不同交联剂对胶原蛋白可食膜性能的影响

摘要

胶原蛋白及其水解物（明胶）基质膜具有良好的生物相容性和可降解性，以及成体低廉、原料丰富等优点，历来成为可食膜研究的热点。但胶原蛋白膜与其它可食膜类似，也存在机械强度不足、某些阻隔性能（如阻水性等）有待进一步的提升的问题。交联能有效提高这些膜的机械性能、阻隔性能和热稳定性，从而进一步提升应用范围。本文研究了核黄素、单宁和烟熏液等绿色交联剂对胶原蛋白膜性能的影响。这些交联剂与其他化学交联剂相比，安全无毒、反应温和、以及能够赋予可食膜一些独特的化学和生理活性特性。
　　首先，将核黄素作为光敏剂用于紫外诱导交联反应(RmUV)来提高鱼皮明胶膜(CG)的阻水性和机械性能。在核黄素浓度在0.1％或更高的时，荧光强度测试结果表明已诱导明胶分子发生了交联反应。当核黄素浓度增加时CG溶液的粘度增加。通过红外光谱扫描表明紫外照射核黄素在1583 cm-1会有新的化学键的形成。此外，与对照CG膜相比，紫外照射核黄素(RmUV)能够显著提高CG膜的水接触角。同时，在高湿度状态下RmUV处理膜与对照组相比其拉伸强度和拉伸系数有显著的提升，膜的断裂延伸率降低。综上，紫外照射/核黄素是一种潜在提高CG膜性能的方法。
　　接着，将单宁按一定比例加入明胶溶液中制成可食膜，研究添加了单宁对明胶膜性能的影响。，研究结果发现当单宁添加量为30 mg/g（明胶干基）时，其拉伸强度最大，为22.10Mpa±0.81，断裂延伸率最小，为40.12±0.903％;同时，水蒸气透过性达到1.49293±0.01(g· Pa-1· s-1· m-1×10-11);氧气透过率为21.63±0.624meg/kg。通过差示扫描量热法(DSC)、红外和电镜观察可知，单宁与可食膜发生了交联。
　　另外，研究了三种烟熏液(HSLS、AWLS、WWLS)作为一种潜在的交联剂在明胶膜中的应用。结果发现烟熏液中含有丰富的醛类和酚类，可食性明胶膜加入烟熏液后其机械性能和阻水性能增强显著。当添加3％的HSLS时，拉升强度达到最高值13.98±1.25 MPa。当2％的AWLS添加到成膜溶液后，最终制成的可食膜的断裂延伸率最低，达到87.69±15.42％。另加入烟熏液后，可食膜的水解度显著降低(P＜0.05)。当添加量达到3％时，各组烟熏液的水解度都达到最小，且AWLS复合膜的水解度最低达到11.96±1.03％。另外，通过DSC、FTIR和SEM分析可知机械性能的增强和水解度的降低可能是烟熏液与明胶蛋白分子间形成稳定共价键的结果。
　　此外，还研究了烟熏液对天然肠衣和人造胶原蛋白肠衣机械性能的强化效果。结果发现以5％浓度处理两种肠衣对其拉伸强度有显著提高（P＜0.05），断裂延伸率有所降低。其中，HSLS浸泡的天然肠衣和胶原蛋白肠衣的拉伸强度最高可分别达到51.80±2.12 Mpa和12.99±1.13 Mpa，断裂延伸率低至56.47±11.21％和59.53±10.35％。同时，与对照组相比，烟熏液处理过两种肠衣色泽均明显加深:两种肠衣的L*值与对照组相比成下降趋势;用HSLS浸泡的两种肠衣的a*值b*值都变大了。
　　烟熏液、核黄素和单宁能较好地改善胶原蛋白膜的机械性能和阻隔性能，可用于不同目的下可食蛋白膜的强化，在包装、保鲜以及功能性应用方面有很大的潜在应用价值。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 可食性膜

1．1．1 可食性膜的研究进展

1．1．2 可食性膜的种类

1．1．3 可食性膜的应用

1．2 不同交联剂对可食性膜的影响

1．2．1 本文用到的不同交联剂的分析

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验试剂及药品

2．1．2 主要实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 UV／核黄素对明胶膜的影响

2．2．2 单宁-明胶复合膜的性能测定

2．2．3 三种烟熏液对明胶复合膜的影响

2．2．4 三种烟熏液对肠衣的影响

2．2．5 数据处理

3 结果与分析

3．1 RmUV对鱼明胶膜的影响

3．1．1 RmUV对纳米微晶纤维素胶原蛋白溶液的影响

3．1．2 FT-IR analysis

3．1．3 水接触角

3．1．4 吸湿性能

3．1．5 溶解度

3．1．6 机械性能

3．1．7 形态学性能

3．1．8 膜的DSC分析

3．1．9 膜的TGA分析

3．2 单宁对明胶膜性能的影响

3．2．1 机械强度

3．2．2 水蒸气透过性

3．2．3 氧气透过性

3．2．4 DSC

3．2．5 红外

3．2．6 SEM

3．3 烟熏液对明胶膜的影响

3．3．1 膜的厚度和水蒸气透过性

3．3．2 膜的机械性能

3．3．3 烟熏液明胶膜的水解度

3．3．4 膜dsc分析

3．3．5 膜的FTIR分析

3．3．6 膜的电镜分析

3．4 三种烟熏液对肠衣性能的影响

3．4．1 常温下不同烟熏液浸泡肠衣的拉伸强度变化

3．4．2 温度对肠衣拉伸强度的影响

3．4．3 常温下不同烟熏液浸泡肠衣的断裂延伸率变化

3．4．4 温度对肠衣断裂延伸率变化的影响

3．4．5 色度

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