3种淡水鱼鳞明胶成膜性的比较

以水蒸气渗透率(WVP)、透明度、溶解度和透油率等性质为评价指标,研究淡水鱼(草鱼、鳙鱼、鲫鱼)鱼鳞明胶的成膜性能,研究其对哺乳动物皮(猪皮、牛皮)明胶膜的可替代性。结果表明:3种淡水鱼鱼鳞明胶膜的WVP均低于哺乳动物明胶膜,其中鲫鱼鱼鳞明胶膜的WVP最低;鱼鳞明胶膜的溶解度、透光度和透油率高于哺乳动物明胶膜,其中草鱼鱼鳞明胶膜的溶解度和透油率最高,鳙鱼鱼鳞明胶膜有最高的透光度但是透油率最低,鲫鱼鱼鳞明胶膜的溶解度、透光度最低。红外结果表明,不同明胶膜的结构相似,甘油的特征吸收峰表明甘油和哺乳动物明胶膜发生更多的交联。     

桔子精油优化鱼鳞明胶膜性能的作用研究

为改善鱼鳞明胶膜的性能,测定添加明胶质量的0%、25%、50%、75%、100%桔子精油的可食膜的厚度、机械性能、水溶性、水蒸汽透过率、色泽、透明度和透光率、热性能、红外光谱和抑菌活性。结果表明:随着精油浓度的增加,鱼鳞明胶膜的厚度、断裂伸长率增加,拉伸强度、透光率、水溶性降低,水蒸汽透过率呈现先增加后降低的趋势;差示扫描量热法(DSC)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析结果表明,鱼鳞明胶分子与桔子精油的部分成分发生相互作用,在一定程度上改善了明胶膜的热稳定性;桔子精油的添加还赋予了鱼鳞明胶膜抑菌作用。综合评价得出75%质量浓度的桔子精油添加量对鱼鳞明胶膜各项性能优化效果最好,本实验结果可为生产高性能的鱼鳞明胶膜提供理论基础。     

明胶添加量对兔皮明胶膜特性与结构的影响

从兔皮中提取明胶制备明胶膜,通过测定不同明胶添加量下膜的机械性能、水蒸气透过率、亚基组成和结构,探究明胶添加量对明胶膜特性与结构的影响。结果表明随着明胶添加量的增加,明胶膜体系内网络空间结构变大,从而膜的厚度增加。力学结果显示,明胶添加量为4 g/100 m L(w/v)时,明胶膜抗拉强度最高(p0.05);明胶添加量为6 g/100 m L(w/v)时,明胶膜断裂伸长率最低(p0.05)。水蒸气透过率结果表明随着明胶添加量的增加,水蒸气透过率呈现上升趋势。凝胶电泳结果显示,明胶添加量为4 g/100 m L(w/v)时,低分子量的蛋白组分产生更多交联,形成蛋白质-蛋白质交联的结构,此浓度下明胶膜的抗拉强度最大。FT-IR分析表明:当明胶添加量增加至4 g/100 m L(w/v)时,酰胺A带向高波数移动,说明肽链上的N-H基团并没有与甘油的-OH基团相互反应,而是明胶分子的官能团之间产生更强的相互作用,形成独特的网络结构。同时,酰胺Ⅰ带曲线拟合结果也表明当明胶添加量为4 g/100 m L时,膜内稳定结构较多,明胶分子之间的相互反应达到最大化,明胶膜的稳定性和成膜性能较优。     

