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蛋白质是组成生物个体的一切细胞和组织的重要成分,生活中随处可见。同时蛋白质的种类非常广泛,而蛋白质的性能的可塑性也很高。在人们日渐关注绿色与健康的今天,应用蛋白质为成膜基材,通过添加其他活性物质或通过改性等方式制备优良的食品包装薄膜成为研究热点。本论文在团队前期实验的基础上,选用乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠为成膜基材,加入甘油作为增塑剂,加入不同的活性抗菌物质:山梨酸钾、乳铁蛋白、月桂酰精氨酸乙酯来研究活性抗菌复合蛋白膜的包装性能和抑菌性能;利用静态超高压处理蛋白成膜溶液,研究静态超高压处理对复合蛋白抗菌膜改性作用;研究了山梨酸钾的传质迁移过程。主要内容如下:1.以乳清分离蛋白(WPI)、酪蛋白酸钠(NaCas)、甘油(GLY)为成膜基材,通过添加不同比例的山梨酸钾(PS)、乳铁蛋白(LF)、月桂酰精氨酸乙酯(LAE)来制备活性抗菌复合蛋白膜。添加比例为:1%、2%、5%。利用扫描电子显微镜、激光粒度仪、水蒸气透过仪、拉力试验机、色差仪等仪器,测试和分析抗菌活性物质对薄膜的机械性能、颜色、溶液粒度分布、透气性等不同程度的影响。实验证明PS和LF能够与蛋白溶液很好的融合,溶液粒度直径分布较小,且蛋白薄膜颜色较透明。添加了PS和LF的蛋白薄膜,其抗拉强度均有所增加,断裂伸长率有所降低,与空白组相比,添加5%的PS的抗菌薄膜的拉伸性能相对高,其抗张强度达到3.451 MPa,提高了140%,但其水蒸气透过率和氧气透过率均有所降低。而加入LAE的蛋白薄膜,由于其自身难溶于水而使蛋白膜的透湿性、透氧性能提高。抑菌圈实验证明了PS、LF、LAE对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制作用,其中LAE对两种菌均具有较强的抑制作用,且对葡萄球菌的抑制作用大于对大肠杆菌的抑制作用,抑菌圈直径最高达到18.3 mm。2.研究静态超高压处理对复合蛋白抗菌膜的改性作用。设置静态超高压处理压力梯度为:200 MPa、300 MPa、400 MPa;设置超高压保压时间梯度为:5 min、10 min、20 min、30 min。实验证明静态超高压处理对于抗菌复合蛋白薄膜的机械性能、光学性能、透湿透氧性能等均有不同程度的影响。通过电子显微镜对处理后的蛋白薄膜的微观分析,发现超高压改性能够使蛋白薄膜断裂面较细腻,无气孔或气孔较小,薄膜的表面光滑均匀,看起来美观。通过红外光谱分析,不同超高压压力和时间处理后的蛋白薄膜的C-H、C≡C、C≡N、C≡C-C≡C基团等产生不同的伸缩震动,说明超高压能够使蛋白质发生不同程度的解离和聚合。经超高压处理的抗菌薄膜的机械性能得以增强,但是透明度却有所减弱。超高压处理可以显著降低薄膜的氧气透过量和水蒸气透过率,透气性能改善最好的一组为B2(200MPa,10 min)氧气透过量为4433.97 cm3/m2·24h·0.1MPa。但是由于蛋白质本身的亲水性能,超高压对蛋白薄膜的水溶性没有较大影响。选取实验中较关注的2个参数:水蒸气透过系数(WVP)和氧气透过量(OP)进行极差分析,其中B1A3C2组(超高压时间为10 min,压力为400 MPa,温度为25℃)为优化的工艺条件,制取的改性复合蛋白膜的水蒸气透过系数WVP=1437.7405 g/m2?24h,氧气透过量OP=12462.67 cm3/m2?24h?0.1MPa。(3)研究山梨酸钾从不同静态超高压处理薄膜向食品模拟液的传质迁移行为。基于Fick扩散定律,通过假设条件,建立山梨酸钾向模拟液的迁移模型。蛋白薄膜中山梨酸钾的添加比例,实验温度是影响山梨酸钾扩散迁移的重要因素。随着山梨酸钾初期添加量的增加和测试温度的升高,山梨酸钾的扩散系数也随着增大,当超高压处理压力为300 MPa,处理时间为10 min,实验环境40℃时,山梨酸钾的扩散系数达到19.420×10-13,其扩散速率增加、达到平衡点的时间缩短。与未经过静态超高压处理的蛋白薄膜相比,经过静态超高压处理的薄膜的山梨酸钾的释放速率明显减缓。随着超高压处理压力的增强,山梨酸钾的扩散速率减弱,扩散系数变小。对于实验初期和未经超高压处理的蛋白薄膜,由于扩散指数n值小于0.5,山梨酸钾的迁移扩散可用Fick第一定律来研究。但是经过超高压处理后的蛋白薄膜,由于超高压对蛋白质内部结构的破坏和新双硫键的形成,改变了蛋白质的特性,而这种特性又随超高压处理时间和压力而呈不同改变,所以需要结合Fick定律和实验数据自拟模型来判定超高压处理薄膜对抗菌物质的缓释效果。