资名扬1，邱礼平2,*，胡碧君1，温其标1
【摘 要】以高直链玉米淀粉(HACS)和壳聚糖(CS)为基本材料，甘油为增塑剂，甲基纤维素(MC)为增强剂制备可食性复合膜，研究高直链玉米淀粉与壳聚糖的质量比，甘油的添加量以及甲基纤维素的添加量对复合膜物理性能的影响，包括抗拉强度(TS)、断裂伸长率(E)、水蒸气透过系数(WVP)和度。结果表明，壳聚糖添加量的增大与甘油添加量的增加都使高直链玉米淀粉-壳聚糖复合膜的抗拉强度降低，断裂伸长率和WVP显著增大，膜颜变黄；甲基纤维素的添加改善了复合膜的机械性能和WVP，随着甲基纤维素添加量的增加，复合膜的抗拉强度和断裂伸长率都随之增大，WVP逐渐降低，且对膜的颜没有显著影响。 【期刊名称】食品科学
【年(卷),期】2010(031)017
【总页数】5
【关键词】可食性膜；高直链玉米淀粉；壳聚糖；甘油；甲基纤维素；性能
可食性膜指通过包裹、浸渍、涂布或喷洒等形式覆盖于食品表面(或内部)的一层可食性物质组成的薄层，它可阻止(或减少)水分、气体(O2、CO2)或溶质的迁移，并对食品起到机械保护的作用。与传统的化学合成包装材料相比，可食性膜具有可食性、生物相容性、改善食品外观、阻隔性、无毒、无污染、成本低以及可用于小容量体型差异大的单体食品包装等优点。在过去的几十年中，国外对可食性膜进行了广泛的研究，并在许多方面取得了工业化的成功，相比之下，我国的研究工作则起步较晚，只是在近些年才逐步开展，而且真正能用于大规模工业生产的产品较少[1]。
根据形成可食性膜的天然大分子种类，可食性膜可分为多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、类脂可食性膜，以及将不同的蛋白质、多糖、脂肪按不同的比例制成的复合型可食性膜[2]。使用单一材料所制备的可食性膜有着机械性能和阻湿性等方面的不足，这大大限制了可食性包装膜的应用。为了解决这两个难题，目前国内外可食性包装膜的研究，已经从单一材料逐步转向复合材料包装膜及对可食性包装膜改性上[3]。高直链淀粉因其所制备的可食性膜具有很高的阻隔性和抗张强
度，在各类可降解材料中得到广泛应用[4]。然而，由于纯淀粉薄膜脆性较大、耐水性差等
缺陷而使其应用受到限制[5]。壳聚糖是自然界中仅次于纤维素而大量存在的高分子化合物，具有无毒、可生物降解、生物相容性好、抑菌性以及良好的成膜性等特点[6]。目前，已有文献报道[7]将普通淀粉与壳聚糖复合起来，以改善可食性膜的性能。甲基纤维素是一种由纤维素和NaOHCH3Cl反应所制成的改性纤维素，具有热凝胶性与良好的成膜性[8]。在制备可食性复合膜中，添加适量的甲基纤维素，可以适当增加成膜溶液的黏度，减少流动性，有利于均匀成膜，并能增加复合膜的机械强度[7]。本实验将高直链玉米淀粉(high amylase corn starch，HACS)与壳聚糖(chitosan，CS)复合作为主要成膜材料，以甘油和甲基纤维素为成膜助剂，制备可食性复合膜，并对淀粉与壳聚糖的配比、甘油与甲基纤维素的用量等对复合膜性能的影响进行研究，以期为可食性复合膜的商业应用提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
高直链玉米淀粉(直链淀粉含量约55%) 美国国民淀粉有限公司；壳聚糖(脱乙酰度≥90%) 上海伯奥生物科技有限公司；甲基纤维素M20、甘油 国药集团化学试剂有限公司；乙酸(分析
纯) 江苏强盛化工有限公司；硝酸镁(分析纯) 广州化学试剂厂。
1.2 仪器与设备
HH-2数显恒温水浴锅 江苏金坛市宏华仪器厂；PHS-25型酸度计 上海虹益仪器仪表有限公司；JB50-D型增力电动搅拌机 上海标本模型厂； SHZ-ⅢD型循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂；S.C.505型电热恒温培养箱 浙江嘉兴新胜电器厂；外径千分尺 上海台海工量具有限公司；TA-XT2i型质构分析 英国SMS公司；TU6型紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；CR-400便携式彩差计 柯尼卡美能达公司。
1.3 可食性复合膜的制备工艺
1.3.1 壳聚糖的溶解
称取10g壳聚糖溶于体积分数1%的醋酸溶液中，于磁力搅拌器上搅拌溶解，配成质量浓度为1g/100mL的溶液。用1mol/L的NaOH溶液调节pH值至5.5。
