魔芋葡甘聚糖/乙基纖維素/玉米醇溶蛋白復(fù)合膜的制備與性能表征

鄢 煦，陶宇軒，葉子健，朱丹丹，肖 滿，吳 考

（湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北武漢 430068）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民消費(fèi)水平的提升，食品包裝材料的消耗量日益增加。雖然石油基塑料包裝材料成本低廉，但其大量使用已經(jīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染[1]；同時(shí)，塑料包裝在加工過程中，通常會(huì)加入表面活性劑、穩(wěn)定劑、增塑劑和抗氧化劑等，這些添加劑在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生氧化和分解等化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生有害氣體和有毒物質(zhì)（如CO、甲苯和甲醛等），從食品包裝材料遷移到被包裝食品中，危害消費(fèi)者健康[2-3]。近些年隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境問題的日益關(guān)注，世界各國均有出臺(tái)禁塑等相關(guān)法律法規(guī)并鼓勵(lì)發(fā)展可降解或可食性材料[4]。雖然多糖類和蛋白類成分均可成膜，但通常其成膜性較差（如淀粉、玉米醇溶蛋白）[5-6]，或性能較差（如魔芋葡甘聚糖、明膠等親水性過強(qiáng)，酪蛋白、大豆分離蛋白力學(xué)性質(zhì)較差）[7-9]，因此近期研究通常將具有不同特性的天然高分子材料進(jìn)行復(fù)配，來提升復(fù)合膜性質(zhì)[6,8]。

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM）是魔芋根和莖中特有的天然無端基可溶性非離子型多糖[7]，具有良好的生物相容性和成膜性[10]，已被廣泛應(yīng)用于食品加工和生物醫(yī)用領(lǐng)域[11]。但KGM分子鏈上存在大量的羥基和乙?；沟肒GM膜具有很強(qiáng)的親水性，限制了其在食品包裝領(lǐng)域上的應(yīng)用[12]。為提高KGM基膜的功能特性（如耐水性能、阻隔性能等），常將KGM和其他生物聚合物及其衍生物混合制膜。例如可得然膠[13]、瓊脂[14]、殼聚糖和淀粉[15-17]、細(xì)菌纖維素納米纖維[18]、玉米醇溶蛋白[6]、乙基纖維素[19]。其中，乙基纖維素（Ethyl cellulose，EC）是由纖維素堿化后與氯乙烷反應(yīng)生成的一種非離子型纖維素醚，其纖維素主鏈上的羥基部分被乙基取代，具有較好的穩(wěn)定性和疏水性，在藥物領(lǐng)域通常用作薄膜的包衣材料[20]。但EC分子之間具備較強(qiáng)的相互作用，限制了EC純膜的延展性。前期研究發(fā)現(xiàn)，將KGM與EC復(fù)配，使兩者在合適的制備條件下通過氫鍵形成互穿網(wǎng)絡(luò)，可形成結(jié)構(gòu)均一的KGM/EC復(fù)合膜且耐水性和力學(xué)性能均可提升，其最優(yōu)KGM/EC復(fù)合配比為70:30[20]。玉米醇溶蛋白（zein）來源于玉米，具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且非極性氨基酸含量較高，阻隔水性能較高，透氣性較低，是一種穩(wěn)定的疏水生物聚合物[6]。Wang等[6]發(fā)現(xiàn)與KGM純膜相比，KGM和zein制備的復(fù)合膜的耐水性能顯著更優(yōu)，其機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性等也有所提高。Xiang等[21]將KGM與不同納米粒子進(jìn)行復(fù)配，也發(fā)現(xiàn)zein納米粒子的添加使復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)更加致密，其力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性也顯著提高。因此在合適條件下，將KGM、EC和zein制備成三元復(fù)合膜應(yīng)有助于進(jìn)一步提高薄膜的性能。

