿和抑菌性分析

为提高聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,PVA）基涂膜保鲜材料的阻湿性能,以水蒸气透过系数（water vapor permeability,WVP）为响应值,采用响应面法研究硼砂协同纳米SiO2、TiO2交联改性PVA基膜材料对WVP的影响。结果表明：硼砂协同纳米SiO2、纳米TiO2交联改性PVA能显著降低PVA基膜材料的WVP（P＜0.05）,硼砂与纳米SiO2及TiO2添加量对WVP有显著的交互作用（P＜0.05）;以膜材料WVP最低为响应值,优化成膜工艺条件为纳米SiO2添加量0.033 g/100 mL、纳米TiO2添加量0.042 g/100 mL、硼砂添加量0.032 g/100 mL,此条件下WVP为（9.729±0.074）mg/（m·d·kPa）,比PVA单膜降低了44.68%。优化的PVA基复合膜抑菌性提高,可以使大肠杆菌菌落总数降低1 个数量级。     

无机纳米粒子增强大豆蛋白膜功能特性的比较

大豆分离蛋白作为完全可降解性的生物聚合物,无抗菌性、机械性能及阻隔性能差限制了其在包装领域中的应用,该研究通过将纳米ZnO和纳米TiO2分别加入大豆分离蛋白（Soy Protein Isolate,SPI）中制备SPI/纳米ZnO复合膜和SPI/纳米TiO2复合膜,并对复合膜的包装特性进行比较,确定一种更有利于提升大豆分离蛋白基薄膜相关性能的纳米材料。分析结果表明：纳米ZnO在SPI膜液中的分散性优于纳米TiO2在SPI膜液中的分散性,纳米ZnO和大豆蛋白的相容性更好,且成膜后能更好的发挥协同作用,SPI/纳米ZnO复合膜较SPI/纳米TiO2复合膜的机械性能、阻隔性能和抗菌性能更为突出（P<0.05）。纳米ZnO和大豆蛋白以3%的质量比制备复合膜时,SPI/纳米ZnO（SZ3）复合膜相比较于SPI膜,拉伸强度从6.64 MPa升至18.33 MPa,水蒸气透过率从 20.63×10-2 g•mm/(m2•h•kPa)降至2.94×10-2 g•mm/(m2•h•kPa),氧气透过率从3.32×10-5 g•m/(m2•d•kPa)降至1.54×10-5 g•m/(m2•d•kPa)。此外,复合膜对大肠杆菌和短小芽孢杆菌表现出优异的抗菌性能,抑菌性随着纳米粒子的添加呈上升趋势,在活性包装应用中具有极大潜力。以上研究结果将为大豆蛋白基薄膜的未来应用提供理论参考。     

纳米Fe~(3+)-TiO_2改性聚乙烯醇基紫胶复合涂膜材料工艺优化

以新型纳米Fe3+-TiO2、紫胶、琥珀酸单甘油酯(succinylated monoglycerides,SMG)添加量为影响因素,对乳化紫胶聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)溶液体系改性,以成膜透湿率为指标,通过响应面试验方法优化复合膜制备工艺,并对复合膜抑菌性能进行研究。结果表明:紫胶协同纳米Fe3+-TiO2交联改性PVA能显著降低PVA基膜材料的透湿率(P0.05);复合膜中紫胶添加量与纳米Fe3+-TiO2及SMG添加量对成膜透湿率有显著的交互作用(P0.05);以复合膜透湿率为指标的回归优化结果:纳米Fe3+-TiO2添加量9.18 mg/100 m L、紫胶添加量1.33 g/100 m L、SMG添加量0.92 g/100 m L,此时成膜透湿率为(392.43±8.37)g/(m2·24 h),比PVA单膜降低了60%以上;复合膜在可见光催化反应180 min后,与PVA单膜相比,沙门氏菌和李斯特菌的活菌数量分别降低1.8(lg(CFU/m L))和1.6(lg(CFU/m L)),说明纳米Fe3+-TiO2改性PVA基紫胶复合涂膜材料能赋予其可见光催化靶向抑菌性能。     