杨梅素和糖基化协同改性鱼鳞明胶可食膜

为提升纯明胶膜的综合性能以增强其应用性,该研究基于多酚和糖基化处理对明胶的改性作用,对罗非鱼鱼鳞明胶进行糖基化和添加杨梅素制备功能性可食膜。结果表明,糖基化处理联合添加杨梅素能协同提高鱼鳞明胶可食膜机械性能和光阻隔性能,而不影响鱼鳞明胶膜的阻水性。其中糖基化和杨梅素均能提升鱼鳞明胶可食膜机械性能和紫外阻隔性能,杨梅素提升了明胶膜的阻水性,而糖基化降低了明胶膜的阻水性。差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)显示,杨梅素协同糖基化改性提高了单一改性方式的膜热稳定性,并使明胶膜表面更加光洁,且内部结构更加规律和致密。傅里叶变换红外光谱(founrier transform infrared spectometer,FTIR)以及二级结构分析表明,添加杨梅素和糖基化处理均能通过氢键和分子间作用力改变鱼鳞明胶分子结构,糖基化和添加杨梅素改性的互补作用使鱼鳞明胶分子的β结构转变为α螺旋和无规则卷曲,使膜的阻水性无显著性改变,但协同提高了鱼鳞明胶复合膜的机械性能。杨梅素添加协同糖基化作用有望成为一种潜在的可食明胶膜性能提升手段。     

可食性抗菌肽-明胶复合膜的制备及性能表征

为了研究新型的可食性抗菌包装材料,以明胶、甘油、不同浓度的抗菌肽为抗菌剂制备了抗菌肽-明胶复合膜。以光学性能等指标以及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对复合膜的性能进行表征。结果表明:添加了抗菌肽的明胶复合膜在250～300 nm波长范围内吸收显著提高,抗菌肽的添加使膜的颜色偏黄,机械性能得到一定的改善,如50 mg/mL的抗菌肽添加量使水蒸气透过率具有一定程度降低(与纯明胶相比降低了17.30%),膜的抗拉强度(TS)和断裂伸长率(EAB)与纯明胶膜相比,分别增加了11.40%和42.90%)。当抗菌肽的添加量为50 mg/mL时,薄膜抗菌能力最为显著(对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为14.60 mm和12.30 mm)。FT-IR和SEM显示复合膜有良好的相容性。DSC数据显示抗菌肽对复合膜的热稳定性有一定程度的降低作用。     

甘油添加量对兔皮明胶膜性能与结构的影响

以兔皮明胶为原料制备明胶膜,通过测定不同甘油添加量明胶膜的机械性能、水蒸气透过率、亚基组成及结构,明确了甘油添加量对明胶膜性能与结构的影响。结果表明甘油添加量对明胶膜厚度无显著性影响,而水蒸气透过率随甘油添加量的增加呈现上升趋势。力学性能结果表明当甘油添加量达22%（以明胶质量计,m/m）时,明胶膜的抗拉强度和断裂伸长率均显著增加（P＜0.05）。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析显示甘油并没有导致明胶分子的降解和聚集,膜内结构较稳定,并且当甘油添加量为30%时,膜的谱带强度增加,明胶膜有较高的抗拉强度。傅里叶变换红外光谱分析结果表明随甘油添加量增加,酰胺A带吸收峰逐渐向低波数移动（3 446.9～3 398.9 cm－1）,说明甘油分子进入到膜基质,与明胶分子侧链的N-H基团相互反应形成氢键;酰胺Ⅰ带曲线拟合结果表明随甘油添加量的增加,膜内无规卷曲含量逐渐减少,而三螺旋结构含量逐渐增加,说明甘油的添加可促进明胶膜形成更有序的空间结构,进而提升明胶膜的成膜性能和力学性能。     

添加迷迭香提取物及植酸的鱼鳞明胶可食膜对鲫鱼保鲜效果的影响

主要研究以鱼鳞明胶(蛋白含量25mg/mL)、迷迭香提取物(多酚含量200μg/mL)及植酸(200μg/mL)制备可食膜对鲫鱼4℃贮藏过程中品质变化及货架期的影响。通过对鲫鱼样品贮藏过程中菌落总数、重量损失、TVB-N、TBA、K值及感官评分等鲜度指标的变化规律探讨了迷迭香提取物、植酸及鱼鳞明胶对鲫鱼低温贮藏过程中的影响。结果表明,鱼鳞明胶膜(含或不含有植酸)对鲫鱼在4℃贮藏期间保持品质及延长货架期均有显著效果(P 0.05),而含有迷迭香提取物的鱼鳞明胶膜在前6天内对鱼有较好的保鲜效果,但后期对鱼体保鲜不产生积极的影响。     