1.3.2 淀粉的糊化
称取10g高直链玉米淀粉，加入一定量的甘油和甲基纤维素(事先用适量热水溶解)，用去离子水配成质量浓度为2g/100mL的淀粉乳，于沸水浴中糊化90min，得到淀粉糊化液。
1.3.3 复合膜的制备
将淀粉糊化液与壳聚糖溶液按所设定的比例混合，在90℃条件下加热搅拌20min，冷却后过滤除去杂质，并在真空度0.09～0.1MPa条件下脱气20min，然后倒入模具(17mm×17mm)中，置于50℃的恒温培养箱中干燥48h。干燥好后取出，在室温条件下适度回湿，揭膜，置于25℃，相对湿度(RH)50%条件下保存备用。
1.4 可食性复合膜物理性能的测定
1.4.1 抗拉强度与断裂伸长率的测定
参考文献：[9]方法测定膜的抗拉强度(tensile strength，TS)和断裂伸长率(E)，每种膜测定5个样品。样品膜裁剪成尺寸为2.5cm×7.5cm。质构分析仪初始夹距设为50mm，拉伸速度为1mm/s。样品测试前在25℃，RH 50%条件下平衡2d。按式(1)、(2)计算抗拉强度与断裂伸长率，每个样品重复测定3次，取平均值。
式中：TS为抗拉强度/MPa；F为拉伸最大应力/ N；S为拉伸前截面积/mm2；E为试样断裂伸长率/%；E0为试样原始标线间的距离/mm；E1为试样断裂时标线间的距离/mm。
1.4.2 水蒸气透过系数(water vapor permeability，WVP)的测定
采用参考文献[10]的方法并进行改进，测定膜的WVP。并取直径32mm、深70mm的圆形敞口玻璃杯，往其内加入蒸馏水直至水面距杯口5mm为止(保持膜下方相对湿度为100%)。将供试膜剪裁成50mm×50mm的膜，用千分尺测定5个点的厚度后，将膜覆盖杯口，膜与杯之间用高真空硅脂密封，再用橡皮筋将膜套牢并称其质量。再将玻璃杯置于25℃的干燥器中，干燥器底部分加满变硅胶，以使干燥器中保持相对湿度为0。放置12h后，水蒸气转移速率达到恒定，每2h称量一次，精确到0.0001g，持续12h，绘制杯质量减少量Δm与时间t的关系图，由Δm-t曲线的线性部分(r2≥0.9995)的斜率，按式(3)来计算WVP，每个样品重复测定3次，取平均值。
式中：WVP为水蒸气透过系数/(g·mm/(m2·s· Pa))；Δm为杯质量减少量/g；A为膜的面积/m2；Δt为测定时间间隔/d；b为膜的厚度/mm；Δp为膜两侧的水蒸气压差/kPa。
1.4.3 度的测定
参考文献[11]的方法测定复合膜的度。使用便携式差计对其进行测定。将膜样品平放在白校正板上(校正板型号CR-A43，其中L=94.0，a=0.3130，b= 0.3190)，然后将差计测试头放在样品上，按下测量键，即可显示测定结果，记录L(+L为亮方向，－L为暗方向)、a(+a值为红方向，－a值为绿方向)、b(+b值为黄方向，－b值为蓝方向)以及ΔE值。每个样品选择5个点进行测量，取平均值。
复合膜1.5 数据分析
采用Excel 2003进行方差分析，采用SPSS 17.0统计学软件进行均值显著性差异分析(采用邓肯氏新复极差法测验显著性水平P为0.05时的均值显著性差异)。
2 结果与分析
2.1 HACS与CS质量比对膜性能的影响
选择质量分数20%的甘油添加量，不添加甲基纤维素，研究不同HACS与CS质量比对膜性能的影响，结果见图1与表1。
2.1.1 HACS与CS质量比对膜机械强度的影响
由图1可知，HACS与CS的质量比对膜的机械强度有显著影响。随着CS添加比例的增加，膜的TS值逐渐降低，当HACS:CS由1:0变化到0:1时，TS值由23.09MPa降低至11.51MPa，降低了50.15%，而E值逐渐增大，并在HACS:CS为1:1时取得最大值29.45%，相对于HACS:CS为1:0时，E值增大了5倍多，当CS添加量继续增加，E值又稍有减小。膜抗拉强度的变化可能是由于CS分子链上质子化的NH3+破坏淀粉中的有序结构，与淀粉分子链上羟基之间形成氢键作用造成的[11]。由图中还可看出，纯HACS膜的TS值远高于纯CS的TS值，说明高直链淀粉膜中形成的淀粉分子链之间的相互作用力要强于壳聚糖膜中壳聚糖分子链之间的相互作用力，从而使膜的抗拉强度随着壳聚糖添加量的增加而降低。膜E值增大可能由于壳聚糖的添加降低了膜中淀粉结晶度降低造成的。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议