超声波制备纳米SiO2-马铃薯淀粉复合膜性能优化及结构表征

为提高纳米SiO2在马铃薯淀粉膜中的分散性以增强纳米复合膜的包装保鲜性能,通过2?次超声波处理制备纳米SiO2-马铃薯淀粉复合膜,以马铃薯淀粉用量、甘油用量、纳米SiO2用量为考察因素,对纳米复合膜的性能进行正交试验优化,对其进行微观结构表征,以及对采后双孢蘑菇进行包装保鲜实验。结果表明,超声波使纳米SiO2较均匀地分散在马铃薯淀粉膜中,且适合超声波合成纳米复合膜的最佳膜液配比为马铃薯淀粉用量3.5?g/100?mL、甘油用量3?g/100?mL、纳米SiO2?用量0.3?g/100?mL。X-射线衍射光谱与傅里叶变换红外光谱分析证实超声波合成法使纳米SiO2与马铃薯淀粉分子间形成较强的氢键;紫外光谱分析表明超声波合成的纳米复合膜具有较好的抗紫外光作用。此外,超声波合成的纳米复合膜包装保鲜性能得到增强,其透水率、透氧率、水溶性较普通合成的纳米复合膜分别降低了30.22%、71.16%、39.61%,拉伸强度提高了17.82%,可较好地控制双孢蘑菇贮藏过程中活性氧的代谢,延长其货架期。     

纳米TiO2对壳聚糖复合膜性能的研究及保鲜应用

壳聚糖复合膜中添加不同量的纳米TiO2,检测壳聚糖复合膜的透O2性、透CO2性、透水性、透光性及机械性能,并将优化膜应用于嫩姜保鲜。结果表明:当纳米TiO2添加量为0.03g时,壳聚糖纳米TiO2复合膜比单纯壳聚糖膜透O2系数提高了32.2%、透CO2系数降低了15.4%、透水率降低了66.4%;壳聚糖膜的透光率随着纳米TiO2添加量的增加而降低,但在纳米TiO2添加量为0.03g时,此壳聚糖复合膜的透光率在紫外光区10～400nm波长下达到最大。优化膜的机械性能比空白膜的有所提高,抗拉强度提高了13.99%,断裂伸长率提高了50%。将优化膜应用于嫩姜保鲜,其失水率比不做任何处理的嫩姜降低了38%,VC提高了23%,有效地延长了嫩姜的保鲜时间。     

蜂胶/纳米SiO2复合膜的制备和性能研究

以明胶为基材,添加适量的蜂胶和纳米SiO2制备分散均匀的蜂胶/纳米SiO2复合膜。采用单因素实验分别研究了明胶、蜂胶和纳米SiO2添加量对复合膜拉伸强度、断裂伸长率、透光率、水蒸气透过性、氧气透过性和二氧化碳透过性的影响,对实验结果进行多指标主成分分析。获得膜综合性能优良的组合因素与水平为:明胶添加量2g/100mL,蜂胶添加量1.5g/100mL,纳米SiO2添加量0.03g/100mL。     

超声辅助提高大豆蛋白纳米复合膜包装性能及其保鲜应用

本实验选取大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、纳米纤维素(nanocellulose,NCC)为主要原料制备纳米复合膜,以复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、氧气透过率、二氧化碳透过率及透光率为评价指标,通过单因素试验得出制膜的最佳工艺为:SPI添加量3.0%,PVA添加量与NCC添加量比例1∶2、超声功率40 W、超声时间20 min。超声温度60℃。结果表明:经超声处理的纳米复合膜具有良好的包装性能;且由X射线衍射、扫描电子显微镜以及接触角分析可知,与纯SPI膜和未经超声处理的SPI/PVA/NCC复合膜相比,经超声处理的SPI/PVA/NCC复合膜表面更为平整,内部网状结构更加致密,且具有疏水性;将其应用于圣女果保鲜中,可更有效保持圣女果的硬度、水分、可溶性固形物质量分数以及VC含量,延长其货架期,说明其作为一种包装性能优良的大豆蛋白纳米复合膜在果蔬保鲜方面具有潜在的应用前景。     