因此，本文以KGM、EC、zein為原料，將三者進(jìn)行復(fù)配，制備出具有一定機(jī)械性能和耐水性能的復(fù)合膜。主要通過掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscopy，SEM）、激光掃描共聚焦顯微鏡（Confocal laser scanning microscopy，CLSM）、傅里葉紅外光譜儀（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）、顯微紅外光譜儀（Microscopic Fourier transform infrared spectroscopy，Micro-FTIR）等對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行表征，并對(duì)復(fù)合膜的機(jī)械性能、水接觸角以及溶脹溶失等性能進(jìn)行測試，分析其性能變化機(jī)制，為可食性包裝膜的制備提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魔芋葡甘聚糖（Mw=9.67×105Da） 湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司；乙基纖維素 分析純，黏度為60～80 mPa·s，上海麥克林生化科技有限公司；檸檬酸三乙酯 分析純，上海麥克林生化科技有限公司；玉米醇溶蛋白 北京百靈威科技有限公司；無水乙醇、乙酸 均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

DK-S22電熱恒溫水浴鍋 上海精宏儀器設(shè)備有限公司；ME204電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；OS20-Pro電動(dòng)攪拌器 美國塞洛捷克公司；BGZ-246電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；MDQ-30-30M數(shù)顯千分尺 日本三豐精密儀器有限公司；UPT-II-10T超純水機(jī) 四川優(yōu)普超純科技有限公司；DSA25接觸角測量儀 德國克魯斯公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；JSM6390LV掃描電子顯微鏡 日本電子株式會(huì)社；VERTEX70傅里葉紅外光譜儀 德國布魯克有限公司；TCS SP8激光掃描共聚焦顯微鏡 德國徠卡公司；Nicolet iN10顯微紅外光譜儀 賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 膜的制備 為了便于分析不同復(fù)合膜樣品的性質(zhì)變化機(jī)理，本文所制備樣品均保持總固形物含量一致，在其他研究中，也通常固定總固形物含量來研究不同成膜成分對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響等[20,22]?？紤]到復(fù)合膜的疏水性質(zhì)較為重要，本文制備樣品時(shí)，參考前期研究保持了較強(qiáng)疏水性成分EC含量為總固形物含量的30%不變[20]，然后研究zein的添加（伴隨著KGM含量的減少）對(duì)復(fù)合膜相關(guān)性質(zhì)的影響。

根據(jù)樣品配方（表1），將KGM粉末分散于100 mL純凈水中，通過電動(dòng)攪拌器在60 ℃下，600 r/min攪拌1.5 h，使其充分溶脹，制得KGM水溶液。將含有檸檬酸三乙酯（Triethyl citrate，TEC，基于總固形物含量的20%，w/w）的EC粉末分散于25 mL無水乙醇中，通過磁力攪拌器在40 ℃下，300 r/min攪拌1.0 h，使其充分溶解，制得EC溶液。室溫下，將zein粉末分散于5 mL無水乙酸中，通過磁力攪拌器在25 ℃下，300 r/min攪拌0.5 h，使其充分溶解，制得zein分散液。將轉(zhuǎn)速提高至1200 r/min，先將EC溶液加到KGM水溶液中，于60 ℃下繼續(xù)攪拌0.5 h，獲得KE混合溶液；再將zein分散液加到KE混合溶液，于60 ℃下繼續(xù)攪拌0.5 h，制得穩(wěn)定的KEZ復(fù)合成膜液。隨后將其緩慢倒入玻璃板內(nèi)（14 cm×14 cm×1.5 cm），置于60 ℃干燥箱中干燥10 h，制得復(fù)合膜樣品。所有樣品均放置在溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中平衡48 h備用。

