作为一种重要的生物材料,胶原蛋白具有良好的生物相容性、生物降解性和低免疫原性。在食品领域,胶原蛋白也已被作为蛋白质膳食补充剂、载体、食品添加剂,尤其是近年来在可食膜和涂层的开发和应用方面已成为研究热点。但是,相对于传统的塑料包装,以胶原蛋白及其水解物(明胶)为基质的膜存在机械强度不够、某些阻隔性能(如阻水性等)不足等问题。目前,通过不同的交联机制改性蛋白以获得性能更好的基质材料成为可食膜研究开发的重要途径。本文以谷氨酰胺转氨酶(TGase)作为交联剂,对不同分子形态和结构的胶原蛋白进行交联,探究其交联机制和交联强度。同时,对以不同条件处理的胶原蛋白及其水解物(明胶)为基质的可食膜进行酶交联,观测交联前后膜性能的变化,从而获得更好的制膜条件,以为推广TGase在胶原蛋白基可食膜中的应用以及可食膜的工业化生产提供技术支持。首先,以牛皮为原料,通过酸法和酶法分别提取了有端肽(TRC)和无端肽(TPC)的Ⅰ型胶原蛋白,在不同的处理温度下加入TGase进行交联。然后对蛋白样品的理化特性进行表征。结果表明,TRC和TPC的氨基酸组成和等电点都发生了变化;37℃处理后的样品,维持分子三股螺旋结构稳定的氢键被破坏,并开始解螺旋,TGase交联后增强了蛋白分子的热稳定性;低温下TGase处理的样品分子结构变化不大,交联效果不明显。其次,对不同热解温度处理的胶原纤维和TGase之间交联程度与其所制成的膜的性能进行了研究。随着热解温度的升高,成膜液的水解度逐渐增大,粒径分布有变小的趋势,表明胶原纤维的三螺旋结构被破坏,部分降解为短链蛋白。热解后,其热稳定性和膜的力学性能显著下降。然而,从扫描电镜(SEM)中观察到,成膜性能大幅改善,膜变得致密光滑。同时,经TGase交联后,膜的相关性能普遍提高,推测TGase促进了膜内形成更紧密和更稳定的物理和化学网络结构。此外,在非变性温度(4℃,25℃)下处理的胶原纤维,无论是否存在TGase,膜的相关指标变化都不明显,这进一步证明了 TGase难以与分子结构保持完整的胶原进行交联。最后,以TGase为交联剂,制备不同比例的明胶-胶原蛋白复合膜并检测膜的性能。复合膜的厚度变化不明显;随着明胶比例的增加,膜的透光性逐渐增大,水蒸气透过性(WVP)降低,水溶性(WS)增加,透氧性减小,膜的表面和断面都趋于光滑平整,成膜性变好;交联后膜的热稳定性有所增强;膜的机械性能在明胶为10%时最好,交联后膜的拉伸强度达到36.10±3.21 MPa,断裂延伸率达到6.51±0.23%。由此说明,降解更完全的明胶分子内存在更多酶促位点,能聚合形成更多的异肽键(ε-(γ-谷氨酰胺基)赖氨酸)。综上,TGase在Ⅰ型胶原蛋白保持完整三股螺旋结构时很难与其交联,说明交联位点主要存在于螺旋结构内部。明胶-胶原蛋白复合膜在交联后形成了更为稳定和紧密的网络结构,表现出了优良的机械性能和阻隔性能,初步显示了在食品工业中的潜在应用价值。