纳米SiO2壳聚糖复合膜保鲜草莓的研究

优化壳聚糖纳米SiO2复合膜透CO2性,并将其应用于草莓保鲜实验.结果表明,壳聚糖复合膜最佳配方为:壳聚糖含量2 g,纳米TiO2含量0.07g,冰乙酸含量1.4mL,且透CO2量达到最低为0.0909g/d;优化膜处理的草莓常温下贮藏6d后,腐烂指数比空白组降低了5.1%;低温4℃下贮藏11 d后,腐烂指数比空白组降...     

纳米SiO_2壳聚糖复合膜保鲜草莓的研究

优化壳聚糖纳米SiO2复合膜透CO2性,并将其应用于草莓保鲜实验。结果表明,壳聚糖复合膜最佳配方为：壳聚糖含量2 g,纳米TiO2含量0.07 g,冰乙酸含量1.4 mL,且透CO2量达到最低为0.0909 g/d;优化膜处理的草莓常温下贮藏6 d后,腐烂指数比空白组降低了5.1%;低温4℃下贮藏11 d后,腐烂指数比空白组降低了23.9%。这证明,优化膜处理可有效延长草莓室温、低温下的贮藏保鲜时间。     

柠檬醛/纳米SiO_2交联改性PVA复合材料阻水性能和结构研究

本研究采用柠檬醛和纳米SiO_2交联改性聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)膜材料,以提高PVA膜材料的阻水性,并对改性膜材料的结构进行表征。结果表明,柠檬醛和纳米SiO_2能显著(P0.05)降低PVA膜材料的成膜溶胀率及水蒸气透过率,当柠檬醛和纳米SiO_2的添加量分别为3.93 mL/100 mL、0.62 g/100 mL时,PVA膜材料水蒸气透过率最低,为(768.73±20.51) g/(m~2·d)。采用水接触角、扫描电镜、红外光谱和X射线衍射等对膜的结构进行表征,结果表明,在上述添加条件下,柠檬醛和纳米SiO_2通过化学交联法可以均匀的填充在PVA膜材料中,降低其水接触角并改变其结构和结晶性能,从而显著提高复合膜材料的阻水性能。     

紫外照射下聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯/纳米复合膜的性能和纳米成分的迁移

为探究紫外光（ultraviolet,UV）照射对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（poly (butyleneadipate-co-terephthalate),PBAT）的影响,本实验研究了PBAT/纳米ZnO和PBAT/纳米TiO2复合膜的性能及纳米成分在UV照射前后向3 g/100 mL乙酸溶液迁移的情况,并通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射表征并分析变化原因。结果表明,未经UV照射时,两种纳米颗粒的加入对复合膜阻隔性的影响较小,纳米ZnO使复合膜的拉伸强度下降22.88%～40.99%,断裂伸长率下降至纯PBAT的86.07%～90.98%,最大迁移量为11.82 mg/kg。纳米TiO2的加入对复合膜的拉伸强度影响较小,断裂伸长率下降至纯PBAT的73.48%～87.18%,未检测到其迁出（方法检出限为0.009 mg/kg）。随UV照射时间延长,复合膜的断裂伸长率和拉伸强度均逐渐降低,但相同照射时间下,PBAT/纳米ZnO力学性能的下降程度低于纯PBAT和PBAT/纳米TiO2。在UV照射2 d后,复合膜的透氧系数显著增大（P＜0.05）,透湿系数变化较小;纳米ZnO的最大迁移量为16.66 mg/kg,而仍未检测到纳米TiO2迁出;且复合膜酯键断裂,结晶度降低,表面变得粗糙,产生破裂的孔洞。综上,UV照射破坏了PBAT纳米复合膜的结构,使其性能降低,纳米ZnO可在一定程度上抑制复合膜力学性能的下降,但其迁移量会逐渐增加。     

