Page 69 - 《精细化工》2022年第12期
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第 12 期                   黄依然，等:  添加剂改性玉米醇溶蛋白复合膜的制备与表征                                   ·2435·


            添加剂介入薄膜材料中，能够帮助 Zein 与 CS 之间                       比，ZC-1.5 复合膜的拉伸强度降低了 27.47%，断裂
            形成更多的氢键        [38] ，增强分子相互作用，从而增强                 伸长率增长了 24.61%。
            了膜的拉伸强度。但当复合添加剂添加量为 2.0%                               添加单一添加剂的 ZC-G 膜和 ZC-P 膜的柔韧性
            时，膜的拉伸强度再次提高，这可能是因为过量的                             比 ZC-0 薄膜虽有所改善，但与添加相同量复合添加
            添加剂从薄膜中游离出来，使得 CS 与 Zein 之间重                       剂的 ZC-1.5 膜相比，综合性能略低，ZC-G 膜的拉
            新结合，分子间作用力增强。                                      伸强度为 ZC-1.5 膜的 25.03%，断裂伸长率略高于
                                                               ZC-1.5 膜，是 ZC-1.5 膜的 148.50%；ZC-P 膜的拉

                                                               伸强度为 ZC-1.5 膜的 58.30%，断裂伸长率是 ZC-1.5
                                                               膜的 61.56%。SUN 等      [23] 制备了含单一添加剂（甘
                                                               油、PEG 400）的 Zein/CS 薄膜（薄膜中 Zein 含量
                                                               为 50%），当单一添加剂添加量为 45%（基于 CS 和
                                                               Zein 的质量）时，添加甘油的薄膜拉伸强度为 16.71
                                                               MPa，断裂伸长率为 61.77%，添加 PEG 400 的薄膜
                                                               拉伸强度为 19.94 MPa，断裂伸长率为 63.31%。本
                                                               文所制备的单一添加剂薄膜的力学性能略低于上述
                                                               单一添加甘油或 PEG 400 的薄膜，这可能是由于薄

                a~f 和 A~E 不同字母表示差异性显著（P<0.05），下同               膜中所添加的 Zein 含量不同，本实验中 Zein 的含
            图 1   单一及复合添加剂对 Zein/CS 薄膜拉伸强度和断裂                  量（71.4%，即 Zein 质量占 Zein/CS 质量的百分数）
                  伸长率的影响                                       偏高，大量 Zein 微球破坏了薄膜中的紧密结构，从
            Fig. 1    Effects of single and composite additives on tensile
                   strength and elongation at break of Zein/CS films   而使其综合性能下降。
                                                               2.2   膜的 WVP 分析
                 由图 1 还可看出，当复合添加剂添加量低于                             阻水性能是包装材料的重要性能之一，是表示
            1.5%时，膜的断裂伸长率几乎保持不变，与未添加                           食品与环境之间水蒸气转移能力的性质。单一及复
            复合添加剂膜相当；当复合添加剂添加量≥1.5%后，                          合添加剂对 Zein/CS 膜 WVP 的影响，见图 2。
            膜的断裂伸长率明显提高。这与 KHAZAEIA 等                 [39] 的
            研究结果一致，在较低的复合添加剂添加量下，薄
            膜的断裂伸长率变化不大，直至复合添加剂达到一
            定量，薄膜的断裂伸长率会随着添加量的增加而升
            高，但拉伸强度则出现显著下降，这可能是由于
            Zein/CS 膜中加入一定量 PEG 400 和甘油时，PEG 400
            与甘油分子间以及与 Zein、CS 之间形成了新的氢
            键，阻碍了 Zein 与 CS 结合，取代了膜中原有的氢
            键，改变了原来的空间结构，结晶度下降，削弱了
            Zein、CS 分子间的氢键作用，分子间的相互作用力

            减弱，降低了分子链之间的直接相互作用，增加了
            链段迁移率，使薄膜的机械强度降低，拉伸性增强                     [40] 。   图 2   单一及复合添加剂对 Zein/CS 薄膜 WVP 的影响
                                                               Fig. 2    Effects of single and composite additives on WVP
            总体来说，薄膜的机械性能并未与部分添加单一添                                   of Zein/CS films
            加剂的薄膜机械性能规律保持一致，即断裂伸长率
            上升，拉伸强度降低，这可能是因为复合添加剂之                                 由图 2 可知，ZC-0 膜与 ZC-0.5 膜的 WVP 值
            间具有一定的协同效果，形成了一定的次级力键，                             无显著性差异（P<0.05），且随着复合添加剂添加
            使得分子间既能相互移动，又具有一定的相互作用                             量的增加，WVP 值呈上升趋势，从 ZC-0.5 膜的
                                                                     –11
                                                                              2
            力，这与于力等        [41] 的研究结果一致。与 CHEN 等        [42]   8.47×10  g·m/(m ·s·Pa)升至 ZC-2.0 膜的 1.280×
                                                                          2
            的研究结果相比，可明显观察到添加剂能够使得薄                             10 –10  g·m/(m ·s·Pa) ，这 表明复 合添 加剂会 使得
            膜拉伸强度降低，断裂伸长率升高，实用性增强。                             Zein/CS 膜中阻水性能下降。这可能是因为，复合添
                 综合力学性能评价，复合添加剂添加量为 1.5%的                      加剂使成膜液中单位体积内羟基数目增加，结合的
            ZC-1.5 膜力学性能最佳，此时拉伸强度为 7.18 MPa，                   水分子数增加，成膜材料相对含量下降，削弱了其
            断裂伸长率为 41.49%，与不含复合添加剂的薄膜相                         分子间的相互作用，薄膜的致密性下降                 [43] ，同时促进
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