鱼皮胶原纤维-淀粉复合膜的制备及性能研究

为明确鱼皮胶原纤维尺寸及其添加量对鱼皮胶原纤维-淀粉复合膜性能的影响,本研究利用醋酸预处理鱼皮(3、6、9、12 h)获得了不同尺寸的胶原纤维(CF3、CF6、CF9、CF12),考察了不同类型胶原纤维及其添加量对共混膜性能的影响。采用傅里叶红外光谱技术、差示扫描量热法及扫描电子显微镜对复合膜进行结构表征。结果表明:添加鱼皮胶原纤维后,复合膜的断裂伸长率和水蒸气透过系数均增加,溶解性降低;当CF3和CF6添加量分别为7.5%和10%时能增强复合膜的抗拉强度,而且以10% CF6制备的复合膜抗拉强度性能最好,添加CF9和CF12时,复合膜的抗拉强度呈降低现象。对添加10% CF6制备的复合膜和纯淀粉膜进行表征,发现胶原纤维与淀粉相容性良好,在成膜过程中,胶原纤维交错在淀粉膜中,两者之间形成了氢键,但复合膜的热稳定性下降。     

羟基磷灰石/聚丙烯腈光接枝复合膜的制备与表征

本文旨在通过紫外光接枝法改善复合材料中羟基磷灰石与聚丙烯腈间的界面结合性。采用丙烯酸对羟基磷灰石进行表面改性,且经紫外光引发含有不饱和双键的改性羟基磷灰石接枝到聚丙烯腈上而复合成膜,并与共混复合膜进行对比。采用红外光谱、扫描电镜和差热分析对改性羟基磷灰石和改性羟基磷灰石/聚丙烯腈复合膜进行表征。分析了复合膜的强力和吸附性能。改性羟基磷灰石在1631cm-1处出现的-C=O振动峰表明羟基磷灰石与丙烯酸发生酯化反应而实现表面改性。改性羟基磷灰石呈纳米级均匀地包埋于聚丙烯腈基质中。改性羟基磷灰石/聚丙烯腈光接枝复合膜的强力大于共混复合膜,吸附量略小于共混复合膜。     

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。     

基于静电相互作用的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜

为了提高胶原纤维膜的性能,基于聚丙烯酸钠的负电性与酸膨胀的胶原纤维的正电性,利用其静电相互 作用原理,采用质量分数为0.1%～1.0%的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜,评价了其对膜性能的影响。结果发现： 随着聚丙烯酸钠质量分数的增加,成膜液的Zeta电位有显著变化（P＜0.05）,表明其静电相互作用增强。加入 聚丙烯酸钠后,复合膜的拉伸强度逐渐增大,最高达到纯膜的1.50 倍;断裂延伸率、透光率和水蒸气透过率下 降,其中,水蒸气透过率最低为1.30×10－12 g/（cm·s·Pa）;膜热稳定性分析表明,复合膜降解温度提高, 膜厚无明显变化,扫描电子显微镜显示聚丙烯酸钠-胶原纤维复合膜更致密。当聚丙烯酸钠的质量分数为0.3% 时,复合膜的综合性能较佳,拉伸强度为37.60 MPa,断裂延伸率为14.20%,透光率为48.70%,水蒸气透过率为 1.30×10－12 g/（cm·s·Pa）。此外,红外分析也显示复合膜的构象发生了变化。静电相互作用导致了聚丙烯酸钠 与胶原蛋白的作用增强及其膜性能的变化,适宜的添加量可有效地改良胶原纤维膜的性能。     

胶原蛋白与壳聚糖复合膜的机械性能

以鮰鱼皮胶原蛋白与壳聚糖为原料制备可食用复合膜。通过正交试验考察胶原蛋白与壳聚糖的质量比、增塑剂种类及添加量、热处理温度及时间等工艺参数对可食用复合膜性能的影响。结果表明：胶原蛋白与壳聚糖质量比和热处理温度对拉伸强度影响较大;甘油添加量对复合膜断裂伸长率影响显著,而热处理时间对复合膜断裂伸长率有较小的影响。最佳机械性能复合膜制备工艺为：胶原蛋白与壳聚糖质量比为6∶4,甘油添加量（以总溶质计）20%、热处理温度为70 ℃、热处理时间为30 min。在此条件下,得到的复合膜表面光滑无气泡,拉伸强度为（21.98±0.33）MPa,断裂伸长率为（127.35±3.03）%。     