抗菌性无定型纳米二氧化钛/聚乳酸膜的制备及表征

溶胶-凝胶法水解异丙醇钛制备纳米二氧化钛（TiO2）溶液,进行粒径优化及表征。紫外光谱、红外光谱、X射线衍射、粒径测试结果表明制备的纳米TiO2为较高可见光利用率的无定型纳米粒子。采用溶液共混法制备聚乳酸/纳米二氧化钛（polylactic acid/nano-TiO2,PLA/nano-TiO2）复合膜,研究不同纳米TiO2质量分数对PLA/nano-TiO2复合膜的性质影响。结果表明,PLA/nano-TiO2复合膜中纳米TiO2质量分数为0.6%时拉伸强度达到最大值,为63.3 MPa,此时断裂伸长率最小,为2.3%。PLA/nano-TiO2复合膜接触角均低于纯PLA膜,从78.40°减小到72.83°;PLA/nano-TiO2复合膜的吸水率显著高于纯PLA膜,从0.56%提高为1.48%;PLA/nano-TiO2复合膜水蒸气透过率比纯PLA膜高,从3.46×10－8（g·m）/（m2·h·Pa）提高到4.66×10－8（g·m）/（m2·h·Pa）。由PLA/nano-TiO2复合膜的抑菌性实验可知,添加纳米TiO2的复合膜在紫外光照下有明显的抑菌效果。     

响应面法优化纳米SiOx /蛋清蛋白复合膜的制备工艺

以蛋清蛋白为原料,固定纳米SiOx的添加量,用流延法制备分散均匀的纳米级复合膜。采用单因素试验和响应面分析法,优化了复合膜的制备工艺。以蛋清蛋白添加量、增塑剂添加量、增强剂添加量和交联剂添加量为试验因素,以拉伸强度、断裂伸长率及水蒸气透过系数为响应值,建立了拉伸强度、断裂伸长率及水蒸气透过系数的回归模型,优化的工艺条件为蛋清蛋白添加量8g/100mL、增塑剂添加量3.09g/100mL、增强剂添加量0.55g/100mL、交联剂添加量0.71g/100mL,在此条件下复合膜各性能的预测值分别为3.569MPa、59.784%、5.367g·mm/(m2·d·kPa),验证值为(3.492±0.183)MPa、(58.300±2.415)%、(5.570±0.077)g·mm/(m2·d·kPa),与之接近,优化结果可靠。     

大豆蛋白基明胶复合膜性能稳定性分析

以大豆蛋白和明胶为主要原料,采用戊二醛溶液交联方式和戊二醛饱和蒸汽交联制备大豆蛋白基明胶复合膜,通过对两种交联方式制备的复合膜机械性能稳定性和降解性测定,比较分析戊二醛不同交联方式对复合膜机械性能稳定性、降解性及微观结构影响。结果表明,在3个月贮藏期内,戊二醛溶液交联改性、蒸汽交联改性处理复合膜拉伸强度稳定性提高了20.58%、38.51%,延伸率稳定性提高了31.71%、54.49%,水蒸气透过系数稳定性提高了31.74%、52.19%,透氧率稳定性提高了0.24%、18.01%,降解实验中降解速率分别为未经改性处理大豆蛋白基明胶复合膜溶液交联改性处理复合膜蒸汽交联改性处理复合膜。同时,蒸汽交联复合膜表面及拉伸断面形成结构致密的三维立体网络结构。因此,戊二醛蒸汽交联制备的大豆蛋白基明胶复合膜机械稳定性能及微观结构均优于戊二醛溶液交联改性处理复合膜。     

Structural and functional properties of soy protein isolate and cod gelatin blend films

