羧甲基魔芋葡甘聚糖—大豆分离蛋白复合物的结构与特性研究

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本论文通过流延成膜的方法制备羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM)膜、大豆分离蛋白(SPI)膜以及羧甲基魔芋葡甘聚糖膜/大豆分离蛋白(CMKGM/SPI)可降解膜,研究了复合膜的最优制备条件,讨论了CMKGM/SPI成膜溶液的性质,并对CMKGM膜、SPI膜以及CMKGM/SPI可降解膜的结构进行了表征,探讨了多糖与蛋白间的相互作用,为制备新型可降解食品包装膜提供了理论基础,得到了以下主要结论:1.以KGM为基材,用乙酸钠法将其羧甲基化改性,制备得到取代度为0.29的CMKGM,然后将其与大豆分离蛋白共混,制备CMKGM/SPI复合膜。对CMKGM膜、SPI膜以及CMKGM/SPI复合膜的理化特性进行测定,结果表明,相比于纯的CMKGM膜以及SPI膜,CMKGM/SPI复合膜的机械性能以及水分吸附等性能都有明显改善,当CMKGM在复合物中所占比例为80%,反应物共混时间为180min,反应温度为70°C时制备得到的CMKGM/SPI复合膜的拉伸强度为37.6Mpa,适合作为食品包装膜材料。2.对CMKGM/SPI成膜溶液的性质进行系统研究。对CMKGM/SPI复合体系运用流变仪、相图测定、Zeta电位仪以及光散射技术进行了表征,对流变特性、相图、粒径、分子量等指标进行了检测,这些分析方法系统研究分析了CMKGM以及CMKGM/SPI复合溶液的性质,并探究了KGM和CMKGM溶液的分子量分布。这些表征方法对CMKGM/SPI复合溶液中两组分的相互作用也做了进一步的研究。结果显示,CMKGM/SPI复合物为非牛顿假塑性流体,且复合体系中CMKGM含量对其结构性起到主导作用,相图揭示了复合体系的均相区域以及非均相区域,另外,CMKGM/SPI复合物随其中CMKGM含量的增加,粒径逐步减小,物质的分子量可能会对此产生影响。3.运用溶液共混法将CMKGM溶胶与SPI溶胶复合,制备CMKGM/SPI复合膜材料,运用质构仪和动态水分吸附仪对其进行理化性质进行研究,运用红外图谱扫描、扫描显微镜、X-射线衍射、热分析等方法表征了SPI、CMKGM和CMKGM/SPI的结构。结果表明,CMKGM和SPI之间具有良好的兼容性,共混后发生了美拉德反应以及氢键作用,并形成了新的大分子聚合物CMKGM/SPI,呈现出不同的空间网络结构,将CMKGM与SPI共混后机械性能显著加强,水分敏感特性降低,理化性能得到大幅改善。因而CMKGM与SPI共混的复合物作为天然高分子生物材料,应用前景将非常广阔。
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