食品保鲜技术在当今食品行业绿色可持续发展的推动下,显得愈发重要。人们对生活质量的追求,对食品保鲜行业高科技的向往,使得包装材料在原料选择及性能改善上具有较高的研究价值。此外,天然大分子具有安全、环保、可降解的功效,对于部分大分子的改性处理和复合应用更是具有良好的药用功能。因此,天然大分子物质成为保鲜膜在制备过程中的首选原料。本研究选用胶原蛋白及葡甘聚糖为原材料,采用化学和物理方法对原材料进行改性处理,用原子力显微镜研究了改性后分子自组装行为及成膜后表面结构完整性的特征。本研究的主要内容及结果如下:⑴分别采用戊二醛和紫外/核黄素对胶原蛋白进行改性处理,用原子力显微镜观察不同条件处理下胶原蛋白分子的自组装效果。研究结果发现,随着戊二醛浓度的提高,胶原蛋白自组装效果明显增强。胶原蛋白的宽度和高度随着戊二醛浓度的增加改变值分别为:36.45±4.45nm 64.35±2.58nm和2.26±0.19nm 4.93±0.29 nm,粗糙度出现先减小后增大的规律。紫外/核黄素处理组与日光灯照射处理组相比,有更明显的自组装交联效果。此外,紫外照射时长对胶原蛋白高度的影响大于对宽度的影响,胶原蛋白的宽度和高度在不同时长的照射下改变值分别为:41.36±4.30nm 55.47±4.53nm和3.10±0.39nm 6.20±0.85nm,变化百分比分别为25.44%和50.00%。根据核黄素浓度和紫外照射时长对胶原蛋白影响的研究发现,浓度比照射时长的影响更大。经过紫外/核黄素处理后,胶原蛋白的最大宽度和高度值分别改变为106.98±3.37nm和11.17±1.33 nm,而日光灯照射组则无明显变化。⑵采用原子力显微镜观察不同浓度葡甘聚糖的交联情况,筛选出单根葡甘聚糖分子较为明显的浓度作为后续研究条件。分别调整戊二醛的浓度、p H值、紫外/核黄素的参数值对葡甘聚糖进行进一步改性处理。研究结果发现,随着葡甘聚糖浓度的增加,葡甘聚糖分子逐渐呈现出交织的网状结构。当浓度为2μg/ml时,葡甘聚糖分子呈现出较为清晰的单链状结构。经过戊二醛的处理,葡甘聚糖分子呈现出明显的带孔网状膜结构。在不同浓度戊二醛的处理下,葡甘聚糖分子的高度和粗糙度改变值分别为:1.38±0.11nm 1.65±0.12nm和0.43±0.00nm 0.55±0.04nm。随着p H值的增大,葡甘聚糖分子的高度和粗糙度改变值分别为:1.14±0.07nm 1.61±0.02nm和0.27±0.00nm0.69±0.01nm;与此同时,葡甘聚糖膜的孔径从98.07±0.81nm减小到33.11±0.75nm。当p H=11.59时,孔径增大到74.44±0.71nm,呈现出破坏趋势。当紫外/核黄素处理组紫外照射时长达到60min时,呈现出带孔网状膜结构。⑶将胶原蛋白和葡甘聚糖进行复合处理,用原子力显微镜对复合物的厚度,粗糙度和孔密度进行探究。制备不同比例的复合物,选择合适的配比并观察戊二醛与紫外/核黄素对复合物的交联效果影响。研究结果表明,当胶原蛋白和葡甘聚糖的终浓度分别为20μg/ml和2μg/ml时,复合物显示出良好的融合形态。经过戊二醛的处理,复合物的厚度从1.78±0.18nm减小到1.12±0.08nm,粗糙度从0.51±0.02nm减小到0.41±0.02nm。经过紫外/核黄素的处理,复合物的厚度从1.63±0.17nm增加到3.55±0.21nm,孔的密度呈现出逐渐减小的趋势。⑷考虑分子与宏观两种因素的差异影响,制备胶原/葡甘聚糖复合膜。用傅里叶红外光谱表征不同条件处理下的复合膜分子的反应情况,进一步探究物理和化学方法的作用原理。研究结果表明,交联处理过后,复合膜中两种分子之间发生了分子内和分子间的氢键作用。除此之外,戊二醛的处理消耗了复合膜中的官能团,因此交联效果更为明显。经过戊二醛的处理,复合膜表面比紫外/核黄素的处理更为平整,光滑;复合膜的厚度和粗糙度分别比紫外/核黄素处理组减少46.55%和57.76%。⑸制备胶原/葡甘聚糖复合膜,探究不同浓度戊二醛对复合膜表面结构、吸水性以及溶解性的影响,同时选用紫外/核黄素处理组作为对照。研究结果表明,随着戊二醛浓度的增大,复合膜的粗糙度呈现出明显的下降趋势,吸水性呈现出先增大后减小的规律,溶解性呈现出逐渐增加的趋势。紫外/核黄素处理组在蒸馏水浸泡后的24h内溶解,因此戊二醛的处理降低了复合膜的吸水性和溶解性。经过以上方法的综合评估,戊二醛和紫外/核黄素的处理在分子层面均能使胶原蛋白和葡甘聚糖产生很好的交联效果。对于宏观复合膜的性能探究表明,戊二醛对复合膜的影响大于紫外/核黄素的处理。本研究通过对交联处理方法分子机理的探究,进一步提高了复合物在成膜过程中的综合应用。为今后研发性能更加优良的保鲜膜打下了坚实的基础。