乳链菌肽对明胶-酪蛋白钙复合膜理化及抑菌特性的影响研究

本研究将不同浓度的乳链菌肽添加到明胶-酪蛋白钙中,开发出一系列可生物降解的乳链菌肽-明胶-酪蛋白钙抗菌复合膜,并对其力学特性、光学特性、表面形貌、抑菌活性和保鲜效果进行分析。结果表明:加入乳链菌肽后,成膜液中的乳链菌肽等成分物质与明胶相互作用,导致复合膜的宏观和微观性能均有不同程度改变。随着乳链菌肽浓度的提高,复合膜的厚度和断裂伸长率逐渐增大;外观颜色变深;抗拉强度、水溶性和水蒸气透过系数逐渐降低;复合膜透光率的降低,对光的阻隔性能逐渐增强;对常见致食品腐败菌(尤其是革兰氏阳性菌)有明显抑制作用,且逐渐增强;原子力显微镜观测其表面粗糙程度逐渐增大,对冷藏肉的保鲜效果越来越好。因此,乳链菌肽-明胶-酪蛋白钙复合膜的开发在食品包装和保鲜等方面表现出潜在的应用价值。     

鲢鱼皮明胶-海藻酸钠复合膜的制备与性能

鲢鱼皮明胶膜因具有安全性高和来源丰富等优点受到广泛关注。然而鲢鱼皮明胶膜的力学性能和阻隔性能 较差,若作为食品包装膜将会受到限制。为了改善鲢鱼皮明胶膜的性能,将海藻酸钠与鲢鱼皮明胶共混制成复合 膜。结果发现,制成的复合膜外观透亮,有阻隔紫外线和油脂的性质;当添加体积分数为20%的海藻酸钠时,复合 膜的水溶性和水蒸气透过率达到最小,抗拉强度达到最大。说明复合膜的阻隔性能和力学性能都优于鲢鱼皮明胶 膜。对膜的傅里叶变换红外光谱图和X射线衍射图进行分析,表明鲢鱼皮明胶和海藻酸钠存在较强的相互作用,这 可能是复合膜性能发生变化的主要原因。     

海藻酸钠对鱼皮明胶膜理化特性的影响

采用罗非鱼皮明胶与海藻酸钠混合制备可食性复合膜,研究海藻酸钠含量对复合膜理化性质的影响。结果显示：单一罗非鱼皮明胶具有良好的成膜能力,但是机械性能差,将海藻酸钠添加到明胶膜中得到的复合膜抗拉强度和断裂伸长率有明显改善,海藻酸钠添加量在40%时,抗拉强度达最大值6.6?MPa,相对于纯明胶膜（5.5?MPa）和纯海藻酸钠膜（4.6?MPa）分别增加20%和43%,断裂伸长率也在此时达到最大值120%,比纯明胶膜（64%）和纯海藻酸钠膜（88%）分别增加87.5%和26.7%。海藻酸钠水溶性和吸湿率分别高达100%和48.7%,经共混后复合膜的水溶性降低至55%以下,吸湿率介于25%～40%之间,有较大的改善。流变学特性和X射线衍射分析结果表明：明胶和海藻酸钠具有良好的相容性,二者共混可制得性质稳定的复合膜,海藻酸钠与明胶的复合膜液为非牛顿流体,黏度和增稠能力较单一明胶膜有所增加。     

Preparation and mechanical properties of rice bran protein composite films containing gelatin or red algae

Edible films have been applied to food packaging. To examine a new edible film source from underutilized food processing byproducts, rice bran protein (RBP) was isolated from rice bran oil residues and the RBP films were prepared. The suitable plasticizer for the preparation of the RBP film was fructose, and the tensile strength (TS) and elongation at break of the RBP film were 0.94 MPa and 25.54%, respectively. Therefore, to improve the poor mechanical properties of the RBP film, red algae or gelatin was added to the film-forming solution for preparing a composite film. Among the RBP composite films, the 4% RBP/4% gelatin composite film was the most desirable with regard to the physical property of films, having the highest TS of 28.42 MPa. These results suggest that the RBP/gelatin blend film can be applicable in food packaging.     

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。     

纤维素微纤丝改性方式对胶原纤维复合膜性能的影响

利用金属-多酚网络（metal-polyphenol network，MPN）和不同程度羧基化改性制备的纤维素微纤丝（cellulose microfibrils，CMF）与胶原纤维（collagen fiber，CF）共混制成复合膜，探究CMF改性方式对复合膜性能的影响。结果表明：MPN改性的CMF能使复合膜抗氧化性能提高51.49%，断裂延伸率和阻光性也有显著提高；MPN和高含量羧甲基共同改性的CMF能最大程度降低MPN对复合膜机械强度的影响；MPN和高含量羧乙基共同改性的CMF能使复合膜对水蒸气和氧气的阻隔能力分别提高1.30 倍和3.48 倍。扫描电子显微镜和红外光谱分析表明不同方式改性的CMF与CF之间是物理交联且具有良好的相容性，从而为提高复合膜的性能以更好地应用到食品包装领域提供了一种新手段。     

