普鲁兰多糖—明胶可食性膜的制备、成膜机理及应用研究

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本课题以普鲁兰多糖和明胶为主要成膜材料,以甘油为增塑剂制备一种可速溶于水的可食性包装膜。采用单因素和响应面分析法优化普鲁兰多糖-明胶复合膜的最佳组成。结果表明:当普鲁兰多糖添加量为2.00%、明胶添加量为5.00%、甘油添加量为1.40%时为最佳成膜配方,在此条件下,复合膜的抗拉强度为97.21±10.39MPa,断裂延伸率为13.48±1.29%,水蒸气透过率为109.08±11.23g/m2·day,氧气透过率为0.15±0.03mL/m2·day,油脂透过率未检出,600nm下的透光率为90.37±0.53%,溶水时间为20±3s。通过TG(Thermogravimetry)和DSC(Differential scanning calorimeter)分析得到,复合膜的热性能略低于明胶膜,并且普鲁兰多糖和明胶两种聚合物相互混合后没有发生化学反应;通过透光率、SEM (Scanning electron microscope)和AFM (Atomic Force Microscopy)分析得到,复合膜PG2具有最好的相容性。通过FT-IR (Fourier transform infrared spectrum)、 XRD (X-Ray diffraction)和流变学分析得到,普鲁兰多糖和明胶复配之后,聚合物分子之间的氢键作用加强,所以使PG2的抗拉强度增强、氧气透过率降低。在单因素的基础上,采用正交试验的方法对可食性膜进行封口工艺的优化。结果表明,最佳工艺条件为:封合温度140℃、封合时间1s、封合压力0.4MPa,复合膜的封合强度达到2.6N/15mm。考察了环境温度和环境湿度对普鲁兰多糖-明胶复合膜机械性能、阻隔性、颜色和溶水性的影响,并比较环境温度和湿度对复合膜以及鲁兰多糖膜和明胶膜的影响。结果显示,40℃时会提高复合膜以及鲁兰多糖膜和明胶膜的机械性能;环境温度对复合膜以及明胶膜和鲁兰多糖膜的阻水性、阻氧性、阻油性和溶水性没有显著的影响,但是复合膜有轻微的黄化。较高的环境湿度(80%)会降低复合膜以及鲁兰多糖膜和明胶膜的抗拉强度、阻水性和溶水性,但是会提高其柔韧性;对阻氧性、阻油性和透明度没有显著影响。另外,在相同的环境温度和湿度时,复合膜的柔韧性和阻水性介于普鲁兰多糖膜和明胶膜之间,复合膜的溶水性低于普鲁兰多糖膜和明胶膜,但是复合膜的抗拉强度、阻氧性高于普鲁兰多糖膜和明胶膜,复合膜的综合性能较好。将最佳组成的普鲁兰多糖-明胶膜在40℃、13%相对湿度条件下储藏半年后,其抗拉强度增大、阻水性增强;断裂延伸率减小、溶水性降低且膜有黄化现象:对阻氧性、阻油性和透明度影响不大。本文在优化普鲁兰多糖-明胶膜最佳配比和封口工艺的基础上,将其应用在方便面油包包装上,储藏半年,考察包装的大豆油酸值和过氧化值的变化。结果表明,其酸值与过氧化值都在大豆油卫生标准范围之内。从复合膜综合性能的稳定性和应用效果来看,可将普鲁兰多糖-明胶膜代替某方便面油包包装膜使用。
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