魚(yú)皮明膠的殼聚糖與酶法復(fù)合改性及其膜性能研究.pdf

1、當(dāng)前,隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),傳統(tǒng)的塑料包裝膜已不能滿(mǎn)足人們?cè)谑称钒b方面的要求。魚(yú)皮明膠為魚(yú)類(lèi)加工副產(chǎn)物魚(yú)皮的主要成分,資源豐富,價(jià)格低廉,是環(huán)境友好型材料之一。近年來(lái),利用可生物降解的魚(yú)皮明膠來(lái)制備可食性包裝膜越來(lái)越受到人們的關(guān)注,成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)。本文以魚(yú)皮明膠為成膜材料,通過(guò)不同脫乙酰度與不同分子量殼聚糖的分子改性與谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(TGase)的酶促增效,改善魚(yú)皮明膠膜的機(jī)械強(qiáng)度與阻水性能,制備可食性復(fù)合包裝膜。主要研

2、究?jī)?nèi)容包括以下幾部分:
　　 (1)魚(yú)皮明膠的基本特性。本研究所用原料為狹鱈魚(yú)皮明膠,其特征氨基酸(脯氨酸和羥脯氨酸)含量明顯低于哺乳動(dòng)物明膠,僅為氨基酸總量的18.4％,符合冷水魚(yú)皮明膠的特點(diǎn)。SDS-PAGE分析表明,狹鱈魚(yú)皮明膠來(lái)源于Ⅰ型膠原,紅外光譜分析表明,所用魚(yú)皮明膠符合明膠的典型圖譜,其酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ的吸收譜帶分別在1658 cm-1、1544cm-1和1234 cm-1處。
　　 (2)魚(yú)皮明膠成

3、膜液及其改性。魚(yú)皮明膠成膜液經(jīng)TGase與殼聚糖單獨(dú)與復(fù)合改性后,其凝膠強(qiáng)度與流變學(xué)特性均得到顯著改善。魚(yú)皮明膠經(jīng)2％的TGase改性后,其凝膠強(qiáng)度達(dá)到了227g,比對(duì)照提高了127％。魚(yú)皮明膠經(jīng)殼聚糖改性后,其凝膠強(qiáng)度隨殼聚糖脫乙酰度的減少而增強(qiáng),而與殼聚糖的分子量無(wú)明顯相關(guān)性。但魚(yú)皮明膠的流變學(xué)特性均隨著殼聚糖脫乙酰度和分子量的增加而增大。殼聚糖與TGase復(fù)合改性后,魚(yú)皮明膠的凝膠強(qiáng)度達(dá)到了182g左右,比對(duì)照提高了82.0％。在

4、25℃條件下,魚(yú)皮明膠經(jīng)2％殼聚糖(脫乙酰度93.6％、分子量550kDa)與2％TGase復(fù)合改性后,其彈性模量G'、G"分別比對(duì)照增加了20.2倍和7.40倍,流變學(xué)性能明顯改善。
　　 (3)魚(yú)皮明膠復(fù)合膜的性能。經(jīng)TGase改性、殼聚糖改性及TGase與殼聚糖復(fù)合改性后,魚(yú)皮明膠膜的力學(xué)性能、水蒸氣透過(guò)性顯著改善。綜合比較,殼聚糖(脫乙酰度93.6％、分子量550kDa)與TGase復(fù)合改性效果最好,與單一明膠膜相比,復(fù)

5、合改性膜的熱變性溫度提高了32.1℃,水蒸氣透過(guò)性降低了33.3％,拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了51.69MPa和38.35％,比對(duì)照提高了2.78倍和2.09倍,達(dá)到了GB10457-2009食品塑料自粘保鮮膜的標(biāo)準(zhǔn)水平。
　　 (4)魚(yú)皮明膠復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)表征。魚(yú)皮明膠復(fù)合膜的紅外光譜圖顯示,由于TGase和殼聚糖的加入,明膠的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ、酰胺Ⅲ均向低波數(shù)發(fā)生了移動(dòng),且殼聚糖的氨基變形振動(dòng)消失,表明TGase催化明膠分子發(fā)生

6、了交聯(lián)反應(yīng),形成了新的晶體結(jié)構(gòu),殼聚糖與明膠之間不是簡(jiǎn)單的疊加,而是發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用,形成了很強(qiáng)的氫鍵。掃描電鏡結(jié)果表明,復(fù)合改性膜的微觀結(jié)構(gòu)排列緊密,橫斷面沒(méi)有孔洞與裂縫現(xiàn)象,表明改性復(fù)合膜為均相體系,魚(yú)皮明膠、殼聚糖、TGase三者之間形成了復(fù)雜的共聚物。
　　 (5)魚(yú)皮明膠復(fù)合膜的應(yīng)用。將魚(yú)皮明膠復(fù)合成膜液應(yīng)用于南美白對(duì)蝦的涂膜保鮮,結(jié)果表明,魚(yú)皮明膠復(fù)合膜可有效抑制對(duì)蝦細(xì)菌生長(zhǎng),減緩揮發(fā)性鹽基氮上升,延長(zhǎng)對(duì)蝦保鮮期