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闽南师范大学多糖基功能性材料课题组：基于荷叶角质的低甲氧基果胶-壳聚糖疏水性可食用膜的制备
FoodPackagingandShelfLife
撰稿人：叶妍琦
食品行业的发展带动包装产业的不断进步，包装产品日渐成为日常生活不可缺少的一部分，因而人们对包装材料的性能要求也越来越高。传统包装所使用的包装膜存在疏水性差、降解困难、吸水性强、机械强度小等缺点，需要加入其他物质来提升它的综合性能。角质是种复杂的生物聚酯，一般由碳链长度16或18的羟基脂肪酸和环氧脂肪酸构成，具有良好的亲脂性，会与水发生排斥反应，且其三维空间结构稳定，表面能较低并具有粗糙的表征特性。因此，将角质应用于复合包装膜制备中可以显著提升膜的疏水性能。
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●成果介绍
研究方法
该团队以荷叶为原料，通过浸提法得到荷叶角质。在室温下，将荷叶角质冻干粉溶解于去离子水中，并与低甲氧基果胶溶液、壳聚糖溶液混合。取20mL混合溶液倒入9cm玻璃平皿中，置于40℃鼓风烘箱中干燥12h，制得荷叶角质-低甲氧基果胶-壳聚糖复合膜。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子光谱以及扫描电子显微镜对复合膜进行表征测试，分析其成膜机理；通过质构仪、热重分析仪测试，分析复合膜的物理性能；通过接触角测量仪、吸水率和水蒸气透过率，分析复合膜的疏水性能。
研究结论与结果
研究人员通过混合荷叶角质冻干粉溶液、低甲氧基果胶溶液、壳聚糖溶液制备荷叶角质-低甲氧基果胶-壳聚糖复合膜。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子光谱以及扫描电子显微镜对复合膜进行表征测试，其结果表明：荷叶角质以柔性分子链形式参与低甲氧基果胶与壳聚糖的成膜过程，填充二者间的空隙，干扰了果胶的晶体重排，削弱了复合膜的结晶峰，使复合膜的表面在合适的添加范围内更为光滑。复合膜的物理性能测试实验表明：相比低甲氧基果胶-壳聚糖复合膜，荷叶角质的添加能显著提升复合膜的热稳定性，使残碳量达到44.7%，且能一定程度上增强复合膜的机械强度，提升拉升强度到5.8MPa、断裂伸长率到%。疏水性能分析实验表明：荷叶角质能够显著地增加复合膜的疏水性，使接触角达到90.3°，同时降低吸水率，增加水蒸气透过率。
基金项目
福建省自然科学基金(No.J)、漳州市自然科学基金(ZZJ22)和国家大学生创新创业基金(、)。
●创新性/应用前景
研究人员以传统包装存在的不足为出发点，着眼于未来绿色、安全、智能包装一体化发展的行业趋势，致力研究一种能提升食品包装膜综合性能的功能性材料。角质是角质层的主要组成成分，存在于大部分的高等植物表皮下，具有耐酸碱、抗氧化、疏水性强、阻止非气孔性失水以及抵抗外界环境因子等作用。目前国内外对角质的研究仍处于探索阶段，关于其在生产生活中的应用寥寥无几，而角质所具有的粗糙表面及低表面能，又显示着其是一种非常优质的疏水性材料，将其应用于食品复合包装膜的改性，是个强有力的创新方向。
角质存在普遍，价格低廉，疏水性强；果胶具有良好的凝胶性及稳定性；壳聚糖的成膜性优良，结晶性较强；且三者都属于生物可降解材料，可解决传统包装疏水性能差、机械强度小及吸水性强等缺点，是食品包装产业未来重点的发展方向之一，为研究及应用更优综合性能的生物可降解复合膜提供理论指导及参考依据。
参考文献