表1 KGM/EC/zein共混膜的配方Table 1 Formula of KGM/EC/zein blend films

1.2.2 激光掃描共聚焦顯微鏡觀察 參考Li等[23]的方法，使用CLSM觀察zein在KGM/EC/zein復(fù)合膜液中的形態(tài)和分布。使用羅丹明B對(duì)zein進(jìn)行染色。首先，將4 mg羅丹明B溶解在1 mL RO水中，然后取20 μL染料溶液加入5 mL zein溶液中，以150 r/min的速度在25 ℃下混合15 min，讓染料與蛋白質(zhì)充分混合，確保得到均勻分散的溶液；將染色的zein溶液滴入到KGM/EC混合溶液中，攪拌使其混合均勻，以制備染色的KGM/EC/zein復(fù)合成膜液，整個(gè)過程必須在避光條件下進(jìn)行。將樣品液滴加在載玻片上，并蓋上蓋玻片，在552 nm的綠色激發(fā)波長進(jìn)行觀察，每個(gè)樣品至少重復(fù)三次。

1.2.3 掃描電子顯微鏡觀察 參考Wu等[12]的方法，將膜樣品裁剪成4 mm×4 mm的尺寸大小觀察其表面形態(tài)；將膜樣品在液氮中冷凍脆斷后用于觀察其截面形態(tài)，將其粘貼在SEM載物臺(tái)上。測試條件：噴金壓力為7.5 Pa；噴金厚度為20 nm；噴金時(shí)間為90 s；加速電壓為30 kV，膜表面和截面的觀測倍數(shù)分別為×500、×1000。

1.2.4 傅里葉紅外光譜分析 將膜樣品裁剪成2 cm×2 cm的尺寸大小，使用傅里葉紅外進(jìn)行衰減全反射光譜掃描。測試條件：測試溫度為25 ℃；掃描波長范圍為4000～500 cm-1；分辨率為0.5 cm-1；掃描次數(shù)為32次。測試前，所有膜樣品都需要在60 ℃的條件下平衡48 h。

1.2.5 顯微紅外光譜分析 參考Ishige等[24]的方法，將膜樣品裁剪成2 cm×2 cm的尺寸大小并平鋪于鍍金玻璃平板表面，在液氮冷卻條件下，采集空白鍍金玻璃平板表面背景紅外圖譜作為對(duì)照，利用反射法采用拼接模式測試選取區(qū)域內(nèi)（400 μm×400 μm）各測試點(diǎn)的紅外圖譜，采用OMNIC Picta圖像處理軟件獲取復(fù)合膜中組分分子在不同波數(shù)下組分分布相圖。測試條件：光譜范圍為4000～675 cm-1，面掃范圍為0.9 cm×0.9 cm；拼接次數(shù)為9次；采樣間隔為100 μm×100 μm；光譜分辨率為8 cm-1。

1.2.6 力學(xué)性能測定 參考ASTM D882-09[25]標(biāo)準(zhǔn)方法，利用TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀對(duì)膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率進(jìn)行測試。具體步驟為將膜樣品裁剪成0.5 cm×5 cm的長條，兩端分別預(yù)留1 cm用于拉伸固定，隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)使用數(shù)顯千分尺測量樣品膜厚，計(jì)算平均值。將長條兩端置于夾具并夾緊，采用Tension模式，記錄力和形變，每個(gè)樣品平行測試30次。測試條件：初始夾具間隔為3 cm；測試速度為0.5 mm/s；觸發(fā)力為5.0 N。拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別按公式（1）、（2）計(jì)算：

式中：P為最大負(fù)荷即拉力，N；b為膜的寬度，mm；d為膜的平均厚度，mm。

式中：L為膜斷裂前的最大長度，cm；L0為膜的起始長度，cm。

1.2.7 靜態(tài)水接觸角測定 利用配備CCD相機(jī)和圖像處理軟件的DSA25接觸角測量儀測試膜樣品的靜態(tài)水接觸角值。測試前將膜裁剪成3 cm×3 cm的長條，用雙面膠將其固定在載玻片上，將載玻片放在載物臺(tái)上，使用儀器配備的精密注射器將去離子水滴在膜與空氣接觸的表面。測試條件：水滴體積：2 μL；保持時(shí)間：60 s。

