朱桂兰，童群义，李晓丹

(1.合肥师范学院生命科学系，安徽合肥230601; 2.江南大学食品学院，江苏无锡214122)

普鲁兰、甘油共混对结冷胶食用膜性能的影响

朱桂兰1，2，童群义2，李晓丹2

(1.合肥师范学院生命科学系，安徽合肥230601; 2.江南大学食品学院，江苏无锡214122)

研究了普鲁兰、甘油共混对结冷胶食用性膜的机械性能、水蒸汽透过率、阻氧性和吸水率的影响。结果表明，普鲁兰的添加，提高了结冷胶食用膜的延展性、水蒸汽透过率和阻氧性，但降低了结冷胶食用膜的抗拉强度和吸水率;甘油增加了膜的延展性和水蒸汽透过率，但降低了膜的阻氧性。

食用膜，结冷胶，普鲁兰，甘油，性能

可食性膜是一种用于分离食物与外界环境的包装薄膜，作为食品包装材料，可以有效地阻止水蒸汽、氧气的渗入，避免食品在贮藏与运输过程中风味、质构方面的变化，起到保证食品品质，延长食品货架期的作用［1］。结冷胶(gellan gum)是美国Kelco公司于1982年开发的一种新型微生物多糖，具有良好的凝胶性和成膜性［2－3］。但由于结冷胶的双螺旋结构，形成的膜柔韧性较差，限制了结冷胶食用膜在食品等领域的应用。普鲁兰具有极佳的成膜性，其膜具有高度水溶性、阻油性和阻氧性［4－5］;同时甘油具有较小的分子量和较好的吸湿性，作为增塑剂可改善膜的延展性和柔韧性［6］。因此本实验研究了普鲁兰多糖、甘油以及结冷胶和普鲁兰总糖添加量对膜性能的影响，制备出优良性能的可食用膜，可广泛用于食品包装。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

结冷胶 美国凯可公司提供;普鲁兰多糖 日本林原株式会社提供;甘油、氯化钙 国药集团化学试剂有限公司;花生油 金龙鱼。

XT21－物性测试仪 美国TA公司;千分尺 成都量具刃具厂。

1.2 实验方法

1.2.1 食用膜制备 将结冷胶、普鲁兰、甘油按一定的比例混合，加入60mL的去离子水，于90℃恒温水浴锅中充分加热溶解至澄清无漂浮物，然后将所得混合液倒入定制的模板中(14cm×9cm)，于60℃下干燥，冷却揭膜，在相对湿度为53%的干燥器中平衡48h。

1.2.2 膜性能测定

1.2.2.1 膜厚度 用千分尺(精度0.001mm)测量平整、干燥、均匀膜的厚度，随机取6个点，取其平均值。

1.2.2.2 膜的机械性能 将膜裁成100mm×20mm的横条，在物性测试仪上测定薄膜的抗拉强度和断裂延伸率，设置测速为lmm/s［7］。

式中:TS－抗拉强度，MPa;P－最大拉力，N;b－膜样品的宽度，mm;d－膜样品的厚度，mm;EAB－断裂延伸率，%;L0－样品拉伸前的长度，mm;L－样品拉伸后的长度，mm。

1.2.2.3 水蒸汽透过率(WVP) 选择均匀、平整的膜，测量其厚度后，密封于装有无水CaCl2(CaCl2使用前应粉碎，使其粒度为2mm，并在200℃的烘箱中干燥2h，待冷却后加入到玻璃杯中)的玻璃杯，杯口再将膜用熔化的石蜡封口，并称重。将称重后的玻璃杯放入温度为25℃、底部为去离子水的干燥器中(保持相对湿度100%)，使膜内外两侧保持一定的蒸汽压差，以后每隔一定时间取出玻璃杯称重，并由此计算WVP值［8］。