不同羟基结构的黄酮对鱼鳞明胶可食性膜的改性作用

通过分别添加木犀草素、槲皮素、杨梅素优化鱼鳞明胶可食膜,对比复合膜的机械性能和光学属性,探究不同羟基（—OH）数的黄酮与明胶分子的内部相互作用对鱼鳞明胶膜性能的优化作用。差示扫描量热仪和傅里叶变换红外光谱测定结果表明：植物黄酮在鱼鳞明胶膜中可能会形成明胶分子之间的空间阻隔作用;同时黄酮分子的—OH能与明胶分子形成氢键和偶极作用力,且作用力随着黄酮分子的—OH数目的增加而加强。黄酮分子的疏水环和—OH与明胶分子的作用力,导致鱼鳞明胶分子二级结构中的β-转角逐渐转化为β-折叠、无规则卷曲和α-螺旋;—OH数目的增加加强了明胶与黄酮的氢键、电荷间的偶极作用力,降低明胶分子链的移动性,致使黄酮膜内部结构更加致密,提升了明胶膜的拉伸延展性;黄酮的添加会增进明胶膜的紫外光吸收,但黄酮分子中—OH数目对膜的透光度无影响。本研究结果可为采用天然黄酮类物质优化明胶可食性包装膜提供理论指导。     

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。     

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。     

马哈鱼鱼皮明胶提取温度和甘油质量浓度对其成膜特性的影响

明胶提取温度和甘油质量浓度是影响明胶膜性质的基本因素。本研究以马哈鱼（Oncorhynchus keta） 鱼皮为原料,采用不同温度（40、50、60、70、80、90 ℃）提取明胶,考察不同甘油质量浓度（1.1、1.2、 1.5 g/100 mL）下明胶膜的厚度、机械性能、光学性质、微观结构和红外特性。研究发现,40、50、60 ℃明胶 膜的厚度高于70、80、90 ℃明胶膜的厚度（P＜0.05）。50、60 ℃膜的拉伸强度（tensile strength,TS）高于 70、80、90 ℃膜的（P＜0.05）;添加1.5 g/100 mL甘油,膜的断裂伸长率随提取温度升高而上升（P＜0.05）; 50、70、80 ℃膜的TS随甘油质量浓度升高而下降（P＜0.05）。色差分析表明,膜的a*值随提取温度升高而上升 （P＜0.05）。水蒸气透过率随提取温度和甘油质量浓度的升高而升高（P＜0.05）。明胶膜于200、280 nm波长处 的透光率为0.00%,350～800 nm范围内的透光率为46.53%～74.57%,60 ℃膜的透光率低于40、50 ℃膜的透光率 （P＜0.05）。衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析表明膜的图谱呈现典型酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带,酰胺A带随 提取温度的升高向低波数移动,且振幅随甘油质量浓度升高而增加。扫描电子显微镜结果显示,膜的截面和表面未 呈现明显断裂或空隙。以上结果表明,温度对马哈鱼鱼皮明胶膜的机械性能、透水性、颜色、透光率影响显著,甘 油质量浓度仅对前二者影响显著,可通过优化提取温度与甘油质量浓度改善马哈鱼鱼皮明胶膜性质。     

Development of Gelatin Bionanocomposite Films Containing Chitin and ZnO Nanoparticles