1.2.8 溶脹率和可溶性固體損失率測定 參考Wu等[12]的方法，使用數(shù)顯千分尺在樣品膜上隨機(jī)取點(diǎn)測量厚度，選取膜厚均一（50 μm）的部分裁剪成2 cm×2 cm的尺寸大小，于25 ℃的30 mL去離子水中浸沒5 h后取出，用吸水濾紙擦拭以除去多余的液體并稱重。溶脹率按照公式（3）計(jì)算：

式中：m1為 膜溶脹前的質(zhì)量，g；m2為膜溶脹后的質(zhì)量，g。

將膜樣品剪裁成3 cm×3 cm的尺寸大小，于25 ℃的100 mL去離子水中浸沒24 h后取出，然后置于105 ℃下干燥至恒重?？扇苄怨腆w損失率按照公式（4）計(jì)算：

式中：w1為 膜溶解前的質(zhì)量，g；w2為膜干燥至恒重的質(zhì)量，g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)于每個(gè)樣品，所有實(shí)驗(yàn)至少平行三次，使用SPSS 19.0和Origin 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖表的繪制，采用ANOVA進(jìn)行圖基（Tukey's）差異分析，以P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 成膜液及膜的微觀結(jié)構(gòu)

通過CLSM觀察zein在KGM/EC/zein成膜液中的形態(tài)分布，如圖1所示（圖中紅色斑點(diǎn)代表zein）。結(jié)果表明，隨著zein含量的增加，其顆粒數(shù)量增多。當(dāng)zein添加量＞9%時(shí)，聚集顆粒的尺寸明顯增大，分散均一性顯著下降。Zeng等[26]研究無定形淀粉與zein混合時(shí)報(bào)道過類似情況，其發(fā)現(xiàn)zein添加量過低時(shí)有利于混合物的連續(xù)形態(tài)，但當(dāng)zein添加量過高時(shí)，將導(dǎo)致微相分離行為。因此在三元復(fù)合體系下，zein的添加量不宜超過9%。

圖1 KEZ混合溶液在25 ℃下的CLSM顯微圖像Fig.1 CLSM micrographs of KEZ mixed solutions at 25 ℃

使用SEM觀察K70E30復(fù)合膜和不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的微觀形態(tài)，如圖2和圖3所示。結(jié)果表明，與K70E30復(fù)合膜相比，在KEZ復(fù)合膜中出現(xiàn)明顯的橢圓狀的顆粒，這可能是由于zein加入后分布于KGM/EC連續(xù)相中所導(dǎo)致的，并且隨著zein含量的增加，KEZ復(fù)合膜表面和截面從開始的微孔變得較為致密，最后出現(xiàn)較大的蛋白聚集體，這與CLSM結(jié)果一致。干燥過程中，乙酸的蒸發(fā)速率最慢，因此zein顆?？汕对贙GM/EC形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，來實(shí)現(xiàn)多糖-蛋白分子互穿網(wǎng)絡(luò)化交聯(lián)并實(shí)現(xiàn)微孔隙填充[27]。K64E30Z6表面較為平整光滑，截面微小顆粒狀現(xiàn)象少，這是由于此配比下，zein分子與KGM分子和EC分子形成的氫鍵相互作用最強(qiáng)，其微孔結(jié)構(gòu)填充達(dá)到最好，與KGM和EC分子間結(jié)合程度達(dá)到最優(yōu)，使其復(fù)合膜結(jié)構(gòu)最為致密。

圖2 K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的表面SEM圖Fig.2 SEM images of the surface of K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulae

圖3 K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的截面SEM圖Fig.3 SEM images of the cross-section of K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulae

