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玉米醇溶蛋白/纳米二氧化硅复合膜的超声波制备技术研究

侯婷  
【摘要】:随着人们对食品的生鲜品质安全和环保意识的提高,具有生物可降解能力的食品包装材料成为食品领域的研究热点。玉米醇溶蛋白具有良好的成膜特性,可以作为生物可降解包装材料的原料。然而纯玉米醇溶蛋白膜易碎,需要进行改性。纳米二氧化硅是一种安全无毒的纳米材料,可以通过与薄膜基质的界面相互作用,提高薄膜的机械性能和阻隔性能。超声波的机械作用,可以促使纳米颗粒均匀分散,以形成性能更加优良的复合膜。本文将超声波技术引入复合膜的制备工艺中,选取纳米二氧化硅作为功能性添加剂,通过流延法制备了玉米醇溶蛋白/纳米二氧化硅复合膜,并测定了复合膜相关性能指标。主要研究结论如下:(1)首先,通过单因素优化得到工艺条件,结果表明:最佳配比条件是玉米醇溶蛋白浓度0.18(g/mL),乙醇浓度80%,纳米二氧化硅添加量5%(g/g zein),复合增塑剂添加量40%(g/g zein),此时复合膜的抗拉伸强度为9.48MPa,断裂伸长率为50.71%;超声处理后得出:在超声150w、60kHz、10min的条件下,抗拉伸强度降低了15.18%,断裂伸长率增加了73.74%;机械性能较差组合(A_1B_1C_1D_1)和(A_1B_3C_3D_3)经过超声处理后,复合膜的抗拉伸强度和断裂伸长率分别得到了提高。(2)其次,对复合膜性能和结构进行测定,结果表明:增塑剂改性后,在室温条件下(RH:43%),薄膜水蒸气透过系数(WVP)为13.07(×10~(-11)g/m·s·Pa),氧气透过率(POV)值144.97(mmoL/kg);经过纳米二氧化硅改性后,水蒸气透过系数(WVP)减小到7.21(×10~(-11)g/m·s·Pa),氧气透过率(POV)降低至99.44(mmoL/kg);超声处理后,其水蒸气透过系数(WVP)值降低了8.60%,氧气透过率(POV)下降了11.72%。对复合膜结构测定得出:添加复合增塑剂后,薄膜表面变得疏松多孔,结晶度减小,热稳定性降低;添加纳米二氧化硅后,出现了二氧化硅聚集体,横截面的孔隙被填充,结晶度增大,具有较好的热稳定性;超声处理后,复合膜表面团聚的纳米颗粒得到均匀的分散,横截面空隙变小,与未超声处理相比,复合膜的结晶度减小,仍具有较好的热稳定性。(3)最后,对超声处理后的复合膜储藏性能的测定结果表明:在不同储藏温度和湿度下,储藏30d,超声处理后的复合膜在室温(RH:43%)条件下储藏较好。其水分含量为13.37%,水蒸气透过系数(WVP)为11.35(×10~(-11)g/m·s·Pa),氧气透过率(POV)为138.19mmoL/kg,抗拉伸强度为12.24MPa,断裂伸长率为58.53%。综上所述,本文研究了玉米醇溶蛋白/纳米二氧化硅复合膜制备的最佳配比,探究了超声处理对复合膜性能的影响作用,在提高复合膜的机械性能和阻隔性能的同时,研究了复合膜的储藏性能,为薄膜的实际应用提供了理论依据。


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