The structure-function relationship of composite films obtained from soybean-protein isolate (SPI) and cod gelatin was studied. Films with different ratios of SPI:gelatin (0, 25, 50, 75, 100% [w/w]) and plasticized by a mixture of glycerol and sorbitol were prepared by casting. Regardless of the soybean-protein concentration, the thickness and water-vapor permeability of the composite films diminished significantly as compared to pure-gelatin films. The formulation containing 25% SPI: 75% cod-skin gelatin had the maximum force at the breaking point, which was 1.8-fold and 2.8-fold greater than those of 100% gelatin and 100% SPI films, respectively. Moreover, this formulation offered high percent-deformation values lower than those of gelatin but higher than all other films containing SPI-, and the same relatively low water-vapor permeability as the 100% SPI film. While all the films exhibited high water solubility, a slight reduction in film solubility and soluble protein was observed with increasing SPI concentration. Differential-scanning calorimetry analyses revealed that gelatin was completely denatured in all films, while soy proteins largely maintained their native conformation. Analysis by fourier-transform–infrared spectroscopy revealed that the presence of 25% SPI produced gelatin conformational changes, self-aggregation of gelatin chains, and intermolecular associations via CO bonds between gelatin and SPI proteins. All films were translucent in appearance, but the yellowish color increased with increasing proportions of the soybean proteins.     

淀粉醛强化大豆分离蛋白/槲皮素复合膜制备及性能研究

目的 探究淀粉醛(dialdehyde starch,DAS)对大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)/槲皮素(quercetin,QR)复合膜特性的影响。方法 以青稞淀粉为原料,通过高碘酸钠氧化制备了DAS,以SPI为基质,以DAS和QR为添加物,以拉伸强度、水分阻隔性能、抗氧化性能为指标进行单因素试验,通过响应面优化试验筛选出DAS强化的SPI/QR复合膜最佳制备条件后,对复合膜的微观结构进行表征,并对其物理学性能进行测试。结果 DAS强化的SPI/QR复合膜最佳制备条件为每100 mL蒸馏水中添加SPI 6.00 g、pH为8、DAS 5%、QR 4%、DES 25%(DAS、QR、DES以SPI质量计)。在此条件下,薄膜的拉伸强度为(7.37±0.39) MPa、水蒸气透过系数为(3.54±0.29)×10^-11 g/(m·s·Pa)、抗氧化活性为(70.88±0.40)%。结构表征结果表明, DAS的添加使得该复合膜分子间形成了共价亚胺键,表面结构及横断面结构更加致密。此外,该复合膜具有较好的热稳定性、紫外阻隔性、疏水性。结论 D...     

Mechanical and barrier properties of biodegradable soy protein isolate-based films coated with polylactic acid

Polylactic acid (PLA)-coated soy protein isolate (SPI) films were prepared by dipping SPI film into PLA solution. The effects of coating on improvements in mechanical and water barrier properties of the film were tested by measuring selected film properties such as tensile strength (TS), elongation at break (E), water vapor permeability (WVP), and water solubility (WS). TS of SPI films increased from 2.8±0.3 up to 17.4±2.1 MPa, depending on the PLA concentration of the coating solution, without sacrificing the film's extensibility. In contrast, the extensibility of SPI film coated with solution containing more than 2 g PLA/100 ml solvent, increased. WVP of PLA-coated SPI films decreased from 20 to 60 fold, depending on the concentration of PLA coating solution. Water resistance of SPI films was greatly improved as demonstrated by the dramatic decrease in WS for PLA-coated films. The improvement in water barrier properties was mainly attributed to the hydrophobicity of PLA.     

改性处理对大豆分离蛋白/壳聚糖/黑木耳多糖复合膜性质的影响

利用超声波、微波、紫外光及其协同改性制备大豆分离蛋白、壳聚糖、黑木耳多糖复合膜,研究不同改性方法对膜性质影响。结果表明：超声波、微波、紫外光改性处理可改善膜的机械性能、阻隔性能,其中超声波微波协同改性作用最明显,膜的抗拉强度和断裂伸长率达到最大值（21.67 MPa和78.02%）;水蒸气透过系数和氧气透过率达到最小值（1.34×10－12 g/（cm·s·Pa）、0.47×10－2 g/（m2·d））。超声波微波协同改性亦可显著增加膜的亮度和白度,提高膜的透光率。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和热重分析对复合膜进行表征,表明经过超声波、微波、紫外光改性处理加强了膜分子间氢键作用,形成致密、稳定的网络结构,提高了复合膜热稳定性。