2.2 膜的傅里葉紅外光譜分析

KGM膜、EC膜、zein膜、K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的紅外光譜圖如圖4所示。zein膜在3290、1650、1538、1450 cm-1處的吸收峰分別對(duì)應(yīng)于-OH的伸縮振動(dòng)、酰胺I帶中C=O和C-C的伸縮振動(dòng)、酰胺Ⅱ帶中C-N和N-H拉伸振動(dòng)、-CH3的伸縮振動(dòng)[28]。1714 cm-1處的吸收峰與KGM中乙酰基的伸縮振動(dòng)有關(guān)，873和805 cm-1處的吸收峰與KGM中特有的甘露糖有關(guān)[12]。2973、1735 cm-1處的吸收峰分別與EC中-CH2、C-O的伸縮振動(dòng)有關(guān)[20]。復(fù)合膜含有KGM、EC和zein各自的特征吸收峰，且沒有新的吸收峰的出現(xiàn)，說明各組分未發(fā)生化學(xué)變化。與K70E30復(fù)合膜相比，添加zein后制得的KEZ復(fù)合膜的-OH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)峰發(fā)生了一定偏移（3357～3305 cm-1），這是由于干燥過程中，隨著溶劑的揮發(fā)，復(fù)合膜中的zein分子因疏水相互作用、結(jié)構(gòu)重排或熱誘導(dǎo)交聯(lián)導(dǎo)致蛋白聚集，形成較大的蛋白顆粒，不利于分子間的氫鍵相互作用[23,29]。

圖4 KGM膜、EC膜、zein膜、K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的紅外光譜圖Fig.4 FTIR spectrums of KGM film, EC film, zein film, K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulations

2.3 膜的顯微紅外光譜分析

復(fù)合膜的機(jī)械性能和親疏水性能通常受其組分分子相容性的影響，通過顯微紅外成像技術(shù)可以得到物質(zhì)各組分的空間分布信息，分析時(shí)需選擇某一化學(xué)官能團(tuán)的特定紅外吸收波長，以該波長處的紅外吸收強(qiáng)度特征，顯示對(duì)應(yīng)的化學(xué)官能團(tuán)（即對(duì)應(yīng)物質(zhì)）的分布情況[30-32]。基于2.2中的分析，分別以805、2973和1538 cm-1處的峰強(qiáng)作為KGM、EC和zein的特征信號(hào)，分析其在復(fù)合膜中的分布情況。

不同配方制備的KEZ復(fù)合膜中KGM、EC和zein的分布分別如圖5a、圖5b和圖5c所示。由圖5可以看出，總體而言，圖像中主體顏色為綠色，其中K67E30Z3、K64E30Z6和K61E30Z9分布較為均勻。當(dāng)比例為K58E30Z12、K55E30Z15時(shí)，圖像中局部位置出現(xiàn)較多的黃色和橙色區(qū)域，表明此區(qū)域復(fù)合膜中各組分分布不均一，這與CLSM、SEM結(jié)果一致。這是由于與EC、zein相比，KGM分子柔性較強(qiáng)，適合作為成膜組分，并已有研究報(bào)道KGM分別與EC、zein共混得到的二元成膜液均具備較好相容性[6,20]。對(duì)于KEZ復(fù)合膜，EC、zein均可通過氫鍵與KGM結(jié)合。在干燥過程中，隨著zein含量的增加，KGM含量的減少，一方面EC分子、zein分子與KGM分子的氫鍵結(jié)合位點(diǎn)存在競爭關(guān)系，另一方面zein分子自身會(huì)聚集[28]；同時(shí)由于EC和zein之間相容性較差，兩者結(jié)構(gòu)之間氫鍵結(jié)合位點(diǎn)較少。因此使得該體系穩(wěn)定性較差。

圖5 不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的顯微紅外圖像Fig.5 Micro-FTIR image of KEZ blend films prepared with different formulae

2.4 膜的力學(xué)性能分析

拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率是主要的膜力學(xué)性能指標(biāo)。K70E30復(fù)合膜和不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的機(jī)械性能如圖6所示。與K70E30復(fù)合膜相比，KEZ復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率在一定程度上有所降低。但隨著zein含量的增加，KEZ復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率先上升后下降，當(dāng)比例為K64E30Z6時(shí)，KEZ復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到最大值，分別為72.93 MPa、16.39%。此結(jié)果表明添加適量的zein對(duì)KEZ復(fù)合膜的機(jī)械性能影響不大，但當(dāng)zein的添加量達(dá)到一定程度后，zein分子聚集現(xiàn)象嚴(yán)重，分布不均勻，這與SEM圖顯示的zein“聚集”粒子表現(xiàn)一致，該現(xiàn)象與明膠與zein復(fù)合膜中相分離行為類似[33]；同時(shí)zein分子聚集降低了互穿網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性，使得KEZ復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)變得松散[34]。