1.2.2.4 阻氧性(OP) 在容量为250mL的容器中，装入20.0g新鲜花生油，用不同的膜样品覆盖容器瓶并密封，然后贮存在60℃培养箱里陈化10d，用硫代硫酸钠滴定法测定花生油的过氧化值(采用GB/T 5538－2005方法测定)，以脂肪氧化酸败的程度间接对比膜的阻氧性。

1.2.2.5 吸水率的测定 将膜剪成直径为2cm大小的膜片，用分析天平准确称重，记下数据W1，然后放入50mL蒸馏水中浸泡24h(20℃)，用滤纸吸去表面水分，称重W2，吸水率(Q)按下式计算:

2 结果与讨论

2.1 普鲁兰多糖添加量(占多糖总量的比例)对结冷胶食用膜性能的影响

普鲁兰多糖添加量对结冷胶食用膜性能的影响如图1～图4所示。条件:多糖总量为1%(1g/100mL水，随普鲁兰多糖的添加，结冷胶量减少)，甘油用量50%(以多糖干基为准)。

图1 普鲁兰添加量对结冷胶膜机械性能的影响Fig.1 Effect of amount of pullulan on the mechanical properties of gellan edible films

由图1、图2可以看出，随着普鲁兰添加量的增加，膜的抗拉强度呈下降趋势，而断裂延伸率和水蒸汽透过率则呈上升趋势。其原因可能是由于普鲁兰多糖的亲水性强于结冷胶，随着普鲁兰多糖比例的增加，膜的含水量增加，整个体系的网状结构致密性下降，从而抗拉强度降低，水蒸汽透过率和断裂延伸率上升。膜的阻氧性随普鲁兰的添加呈上升趋势(图3)。而膜的吸水率则呈下降趋势(图4)，这说明结冷胶和普鲁兰之间发生了分子相互作用。

添加量超过30%时，膜的水蒸汽透过率上升趋势明显，抗拉强度下降趋势也更大，综合考虑，普鲁兰的添加量在30%，膜的性能较为优异。

图2 普鲁兰添加量对结冷胶膜水蒸汽透过率的影响Fig.2 Effect of amount of pullulan on the WVP of gellan edible films

图3 普鲁兰添加量对结冷胶膜阻氧性的影响Fig.3 Effect of amount of pullulan on the OP of gellan edible films

图4 普鲁兰添加量对结冷胶膜吸水率的影响Fig.4 Effect of amount of pullulan on the water obsorption of gellan edible films

2.2 甘油添加量对结冷胶食用膜性能的影响

甘油添加量对结冷胶食用膜性能的影响如图5～图8所示。条件:多糖总量为1%(1g/100mL水，其中普鲁兰0.3g，结冷胶0.7g)，甘油添加量以多糖干基为准。

图5 甘油添加量对膜机械性能的影响Fig.5 Effect of amount of glycerol on the mechanical properties of films

图6 甘油添加量对水蒸汽透过率的影响Fig.6 Effect of amount of glycerol on the WVP of films

图7 甘油添加量对膜阻氧性的影响Fig.7 Effect of amount of glycerol on the OP of films

图8 甘油添加量对结冷胶膜吸水率的影响Fig.8 Effect of amount of glycerol on the water obsorption of gellan edible films

由图5可知，当甘油添加量为50%时，膜的抗拉强度最好，但是断裂延伸率随甘油添加量增加而逐渐增强。甘油能够与多糖形成的分子间发生作用，随着甘油添加量增加，多糖分子间的交联程度降低，软化了膜的刚性结构，从而使膜的抗拉强度降低;断裂延伸率提高。

