羟丙基交联淀粉膜溶液流延制备工艺及性能研究

摘要

本试验以羟丙基交联淀粉为主要成膜基质，优化了可食性羟丙基交联淀粉膜成膜工艺条件，研究了熔融挤出条件对羟丙基交联淀粉膜性能的影响，以及添加BHT和迷迭香提取物对羟丙基交联淀粉膜性能的影响。主要研究结果如下：
　　 1.以淀粉浓度、甘油添加量、普鲁兰多糖添加量和膜液加热温度为因素，以膜性能的综合评分为响应值进行Box-Behnken中心组合设计，考察成膜工艺对羟丙基交联淀粉膜性能的影响。所得回归方程拟合性好，优化的工艺条件为淀粉浓度2.65g/100mL、甘油添加量28.81％(W/W淀粉)、普鲁兰多糖添加量12.0％(W/W淀粉)、膜液加热温度85℃。在此条件下制得的膜的抗拉强度为7.10MPa、断裂伸长率为38.81％、水蒸气透过率为1.52×10-12g·cm-1·s-1·Pa-1、透油系数为0.51g·mm·m-2·d-1。所建立的数学模型能够准确预测膜性能的综合评分。
　　 2.熔融挤出条件中挤压温度、螺杆转速以及水分含量对复合膜性能的影响。经熔融挤出制备的膜的抗拉强度与不经处理的膜相比明显降低。在挤压温度140℃、螺杆转速30rpm、水分含量25％条件下，膜的断裂伸长率和水蒸气过率分别是95.31％和1.37×10-12g·cm-1·s-1·Pa-1，优于马铃薯淀粉膜、玉米原淀粉膜以及甘薯淀粉膜，膜可以耐受160℃以上的高温，能弥补普通淀粉膜柔韧性差、易吸湿和不耐高温的缺陷。
　　 3.BHT和迷迭香提取物对羟丙基交联淀粉膜性能的影响。随着抗氧化剂添加量的增加，膜的抗拉强度和断裂伸长率均逐渐降低，分别由7.10MPa和38.81％降低到4MPa和30％左右，且添加迷迭香提取物的膜的抗拉强度略高于添加BHT的膜，但断裂伸长率相对较低。当BHT和迷迭香提取物添加量在150mg/Kg时，膜的水蒸气透过率均达到最小值，分别为1.25×10-12和1.32×10-12g·cm-1·s-1·Pa-1。BHT对膜颜色值影响不显著，而迷迭香提取物使膜变得暗黄，透明度降低。膜的DPPH清除能力随着抗氧化剂添加量的增加而增大，且添加迷迭香提取物的膜抗氧化能力更强。随着贮存时间的延长，添加抗氧化剂的膜相对于塑料膜可以更有效减缓油脂氧化酸败，在60天内油脂的过氧化值仍低于8meq/Kg。红外谱图显示添加抗氧化剂后淀粉分子间氢键作用力减弱。电镜照片显示添加抗氧化剂的膜表面较为光滑平整。