Page 172 - 《精细化工》2020年第5期
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·1022·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            2.4   膜水蒸气透过系数                                     的释放性数据如图 5 所示。释放性结果表明，膜在
                 水蒸气透过系数（WVP）是评价包装材料阻水                         不同的模拟液中可以缓慢释放，在正己烷模拟液中
            性的重要参数之一，具有表面疏水及较好水蒸汽阻                             的迁移率大于在水中的迁移率。一方面是因为姜黄
            隔性的膜材料有助于保持新鲜食品的水分，能更好                             素是低水溶性的亲脂化合物，在水分含量高的食品
            地适用于食品包装领域           [19] 。膜的水蒸汽透过系数和              模拟液（水）中溶解度低，因此释放率低。另一方
            力学性能见表 1。                                          面，食品基质对化合物的迁移具有较大的影响，正
                                                               己烷能进入 EC 基体中，产生溶胀作用，而该膜属
                    表 1    膜的水蒸汽透过系数和力学性能                      于疏水性膜，水分子很难对膜产生溶胀作用。因此，
             Table 1    WVP and mechanical properties of composite films
                                                               姜黄素在正己烷中的迁移率较水中的高，在聚乳酸
               Film   WVP/〔g·mm/                               疏水膜中也发现了相同的规律。抗菌膜实现其抗菌
              samples   （m ·h·kPa）    TS/MPa       EB/%
                         2
                                                               性的机理是膜中的抗菌剂不断地向被其包装的食品
                EC     1.2160.021   a  12.2200.768    b  8  .  6  1  1  0.358 a
                                                               表面释放，并达到一定浓度，从而对食品起到防腐
               EC-Si 1   0.6250.034   c  15.3110.431   a  6.9790.235 b
                                                               保鲜的作用。由于该膜良好的疏水性以及抗菌剂在
               EC-Si 2   0.5630.042   c  14.9980.328   a  5.6960.585 c
                                                               脂类模拟液中较高的释放率，该膜有望用于脂类食
               EC-Si 3   0.5490.042   c  10.4520.369   c  5.4050.315 c
                                              d
               EC-Si 4   0.9210.080   b  8.2980.5596    5.0250.190 c  品的保存。

                 注：不同字母 （ a~d ）代表相 同列之间有显 著性差异
            （P<0.05）。

                 表 1 结果表明，与纯 EC 膜相比，m-SiO 2 醇溶
            胶的加入降低了膜的水蒸汽透过系数。一方面，由
            于 SiO 2 使水蒸汽透过时的路径阻力增大，需要更大
            的能量和更多的时间，因此，导致单位时间内通过
            的水蒸汽分子减少         [20] ；另一方面，m-SiO 2 醇溶胶的
            加入减少了膜中亲水性基团，降低了膜与水分子的
            相互作用。但是，当 m-SiO 2 醇溶胶与 EC 醇溶液体

            积比超过 3︰2 时，膜的水蒸汽透过系数增加。这是                          图 5    膜（EC-Si 3 ）中姜黄素在蒸馏水以及正己烷中的释
            由于膜中无机粒子增多后，导致膜中粒子与 EC 基                                放性
            质的粘合力下降，在膜界面处产生脱粘、裂痕等，                             Fig.  5    Releasing  behaviors  of  curcumin  from  composite
                                                                     film (EC-Si 3 ) to distilled water and n-hexane
            膜结构变得松散，膜中存在更多使水分子通过的空
            隙。因此，使得膜的水蒸汽透过系数升高。                                3   结论
            2.5   膜力学性能
                 如表 1 所示，m-SiO 2 醇溶胶的加入增强了膜的                      （1）硅烷偶联剂对 SiO 2 进行改性的同时，与
            拉伸强度，当 m-SiO 2 醇溶胶与 EC 醇溶液的体积比                     EC 的醇羟基之间也存在着相互作用，减少了 EC 中
            为 1︰4 时，膜的拉伸强度最大。随着 m-SiO 2 醇溶                     的醇羟基，增强了膜的疏水性。
            胶的继续增加，膜的拉伸强度下降。膜的力学性能                                （2）m-SiO 2 醇溶胶在膜中所占比例会对膜的性
            与高分子本身的结构有关，改性后的二氧化硅醇溶                             能产生不同影响。当 m-SiO 2 醇溶胶在复合膜中含量
            胶，由亲水性变为疏水性，它可以与疏水性 EC 充                           较少时，可以降低膜的水蒸汽透过系数。当 m-SiO 2
            分地吸附、键合，增强了粒子与基体的界面粘合，                             醇溶胶与 EC 醇溶液比例超过 3︰2 时，膜的水蒸汽
            有利于应力的传递，具有提高拉伸强度的能力                      [21] 。   透过系数呈上升趋势。
            但是，随着纳米粒子的不断增加，粒子之间过于接                                （3）加入适量 m-SiO 2 醇溶胶可增强膜的拉伸强
            近，分散更加困难，易产生粒子“团聚”现象，由                             度，当 m-SiO 2 醇溶胶与 EC 醇溶液的比例为 1︰4
            于“团聚”粒子的表面缺陷，使膜的拉伸强度下降                     [22] 。  时，膜的拉伸强度达到最大值 15.311 MPa。
            随着 m-SiO 2 醇溶胶比例增加，复合膜的断裂伸长率                          （4）一步法制备具有多孔结构的复合膜，制备
            不断下降。这是由于纳米粒子限制了高分子链段的                             过程简单，不需要苛刻的条件控制，所制备的复合
            运动所致。                                              膜可存在有机-无机微孔结构，该微孔结构有利于疏
            2.6    膜中抗菌剂的释放                                    水性抗菌剂在脂肪模拟液中的释放。综合以上特点，
                 膜（EC-Si 3 ）中姜黄素在蒸馏水以及正己烷中                     该复合膜有望作为脂类食品的包装材料，但由于食
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