鱼类明胶膜的制备与性能研究

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利用天然高分子材料制备可食性包装膜的研究引起了广泛关注。其中,鱼类明胶由于来源丰富,且有极好的成膜性能,逐渐成为研究的热点。本研究考察了热处理对鱼胶原及其蛋白膜性质的影响、干燥方式对鱼明胶膜性质的影响以及明胶膜性质的改良。首先,研究了热处理时间对罗非鱼皮酸溶性胶原(ASC)理化性质和热变性对胶原蛋白膜性能的影响。结果发现,热处理时间对胶原的紫外吸收和分子量分布以及红外吸收没有明显影响。随着热处理时间的延长,ASC的比浓粘度下降,变性温度和热转变温度分别从32.6°C和38.1°C下降至27.0°C和29.2°C浊度实验结果表明,当ASC在42°C条件下热处理超过10 min后,其不具备成纤维能力。而且,热变性的胶原还会阻碍天然胶原纤维形成。另一方面,随着热处理时间的延长,胶原膜的抗拉伸强度(TS)从30.81 MPa增加至41.33MPa,断裂延伸率(EAB)从8.95%增加至11.59%,透明度值从2.42增加至3.33,玻璃化转变温度(Tg)从110.49°C上升至117.57°C。根据扫描电子显微镜观察的结果,发现胶原膜的纤维状网络结构随着热处理逐渐转变成类似皱纹的纹理结构。接着,考察了热风干燥和红外干燥对明胶膜性能的影响。结果表明,当干燥温度从40°C上升至80°C,热风干燥和红外干燥的明胶膜在各温度下的最大干燥速率都呈现增加的趋势,在80°C时最大干燥速率分别为0.199 g·min-1和0.228 g·min-1。随着干燥温度的升高,热风干燥和红外干燥的明胶膜TS从40.46 MPa分别增加到48.05 MPa和47.31 MPa,EAB从44.29%分别下降至32.04%和31.63%。结果表明,干燥方式对明胶膜的机械性能没有明显的影响。另一方面,干燥方式和干燥温度对明胶膜的颜色、透光率和蛋白组分方面都没有显著的影响。最后,研究了阿魏酸和漆酶对明胶性质的影响。结果发现,随着阿魏酸和漆酶添加量的增加,明胶的凝胶强度从188.25 g增加至200.88 g,明胶膜的TS从33.88 MPa上升至39.87MPa,明胶膜的溶解率从91.90%下降至81.95%。阿魏酸和漆酶的添加会使明胶膜的颜色变黄。SDS-PAGE的结果表明,阿魏酸和漆酶明显促进蛋白分子间的交联,且存在一定量效关系。另一方面,当明胶膜在25°C,相对湿度为50%的恒温恒湿箱中保存15天时,膜的TS从39.87 MPa上升至47.50 MPa,溶解率从81.95%下降至59.16%。然而,保存时间对膜的颜色和透光率影响不显著。综上可知,经过热变性后的罗非鱼皮ASC的成纤维能力下降,但成膜能力却上升;热风干燥和红外干燥对明胶膜性质的影响不明显,而干燥温度对明胶膜的机械性能有一定影响;阿魏酸和漆酶可以改善明胶膜的机械性能和耐水性能,促进蛋白质之间的交联。
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