The gelatin-based nanocomposite films (GNCFs) containing 0, 1, 3, and 5% zinc oxide nanoparticles (N-ZnO) and/or 0, 3, 5, and 10% chitin nanofibers (N-chitin) were prepared, and their water vapor permeability (WVP), chemical structure and microstructure, and their mechanical, thermal, and antifungal properties were investigated. Results showed that incorporation of N-ZnO improved WVP, mechanical, thermal, and antifungal properties of the gelatin-based films. Moreover, physicochemical and antifungal properties of the nanocomposite films improved by increasing N-ZnO concentration. However, applying N-chitin in gelatin films could not enhance barrier properties of the films against water vapor, probably due to the hydrophilic nature of N-chitin. On the other hand, tensile strength of the GNCFs containing N-chitin increased by an increase in nanoparticle concentration, up to 5%, Incorporation of N-chitin in the gelatin film raised both thermal stability and antifungal activity. Simultaneous incorporation of chitin and ZnO nanoparticles in the GNCFs had the interactive effect on improving the physicochemical and antimicrobial properties of GNCFs. For instance, thermograms of differential scanning calorimetry (DSC) showed that the GNCF containing both nanoparticles increased melting point and ?H _m in comparison with net gelatin film. Furthermore, thermograms of thermogravimetric analysis (TGA) indicated that applying both of nanoparticles in gelatin films led to higher thermal stability of polymer against decomposition at higher temperatures, compared to the gelatin film containing each of them.     

Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionace glauca) skin

Gelatin film from blue shark (Prionace glauca) skin was investigated in order to utilize what is one of the most serious marine wastes in Japan. Film properties from shark skin such as tensile strength (TS), elongation at break (EAB) were evaluated. The TS of gelatin film from shark skin was affected by the protein concentration (1, 2 and 3%) of the film-forming solution (FFS). TS of the film from a 2% protein FFS was the highest. EAB and water vapor permeability (WVP) increased with increasing FFS protein concentration. WVP of shark skin gelatin was evidently low as compared to gelatin films from other fish. An increase in the FFS protein concentration decreased transparency at almost all wavelengths. Furthermore, opacity at 280 nm was characteristically high as compared to films from bony fish skin. The addition of glycerol improved flexibility and enhanced the UV barrier property at 280 nm. However, transparency at the visible range and WVP increased with increasing glycerol content.From the above, it was suggested that shark skin gelatin film technology can be applied to pharmaceutical products or rich-fat food due to its excellent water and UV barrier properties.     

Plasticized Whey Protein Edible Films: Water Vapor Permeability Properties

Heat treatment, protein concentration, and pH effects on water vapor permeability (WVP) of plasticized whey protein films were examined. The best film formation conditions were neutral pH, aqueous 10% (w/w) protein solutions heated for 30 min at 90°. Isoelectric point adjustment of whey protein with calcium ascorbate buffer increased WVP with increasing buffer concentration, The importance of vacuum application to minimize film pore size was identified using scanning electron microscopy. Polyethylene glycol, glycerol and sorbitol plasticizer concentration affected film WVP. Determining the effects of relative humidity on WVP for plasticized whey protein films enabled prediction of film behavior under any water vapor partial pressure gradient.     

兔皮明胶功能特性及其影响因素

为研究兔皮明胶的功能特性,对兔皮明胶的流体特性、全质构特性等进行测定。结果表明兔皮明胶对剪切速率的敏感性较小,其硬度、胶着性、咀嚼性和弹性高于猪皮明胶,在耐咀嚼的糖果类食品、肉制品生产中具有应用优势。色差检测结果表明兔皮明胶对产品的外观颜色影响较小,在实际应用中可替代猪皮明胶。不同质量浓度和pH值条件下,兔皮明胶和猪皮明胶加工特性的测定结果表明,兔皮明胶的黏度、起泡性总体均高于猪皮明胶;兔皮明胶的黏度随质量浓度的增加而增大,当质量浓度为4 g/100 mL时达到最大,当pH值靠近等电点时,其黏度减小;兔皮明胶的起泡性随质量浓度增加呈上升趋势,在质量浓度为3 g/100 mL时达到最佳。兔皮明胶的乳化稳定性随质量浓度和pH值的增大呈现先升高后降低的趋势,当质量浓度和pH值分别为3 g/100 mL和4.0时乳化稳定性达到最佳,且均高于猪皮明胶。     

