普鲁兰多糖—明胶可食性膜的制备、成膜机理及应用研究

摘要

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。