阿魏酸改性胶原蛋白-壳聚糖复合膜工艺优化

以鮰鱼皮胶原蛋白与壳聚糖为原料制备可食用复合膜,用阿魏酸进行改性。通过正交试验考察阿魏酸添加量、热处理温度和热处理时间对复合膜性能的影响,以期降低复合膜的水蒸气透过率和增强复合膜的机械性能。结果表明：阿魏酸添加量、热处理温度、热处理时间对复合膜的性能影响显著。最佳改性条件为：阿魏酸添加量2%、热处理温度70 ℃、热处理时间30 min。在此条件下,得到复合膜拉伸强度（24.72±0.86） MPa、断裂伸长率（102.99±1.58）%、水蒸气透过率（0.25±0.01） （g·mm）/（h·m2·kPa）、溶解度（27.96±0.76）%、透光率（84.1±0.9）%。     

戊二醛添加顺序对胶原蛋白肠衣膜品质的影响

为了缩减胶原蛋白肠衣膜的制备工序，提高食品行业包装材料的质量，考察了戊二醛的添加顺序对胶原蛋白肠衣膜品质的影响。分别通过制胶时、成胶后以及成膜后3种添加方式，以抗拉强度、断裂延伸率、热收缩率、溶胀率、色泽及变性温度等为指标进行了研究。结果表明：在任一添加方式下，戊二醛都可促进胶原蛋白肠衣膜机械性能和表面疏水性的提高，导致溶胀率和热收缩率的下降；其中，通过FTIR和DSC分析表明，采用成膜后浸入戊二醛方式交联获得的肠衣膜交联效率最高，热稳定性最高，且对肠衣膜性能的提升最为显著；进一步，随着戊二醛添加量的提高，肠衣膜的色泽逐渐变黄，而当添加量超过100 mg/L时，戊二醛交联对肠衣膜品质并无进一步显著提升作用。     

胶原纤维/聚氨酯湿法凝固复合膜的微观结构与性能研究

采用铬鞣胶原纤维粉和聚氨酯(PU),通过湿法凝固的方法制备了胶原纤维/PU复合膜,测定了胶原纤维/PU复合膜的透水汽性、透气性和力学性能。利用SEM研究了胶原纤维/PU复合膜的微孔形态。利用DSC和TGA研究了胶原纤维/PU复合膜在程序控制温度下的热效应。研究结果表明胶原纤维/PU复合膜具有分布比较均匀并相互贯通的指形微孔,这种微孔结构能够提高膜的透水汽性和透气性,同时也会降低膜的物理机械性能。DSC和TGA分析胶原纤维和PU湿法凝固复合属于物理性复合。     

聚丙烯腈/改性羟基磷灰石光接枝复合材料的制备工艺

采用硅烷偶联剂KH-570对羟基磷灰石(HAp)进行改性,通过紫外光接枝法制备聚丙烯腈/改性羟基磷灰石(PAN/MHAp)-KH570接枝复合膜和复合纤维。通过正交优化分析得到具备良好吸附和拉伸性能的接枝复合膜的HAp改性工艺为:偶联剂KH-570体积分数5%、乙醇与水体积比9∶1、水解时间1 h、pH值6、偶联时间30 min、偶联温度50℃、蒸干温度50℃。采用此工艺得到的接枝复合膜的拉伸断裂强度为0.847 MPa,对Cd2+的吸附量为82.54 mg/g;复合纤维的断裂强度为3.198 cN/dtex,对Cd2+的吸附量为86.2 mg/g。通过单因素分析得到PAN/MHAp-KH570接枝复合膜的最佳接枝时间为8 min,光引发剂最佳用量为9%(对MHAp质量分数)。PAN/MHAp-KH570接枝复合纤维的拉伸断裂强度大于共混复合纤维,而吸附量略小于共混复合纤维。     