圖6 K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率Fig.6 Tensile strength and elongation at break of K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulae

2.5 膜的耐水性能分析

材料表面的親疏水性可以通過水接觸角值來評(píng)估，其值越大，表面疏水性越好。K70E30復(fù)合膜和不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的水接觸角如圖7所示。與K70E30復(fù)合膜相比，除K67E30Z3外，KEZ復(fù)合膜的水接觸角值顯著增大（P＜0.05），表明zein的添加提高了復(fù)合膜的表面疏水性。對(duì)于KEZ復(fù)合膜，隨著zein含量的增加，復(fù)合膜的水接觸角先上升后下降，當(dāng)比例為K64E30Z6時(shí)，復(fù)合膜的水接觸角達(dá)到最大值，為104.2°。這是由于此比例下，zein與KGM和EC的分子間相互作用最強(qiáng)，同時(shí)zein均勻分布在KGM/EC基質(zhì)中，形成了致密的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)和疏水性表面，從而使疏水性增強(qiáng)[23]，這與SEM和CLSM結(jié)果一致。該結(jié)果與zein納米粒子的添加對(duì)KGM/zein納米粒子復(fù)合膜的水接觸角類似[21]。

圖7 K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的水接觸角Fig.7 Water contact angle of K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulae

為了更加直觀地評(píng)價(jià)材料的耐水性，對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行溶脹率和可溶性固體損失率測試，其值越小，表明復(fù)合膜的耐水性越好。K70E30復(fù)合膜和不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的溶脹率和可溶性固體損失率如圖8所示。K58E30Z12、K55E30Z15的可溶性固體損失率均大于30%，溶脹率分別為766.43%、819.63%，說明耐水性較差。其原因可能是該比例下的成膜干燥過程中，zein聚集行為較為嚴(yán)重，使得復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，水容易滲透進(jìn)入，使得耐水性能較差。K64E30Z6的溶脹率和可溶性固體損失率（502.21%、15.50%）均低于其他比例，表明此比例下制備的復(fù)合膜的耐水性較好，這是由于zein均勻分布在KGM/EC的連續(xù)相中，zein與KGM/EC之間形成的氫鍵較多較強(qiáng)，形成的微觀結(jié)構(gòu)最為致密，使得可溶性固體損失率降低[6]，與水接觸角結(jié)果一致。

圖8 K70E30復(fù)合膜及不同配方制備的KEZ復(fù)合膜的溶脹率和可溶性固體損失率Fig.8 Swelling and soluble solid loss ratio of K70E30 blend film and KEZ blend films prepared with different formulae

3 結(jié)論

本文研究通過在KGM/EC復(fù)合體系中添加zein，成功制備出了KEZ三元復(fù)合膜。通過固定總固形物含量和EC含量，研究了zein的添加量對(duì)KEZ復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)和疏水相關(guān)性能的影響。SEM和CLSM表明zein添加量較少時(shí)，zein在KGM/EC基質(zhì)中分散較均勻，復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)致密，zein添加量過高時(shí)，zein聚集現(xiàn)象較多，復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)較為疏松，表面較為粗糙；當(dāng)比例為K64E30Z6時(shí)，KEZ復(fù)合膜的水接觸角達(dá)到最大值，溶脹率和可溶性固體損失率最小，分別為104.2°、502.21%、15.50%，此時(shí)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率也達(dá)到最大值，分別為72.93 MPa、16.39%。綜上，zein的加入提高了復(fù)合膜微觀致密性和耐水性，在食品包裝上具有良好的應(yīng)用前景。