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随着社会经济的高速发展和人们环保意识的增强,化学合成包装材料引发的严重生态问题已受到国际社会的高度重视。植物蛋白膜因形成的膜均匀透明,具有出色的阻氧性和较好的机械性能,营养丰富、可降解、易消化等特点,已成为目前可食性膜的研究热点。谷朊粉(小麦面筋蛋白,WG)是小麦淀粉生产的副产物,主要由麦醇蛋白和麦谷蛋白两部分组成,能与水形成三维立体网络结构,干燥后可形成具有韧性较强、阻氧性和热封性良好、阻油性出色的蛋白膜。由于阻湿性和机械性能较差,直接限制了WG膜在商业上的广泛应用。因此,提高和改善WG膜的阻湿性和机械性能已成为目前制约谷阮粉蛋白膜应用和发展急需解决的关键问题。本文以谷朊粉为成膜基料,选取国内具有代表性的大型小麦面筋蛋白生产企业七家,购买了八种不同质量的谷朊粉,研究了八种不同质量WG的成膜特性及膜性能;在此基础上,研究了成膜条件对WG膜性能的影响,优化了WG膜的最佳成膜工艺;利用麦醇溶蛋白(gliadin)和玉米醇溶蛋白(Zein)对WG膜进行改良,分别优化了麦醇溶蛋白改良膜(简称gliadin改良膜)和玉米醇溶蛋白复合膜(简称Zein复合膜)的制备工艺;并从分子水平研究了麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白改良WG膜的作用机理。主要研究结果如下:(1)研究了八种WG的成膜特性,考察了不同质量WG对膜性能的影响,结果表明:本研究选用的八种谷朊粉的溶解性、膜液均匀度、干燥速度、揭膜难易程度、膜的色泽和表面光滑程度等成膜性之间差异较大。八种谷朊粉制备的WG膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率和透光率等性能之间也有较大差别。河南莲花面粉有限公司生产的谷朊粉(莲花1)因具有蛋白质含量高、脂肪含量低、溶解性良好,膜液均匀,易揭膜和表面光滑等特点,尤其适合制备可食性WG膜。(2)通过单因素和正交试验考察了成膜因素对WG膜性能的影响;优化了WG膜的最佳成膜条件,结果表明:当料液比为1∶15时,WG膜的综合性能最佳;在谷朊粉中添加甘油可以降低膜的脆性,使膜柔韧性增强,且对阻湿性影响相对较小,为WG膜增塑剂的最佳选择。影响WG膜抗拉强度的主次顺序为:甘油浓度>pH值>乙醇浓度>加热温度,当处理组合为pH12、乙醇浓度45%、甘油浓度15%、热处理温度55℃时,膜的TS最大,为3.78MPa;影响WG膜断裂伸长率的主次顺序为:甘油浓度>pH值>乙醇浓度>加热温度,当处理组合为pH11、乙醇浓度45%、甘油浓度30%、热处理温度60℃时,膜的断裂伸长率最大,为189.2%;影响WG水蒸气透过率的主次顺序为:甘油浓度>pH值>乙醇浓度>加热温度,当处理组合为pH12、乙醇浓度45%、甘油浓度15%、热处理温度60℃时,膜的水蒸气透过率最低,为6.98g·mm/m2·d·KPa。综合考虑拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率三项主要指标,确定WG最佳的成膜条件为pH12、乙醇浓度45%、甘油浓度20%、热处理温度60℃。在此条件下,WG的拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率和透油率分别为3.67MPa、157.9%、7.03g·mm/m~2·d·KPa和0。3.利用玉米醇溶蛋白对WG膜进行改性,制备玉米醇溶蛋白复合膜,考察了添加玉米醇溶蛋白对WG膜性能的影响,结果表明:添加适量的玉米醇溶蛋白可有效地降低膜的脆性,提高膜的韧性、阻水性、机械性和阻氧性。当玉米醇溶蛋白的添加量为25%,乙醇浓度55%,甘油浓度10%,pH12、热处理温度60℃时,复合膜的拉伸强度、断裂伸长率和阻氧能力为4.89MPa、179.1%和21.7mmol/Kg,分别比WG膜(对照)提高33.2%、17.2%和28.1%;水蒸气透过率和透光率为5.20g·mm/m~2·d·KPa和35.6%,分别比对照降低26.0%和75.3%。4.利用麦醇溶蛋白对WG膜进行改性,制备麦醇溶蛋白改良膜,考察了添加麦醇溶蛋白对WG膜性能的影响,结果表明:添加适量的麦醇溶蛋白可有效地降低膜的脆性,提高WG膜的韧性、阻水性、机械性、透光率和阻氧性。当麦醇溶蛋白的添加量为33.3%,乙醇浓度65%,甘油浓度10%,pH11、热处理温度60℃时,改良膜的抗拉强度最大,为5.77MPa,分别比WG膜和复合膜提高了52.7%和18.0%;水蒸气透过率最小,为4.48g·mm/m~2·d·KPa,分别比WG膜和复合膜提高了35.8%和16.1%;阻氧性为18.6mmol/Kg,分别比WG膜和Zein复合膜提高了39.0%和14.3%;透光率为60.3%,分别比WG膜和复合膜提高139.3%和238.8%%。5.通过红外光谱、差示扫描量热谱、热重谱、巯基和二硫键含量、扫描电镜和疏水性分析,探讨Gliadin改良膜和Zein复合膜的改良作用机理,结果表明:向WG中添加麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白后,Gliadin改良膜和Zein复合膜的表面变光滑,不溶性物质明显减少,且改良膜的表面结构明显优于复合膜;WG的TG曲线分为水分蒸发和WG分解两个步骤;WG膜、复合膜和改良膜的TG曲线均分为空气逸出、水分和甘油的蒸发及WG膜分解四个步骤;在热加工过程中,Gliadin改良膜和Zein复合膜的最大加热温度分别比WG膜低15.01℃和14.88℃。从分子角度分析,认为添加玉米醇溶蛋白和麦醇溶蛋白能够改良WG膜的性能,可能是改良膜和复合膜中蛋白质分子之间的氢键作用减弱,巯基含量减少,二硫键含量和疏水性增加共同作用的结果。