小麦麸质蛋白基可降解膜的制备、性能及稳定性研究

作     者：余国贤 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志清

授予年度：2019年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 083201[工学-食品科学] 

主      题：复合膜 小麦麸质蛋白 麦麸纤维素 脂质 物理性能 稳定性 

摘      要：随着人们对环保要求的提高,天然可降解食品包装材料逐渐成为研究热点。小麦麸质蛋白(WG)是小麦加工的重要副产物,由于来源广泛、价格便宜以及优越的成膜性、阻气性和阻油性,在食品包装领域具有广阔的发展前景。本研究以小麦麸质蛋白为主要成膜基材,辅以麦麸纤维素(WC)及固体石蜡(PW)、蜂蜡(BW)、液体石蜡(PAO)、油酸(OLA)等脂质中的一种制备复合膜,并分别对复合膜的性能进行研究,以及复合膜在储藏过程中的性能稳定性进行实验。主要研究内容及结果如下:1、将WG和WC通过溶液共混于碱性乙醇系统,采用流延成膜法制备复合膜。探讨成膜体系中料液比、麦麸纤维含量、甘油添加量、乙醇浓度、体系pH值及黄原胶添加量对复合膜物理性能抗拉强度(TS)、断裂伸长率(EAB)、水蒸气透过系数(WVP)、水溶性和透光性等的影响,结合主成分分析和隶属度综合评价方法,以复合膜综合分S为评价指标,利用Box-Behnken响应面实验方法进行复合膜配方工艺优化,当麦麸纤维含量36.14%、乙醇浓度34.28%、体系pH值11.42时,复合膜的综合评分S达0.90,验证试验中复合膜综合评分为0.88,此时复合膜的TS为23.42MPa,EAB为10.48%,WVP为1.62×101212 g/(cm·s·Pa),水溶性为22.59%。复合膜FT-IR和SEM结果表明成膜材料各组分间无新的官能团产生,成膜材料间相容性良好,膜表面有部分颗粒状物质,断面结构致密。2、分别将脂质PW、BW、PAO和OLA与WC/WG进行三元复合,运用数学模型对复合膜的等温吸湿曲线进行拟合,研究不同脂质类型及其添加量对WC/WG复合膜吸湿性能、透水性能的影响,并测定其机械性能和表面疏水性的变化。结果表明,PW、BW和PAO可以降低复合膜的平衡吸湿率和单分子层吸附值m,且蜂蜡效果最好。不同相对湿度(RH)条件下,复合膜的Peleg模型吸湿动力学过程不同。PW和BW可降低复合膜表面水分子结合强度。脂质能提高复合膜的阻水性和表面疏水性(除OLA),15%BW的复合膜WVP最小。除OLA能增加复合膜的延展性外,脂质会降低复合膜的TS和EAB,BW对复合膜的TS和EAB影响最小。不同脂质类型可使复合膜产生不同的微观结构。综合认为15%BW的复合膜具有优良的阻水性并保持一定机械强度,对应的TS为11.91 MPa、EAB为8.16%、WVP为0.76×10g/(cm·s·Pa)。3、将WC/BW/WG复合膜进行性能稳定性研究,考察储藏条件不同相对湿度、温度和避光保存对复合膜的性能影响和组分变化。结果表明,温度为25℃时,湿度过高,复合膜的水含量高、机械强度低、阻水性差。低温冷藏不利于保持复合膜的机械强度、阻水性和水分含量,高温会严重影响复合膜的柔韧性、甘油迁出量和色泽。避光保存不会明显影响复合膜各项性能。综合认为,25℃、RH 51%条件下,复合膜各项性能相对稳定周期最长,可达6周。此时复合膜的TS、EAB和水分含量约11.85 MPa、8.24%和9.42%,与初始值相比无显著性差异;WVP约0.813×101212 g/(cm·s·Pa),比初始值升高了近6.97%。