三赞胶-海藻酸钠可食用复合膜的制备及性能

为探究三赞胶（Sanxan,SAN）与海藻酸钠（Sodium alginate,SA）的协同作用及复合膜的性能,将三赞胶与海藻酸钠以不同质量比复配,以甘油为增塑剂制备复合膜,测定其拉伸强度、断裂伸长率、透光性、溶解性和水蒸气透过率,对复合膜进行差示扫描量热分析,傅里叶红外光谱分析和扫描电子显微镜微观结构表征。结果表明:SAN/SA（5:5）的复合膜拉伸强度最高,与SAN/SA（4:6）的复合膜之间差异不显著（P>0.05）,但显著高于其他比例的复合膜（P<0.05）;当SAN/SA为6:4时,复合膜的柔韧性显著提高（P<0.05）,水蒸气透过率和溶解性最低;差示扫描量热分析表明复合膜的耐热性提高,红外光谱分析表明SAN与SA分子间发生氢键的相互作用,具有较好的相容性和协同作用,微观结构显示复合膜的网络结构排列更规整,膜面的孔隙变小。综上,三赞胶与海藻酸钠具有良好的协同作用,其复配后的SAN/SA复合膜性能显著提高;三赞胶作为新批准应用于食品领域的天然高分子,其应用前景广阔。     

壳聚糖明胶可食用复合膜的制备与抗菌性能研究

以壳聚糖和明胶为复合膜骨架材料,通过加入0.3%(体积比)甘油增塑剂,制备具有显著抗菌性能的可食用复合膜。以较高的抗拉强度、较大的断裂伸长率、较低的水蒸气透过系数为主要性能指标,对成膜骨架材料壳聚糖和明胶的配比进行优化。研究结果表明,当壳聚糖浓度为1.5%、明胶浓度为1.25%时,以6∶4的体积比混合,制备获得机械性能良好(抗拉强度为13.24 MPa,断裂伸长率为112.45%),水蒸气透过系数较低(0.4032 mg·mm·kPa-1·h-1·m-2)的最优化复合膜。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段对复合膜进行表征。结果表明,与壳聚糖膜和明胶膜相比,复合膜的内部分子之间有较强的氢键和分子间作用力,膜内部致密且水蒸气不易通过,同时复合膜液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均具有显著的抑制效果。     

麦麸纤维/小麦麸质蛋白复合膜碱性乙醇成膜体系影响因素研究

将小麦麸质蛋白(wheat gluten,WG)和麦麸纤维(wheat-bran cellulose,WC)通过溶液共混于碱性乙醇系统,采用流延成膜法制备复合膜。探讨成膜体系中料液比、麦麸纤维含量、甘油添加量、乙醇浓度、体系pH值及黄原胶添加量对复合膜物理性能抗拉强度(tensile strength,TS)、断裂伸长率(elongation at break,EAB)、水蒸气透过系数(water vapor permeability,WVP)、水溶性和透光性等的影响。结果表明:添加麦麸纤维能明显增强小麦麸质蛋白膜的抗拉强度,降低其水蒸气透过系数和水溶性,抗拉强度最高为20.44 MPa,比纯小麦麸质蛋白膜(TS=8.65 MPa)提高了140%;成膜体系各因素对复合膜各物理性能都存在不同程度的影响,其中甘油添加量影响最大,其次为麦麸纤维含量,黄原胶添加量影响最小。该研究可为进一步制备性能优异的小麦麸质蛋白复合膜提供技术参考。     

豆腐渣/淀粉复合膜的制备及其性能

采用豆腐渣、淀粉为原料,以NaOH、丙三醇水溶液为溶剂,经加热溶解后制备豆腐渣/淀粉复合膜,并对复合膜的力学性能和溶液粘度进行了测试分析。利用二次通用旋转组合实验设计法,研究了NaOH浓度、豆腐渣/淀粉复配比、丙三醇含量对溶液粘度和复合膜断裂强度的影响。试验结果表明：NaOH的加入和豆腐渣/淀粉复配比是影响复合膜成膜性的重要因素。在NaOH浓度为1.7%,豆腐渣/淀粉复配比为1.135,丙三醇含量为0g时,复合膜的溶液粘度达到6.25kpa?s,断裂强度达到4.21Mpa。丙三醇作为增塑剂的加入,有利于改善复合膜的脆性。     

TG酶和羟丙基甲基纤维素改善乳清蛋白可食膜性能

以乳清浓缩蛋白(WPC)为基料,通过添加羟丙基甲基纤维素(HPMC,添加量为蛋白质量的5%~25%)和转谷氨酰胺酶(TG酶)对膜的性能进行改良,研究HPMC的添加量和转谷氨酰胺酶的交联作用对复合膜性能的影响。结果表明:HPMC能显著提高蛋白膜的抗拉强度,降低复合膜的断裂伸长率(p<0.05),TG酶能有效改善乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜的柔韧性。当HPMC的添加量为乳清蛋白的20%时,复合膜的抗拉强度较好,表观光滑平整。制备WPC-HPMC复合膜进行奶茶粉、方便面调料包、油包,苏打饼干的初步包装实验,研究了包装产品在储藏12 d期间质量变化情况。结论:乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜具有一定包装应用潜能。