胶原蛋白,已被广泛应用于食品加工与包装领域。然而,以胶原蛋白为原料的蛋白膜依然存在机械强度不足、阻隔性能较低等共性问题。因此,本文向胶原蛋白悬浮液中加入聚丙烯酸钠和金属离子等外源物质制备成复合膜,探究胶原蛋白与聚丙烯酸钠、金属离子之间的相互作用,测定复合膜前后的性能差异,以期提高纯胶原蛋白膜的拉伸强度、阻水性及热稳定性等。首先,采用0.1～1.Owt%聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜。结果发现:加入聚丙烯酸钠后,复合膜的拉伸强度逐渐增大,最高达到纯膜的1.49倍;断裂延伸率、透光率和水蒸气透过率下降,其中,水蒸气透过率最低为1.30×10-12g · cm-1 · · Pa-1;膜热稳定性分析表明,复合膜降解温度提高;膜厚无明显变化;扫描电镜呈现聚丙烯酸钠-胶原纤维复合膜更致密。当聚丙烯酸钠的质量浓度为0.3%时,复合膜的某些性能较佳,如拉伸强度为37.60 MPa,断裂延伸率为14.20%,透光率为48.70%,水蒸气透过率为1.30×10-12g ·cm-1 ·s-1·Pa-1 此外,红外分析也显示复合膜的构象发生了变化。以上结果表明静电相互作用导致了聚丙烯酸钠与胶原蛋白的作用增强及其膜性能的变化,适宜的添加量可有效地改良胶原纤维膜。随后,在确定添加0.3wt%聚丙烯酸钠的胶原蛋白膜能提高自身的机械性能和热稳定性,为了进一步提高蛋白膜的各种性能,研究不同种类金属离子对膜的强化效果。经前期的预实验最终确定三种金属离子的添加浓度梯度为0.001 mol/g,0.002 mol/g,0.003 mol/g,0.004 mol/g。结果证明,添加低浓度Ag+(0.001 mol/g)的胶原蛋白-聚丙烯酸钠复合膜的拉伸强度最高(45.11 MPa),添加 0.003 mol/g Ca2+(33.46 MPa)和 0.002 mol/g,Fe3+(33.88 MPa)的胶原蛋白-聚丙烯酸钠复合膜次之。同时,复合膜的热稳定性随着金属离子浓度增加而提高,其中以0.004 mol/g Ag+复合膜熔融温度最高(97.37℃C),0.004mol/gFe3+复合膜(85.39 ℃)和0.004 mol/gCa2+(85.92 ℃)复合膜次之。复合膜的水蒸气透过率和水溶性出现了类似的结果,均随着Ca2+和Fe3+浓度的增加而降低,而Ag+复合膜以0.001 mol/gAg+复合膜为最优。复合膜的厚度随着金属离子浓度的增加而逐渐升高。而且,复合膜的扫描电镜图呈现较低浓度Ag+(0.001 mol/g)复合膜、适量浓度(0.003 mol/g及以下)的Ca2+复合膜和Fe3+复合膜结构紧密细致。此外,红外分析显示金属离子对胶原蛋白-聚丙烯酸钠复合膜的构象产生了影响,且通过XRD测得金属离子扰乱了胶原蛋白的结晶情况。由此得出,经过适量浓度(0.001 mol/gAg+、0.003 mol/g及以下浓度的Ca2+和Fe3+)金属离子处理的胶原蛋白-聚丙烯酸钠复合膜可得到有效改良。综上,本文利用聚丙烯酸钠与胶原蛋白的静电相互作用、金属离子与胶原蛋白及聚丙烯酸钠的配位螯合作用制备胶原蛋白-聚丙烯酸钠螯合金属离子复合膜,结果表明,适量浓度的聚丙烯酸钠和金属离子的添加对胶原蛋白膜的性能起到了积极作用,如提高了胶原蛋白膜的机械性能、阻隔性能及热稳定性等,显示了聚丙烯酸钠和金属离子在可食包装尤其是胶原蛋白基膜中的潜在利用价值。