基于层层组装技术的多糖膜的制备与性能研究

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随着对食品质量要求的提高和塑料包装导致的污染问题的日益严重,开发可食性食品包装成为食品工业研究的热点。在找寻和研制新型可食包装膜的材料中,具有优良凝胶性能的多糖跃入研究者视线,并在可食性食品包装方面展现了广阔的应用前景。通常使用多组分材料制备复合膜,以弥补单一组分的缺点。制备多组分复合膜最直接的方法之一是混合不同的成膜组分。而由于静电作用,带异种电荷的材料在混合时会发生凝聚,从而影响复合膜的性能,而层层组装法是将带正电和带负电的聚电解质在基底上交替沉积成膜,从而可以避免凝聚的产生。本文首先以海藻酸钠和壳聚糖为原料,研究了纤维素(CNF)的添加方法(混合法和层层组装法)及其添加量(原料干物质量的0 wt%、1 wt%、3wt%、5 wt%和9 wt%)对成膜液及膜性能的影响。结果表明,CNF可以增强膜的拉伸强度(除壳聚糖混合膜外)。其中,拉伸强度最高的膜为海藻酸钠混合膜,强度高达140 MPa。此外,CNF的添加降低了膜的水蒸气透过性,并降低了膜的透光性。微观结构表明CNF可以均匀分布于海藻酸钠基膜中,而在壳聚糖混合膜中则会出现凝聚现象。同时,CNF也增加了壳聚糖(或海藻酸钠)基膜的热稳定性。混合膜液浊度的升高与混合膜透光性的降低相一致。随后制备添加有CNF的海藻酸钠多层膜,并进行交联处理。结果表明,多层膜经交联后,拉伸强度均增加,断裂延伸率则出现降低;交联后的多层膜水溶性显著减低,最高值仅为1.76%,而未交联的多层膜则完全溶于水。溶胀度结果表明,随着CNF的添加,交联膜的溶胀度逐渐增加,同时薄膜的透明度则出现了下降趋势。通过SEM-EDS分析、红外分析以及热稳定分析表明,交联后的薄膜的结构更为致密。最后,通过自主研制的灌肠机进行灌肠实验。利用共挤技术将肉糜与成膜液(海藻酸钠溶液)同时挤出并实现交联。研究了作用到肉糜和作用到成膜液上的压力之比对共挤香肠的影响以及海藻酸钠膜对共挤香肠透明度、机械性能、含水量的影响。结果表明,作用于肉糜的压强与作用于成膜液的压强之比对最终灌肠的质量起关键作用。通过调节两者比例,可以控制肠衣膜厚和强度。海藻酸钠基肠衣的共挤技术可以高效制备出合格的灌肠产品,为肉制品的健康和安全生产提供了新的途径。
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