来自东北农业大学食品学院的支雅雯、张华江和王晓琪等人选择常用的3 种不同增塑剂进行复配组合,并与单一使用甘油增塑的SPI膜进行对比,分析不同增塑剂组合对SPI机械性能稳定性的影响,最后初步筛选出一种在贮藏期内稳定性较优的复配增塑剂SPI膜,为SPI膜更广泛的实际应用提供理论参考和技术支持。
1. 在贮藏期间的TS变化
随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d的贮藏期内,TS都呈现先升高后下降的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组的TS分别为4.83、4.69、5.09、5.67 mPa,D值分别为31.1%、38.8%、18.2%、11.2%,4 种增塑剂组合SPI膜TS稳定性由高到低分别为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
2. 在贮藏期间的EB变化
随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在在90 d的贮藏期内,EB都呈现出先升高后下降的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组EB分别为18.83%、21.13%、19.09%、21.07%,D值分别为68.1%、55.7%、29.3%、23.9%。4 种增塑剂组合SPI膜EB稳定性由高到低分别为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜。
3. 在贮藏期间WVP的变化
随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d贮藏期内,WVP都呈现逐渐升高的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组的WVP分别为30.07、33.83、28.17、27.43 (g·mm)/(m2·d·kPa),D值分别为75.23%、85.88%、76.17%、54.88%。从高到低为甘油、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜。
4. 水分体积分数在贮藏期间的变化
随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d贮藏期内,水分体积分数都呈现出先升高后下降的趋势,只是不同组合膜之间下降速率有差异。贮藏90 d后,空白组、1~3组的SPI膜水分体积分数分别为16.9%、15.9%、17.5%、20.9%,D值分别为32.9%、39.1%、28.8%、15.4%。在整个贮藏期间,SPI膜保水性的稳定性从高到低为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
5. SPI膜的水稳定性
在经过90 d的贮藏期后,不同增塑剂组合的SPI膜水溶失率都有不同程度增大,空白组、1~3组D值分别为13.42%、16.12%、14.52%、10.73%,稳定性由高到低为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
6. SPI膜的疏水性
在经过90 d的贮藏期后,不同增塑剂组合的SPI膜的接触角都存在不同程度的减小的现象。在贮藏初期,有油酸参与组合增塑的蛋白膜的接触角都成增大的趋势,说明油酸引起膜体系的疏水性增强,而山梨醇却造成膜体系疏水性的降低。4 种SPI膜疏水性的稳定性由高到低为甘油、山梨醇与油酸组合增塑SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸组合增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合增塑SPI膜。
7. SPI膜的巯基含量
在90 d的贮藏期内,不同增塑剂组合的SPI膜的巯基含量逐渐下降。在贮藏初期,与空白组相比,有油酸参与组合增塑的蛋白膜的接触角与巯基含量都增大。
8. 不同增塑剂复合膜贮藏期间表面SEM分析
在贮藏初期,虽然空白组SPI膜与3组SPI膜相比,表面更为致密平整,无颗粒状结合物,说明单一甘油增塑的SPI膜交联网络结构排列更紧密,蛋白粒子之间相互吸引强烈,更好地改善了SPI膜的机械性能,但经过90 d贮藏期后,此时单一甘油增塑的SPI膜表面结构变化也最大,此时蛋白膜表面网络结构排列疏松,甚至有裂缝和空洞出现。
结 论
以甘油、山梨醇和油酸组合(2∶1∶1,m/m)作为增塑剂制备SPI膜时,SPI膜机械性能稳定性最佳,与空白组(单独由甘油增塑的SPI膜)相比,抗拉强度稳定性提高了64%,断裂延伸率稳定性提高了65%,水蒸气透过率稳定性提高了27%,对水的稳定性提高了20%。本实验可为SPI包装薄膜在实际中更广泛的应用提供一定的理论依据。