乳清浓缩蛋白可食用膜成膜工艺的研究

研究了乳清浓缩蛋白可食用膜的成膜工艺,分析了蛋白质浓度、甘油浓度和加热温度对可食用膜透水性和透氧性的影响,并确定了可食用膜阻隔性能的优化工艺参数。研究结果表明,可食用膜的阻水性随蛋白质浓度和甘油浓度的增大而下降,阻氧性随甘油浓度增大而下降。加热温度为70℃时,膜的阻水性和阻氧性达到最佳。响应面分析表明,当蛋白质浓度为100 g/L,甘油浓度为27 g/L,加热温度为69℃时,乳清浓缩蛋白可食用膜的综合通透性能为最佳,其透湿系数为0.004 35 g·mm/(m~2·h·kPa),透氧系数为0.134 cm~3·mm/(m~2·min·kPa)。     

Properties of Gelatin Film from Horse Mackerel (Trachurus japonicus) Scale

Optimal conditions for extracting gelatin and preparing gelatin film from horse mackerel scale, such as extraction temperature and time, as well as the protein concentration of film‐forming solutions were investigated. Yields of extracted gelatin at 70 °C, 80 °C, and 90 °C for 15 min to 3 h were 1.08% to 3.45%, depending on the extraction conditions. Among the various extraction times and temperatures, the film from gelatin extracted at 70 °C for 1 h showed the highest tensile strength and elongation at break. Horse mackerel scale gelatin film showed the greatly low water vapor permeability (WVP) compared with mammalian or fish gelatin films, maybe due to its containing a slightly higher level of hydrophobic amino acids (total 653 residues per 1000 residues) than that of mammalian, cold‐water fish and warm‐water fish gelatins. Gelatin films from different preparation conditions showed excellent UV barrier properties at wavelength of 200 nm, although the films were transparent at visible wavelength. As a consequence, it can be suggested that gelatin film from horse mackerel scale extracted at 70 °C for 1 h can be applied to food packaging material due to its lowest WVP value and excellent UV barrier properties.     

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。     

改性纳米TiO2-大豆分离蛋白抑菌保鲜膜的制备及其性能

选取表面改性的纳米TiO2制备大豆分离蛋白（soy protein isolate,SPI）膜,以复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、透光性、透氧性、透二氧化碳性为评价指标,通过单因素试验和正交试验优化制膜最佳工艺。结果表明,复合膜的最佳成膜工艺条件为SPI添加量4.5?g/100?mL、改性TiO2添加量2.0?g/100?mL、甘油添加量1.5?g/100?mL,其接触角为115.3°。傅里叶变换红外光谱仪实验结果表明,改性纳米TiO2-SPI复合膜与纳米TiO2-SPI复合膜、普通SPI膜在4 000～600 cm－1波数范围内呈现出相似的红外光谱,且由扫描电子显微镜以及原子力显微镜扫描结果可以看出,与纳米TiO2-SPI复合膜及普通SPI膜相比,改性纳米TiO2-SPI复合膜表面更为致密平整,表面性能表现更佳,改性纳米TiO2-SPI复合膜的结构性质要优于纳米TiO2-SPI复合膜及普通SPI膜。当改性TiO2添加量为2?g/100?mL、365?nm波长紫外灯照射6?h时,复合膜对大肠杆菌和李斯特菌的抑菌性能最强,抑菌率达到91.14%和92.81%。改性纳米TiO2-SPI复合膜具有一定的机械性能和良好的抑菌性能,在食品包装应用方面具有巨大潜力。