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新型淀粉膜的制备及其结构和性能的研究

吴颖  
【摘要】: 淀粉是一种来源广泛、价格低廉、可资源再生的天然高分子原料。以淀粉为主要原料制备的包装膜可以替代源于石油产品的传统食品包装膜,被认为是最具发展前景的生物降解包装材料之一。但是,现有淀粉膜由于力学性能较差,易于老化,在食品包装行业的应用受到限制。 本文针对淀粉膜在应用过程中力学性能不足的缺陷,研究了制膜过程中糊液浓度,塑化剂含量,糊化时的搅拌速度和成膜过程中的温度控制对淀粉膜力学性能的影响。并通过研究马铃薯、玉米和豌豆淀粉糊液的回生性能与所得淀粉膜的结构和性能的关系,得到了一种可以简便快速地对成膜原料进行筛选的方法。 以原料糊液的回生性能与所得膜结构和性能的关系为指导,本文选用具有很强糊液回生性能,且与淀粉多糖结构相似的琼脂作为增强剂。实验证明,琼脂与淀粉具有很好的相容性;添加琼脂可以抑制直链淀粉的结晶,延缓淀粉膜的老化;增加淀粉膜的密度,降低水蒸气透过率;提高淀粉膜的抗拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性。 本文将酯化剂琥珀酸酐溶于少量溶剂后均匀分散于马铃薯、玉米和豌豆淀粉表面,增大反应物之间的接触面积,采用绿色高效的固相反应生成淀粉琥珀酸酯。以玉米淀粉为例,通过比较不同反应条件所得产物的取代度,采用响应曲面回归法对反应条件进行优化,得到最佳反应条件:水含量为12%,反应温度为100℃,反应时间为4 h,反应效率最高达到68%。分别用不同取代度的马铃薯、玉米和豌豆淀粉琥珀酸酯制膜。实验证明,酯化改性抑制了淀粉膜结晶的形成,延缓了淀粉膜的老化;降低了淀粉膜的热稳定性;提高了淀粉膜的吸水性、断裂伸长率和水蒸气透过率。 双醛淀粉上具有大量的醛基,可以与淀粉链发生交联。因此本文用双醛淀粉作为交联剂对淀粉膜进行交联。实验证明,双醛淀粉的交联作用阻碍了淀粉膜结晶的形成,延缓了膜的老化;改善了淀粉膜的微观形貌;降低了淀粉膜的吸水性能、水蒸气透过率;增强了淀粉膜的抗拉伸强度,并在一定添加范围内提高了淀粉膜的断裂伸长率。


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