甘油添加量为50%时膜的阻氧效果最好(图7)。当甘油添加量较少时，膜的厚度明显较小，阻氧性能较差;随着甘油添加量增加，虽然膜的厚度有所增加，但是其对结冷胶和普鲁兰多糖分子间氢键的稀释作用逐渐增强，使得复合膜结构疏松，从而阻氧性下降。从图6可以看出，膜的水蒸汽透过率也随甘油的增加而增大，而膜的吸水率随着甘油的添加逐渐减小(图8)，甘油用量较低时，水分子插入膜的网状结构体系中，膜中的极性基团被活化，增加了膜中亲水基团的数量，因而吸水率很高，水蒸汽透过率低;随着甘油用量的不断增加，甘油已与两种高聚物分子中较多的极性基团形成氢键，水分子无法再大量地插入其中，只有穿过膜的网状体系，因而吸水率迅速降低，水蒸汽透过率高。

综合各项因素考虑，甘油添加量为50%时，复合膜的各项性能较好。

2.3 多糖添加量对结冷胶食用膜性能的影响

多糖添加量对结冷胶食用膜性能的影响如图9～图12所示。条件:甘油用量50%(以多糖干基为准)，普鲁兰30%(以多糖干基为准)，结冷胶70% (以多糖干基为准)。

图9 多糖添加量对膜机械性能的影响Fig.9 Effect of amount of polysaccharides on the mechanical properties of films

图10 多糖添加量对膜水蒸汽透过率的影响Fig.10 Effect of amount of polysaccharides on theWVP of films

图11 多糖添加量对膜阻氧性的影响Fig.11 Effect of amount of polysaccharides on the OP of films

图12 多糖添加量对结冷胶膜吸水率的影响Fig.12 Effect of amount of polysaccharides on the water obsorption of gellan edible films

由图9、图12可知，膜的抗拉强度随多糖量增加先上升后下降，在多糖含量为1%时，得到最大值;断裂延伸率和吸水率随添加总量的变化并不明显。随着添加总量的增加，溶质不容易充分溶解分散，从而影响结冷胶与普鲁兰多糖分子间氢键的形成，作用力有所下降，影响复合膜的致密性，从而复合膜抗拉强度下降。水蒸汽透过率也随添加总量的增加而增大(图10)，阻氧性能也呈现上升趋势(图11)。综合考虑，1%多糖添加量的复合膜性能较好。

3 结论

由本实验研究结果可知，普鲁兰和甘油对结冷胶食用膜的性能有一定的改善作用。

3.1 普鲁兰可提高膜的延展性、水蒸汽透过率和阻氧性，降低抗拉强度和吸水率。添加量超过30%时，膜的水蒸汽透过率上升趋势明显，抗拉强度下降趋势也更大。甘油的添加可明显提高膜的延展性。

3.2 综上所述，在多糖的添加量为1%(其中普鲁兰含量为30%，结冷胶含量为70%)，甘油添加量为50%(多糖干基计算)时，膜的各项性能较好，抗拉强度为21.58MPa，断裂延伸率为18.03%，水蒸汽透过率0.42g·mm·(m2·kPa·h)－1，阻氧性(以油脂的过氧化值表示)为3.36g/100g，吸水率为538%。

［1］Tong QY，Xiao Q，Lim LT.Preparation and properties of pullulan－alginate－carboxymethyl cellulose blend films［J］.Food Research International，2008，41(10):1007－1014.

［2］MoreilaLM，GranjaAT.Occurrence，production，and applications of gellan:current state and perspectives［J］.Applied Biochemistry and Biotechnology，2008，79(6):889－900.

［3］Yang L，Paulson AT.Mechanical and water vapour barrier properties of edible gellan films［J］.Food Research International，2000(33):563－570.

［4］Ram S，Gaganpreet K，John.Pullulan:microbial sources，production and applications［J］.Carbohydrate Polymers，2008，73 (4):515－531.

［5］肖茜.普鲁兰多糖可食用包装膜的制备与性能研究［D］.无锡:江南大学，2008.

［6］da Matta MD Jr，Sarmento SB S，de Oliveira LM.Mechanical properties of pea starch films associated with xanthan gum and glycerol［J］.Starch－Stärke，2011，63(5):274－282.

［7］ASTM.Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting［S］.Philadelphia:American Society for Testing and Materials，2002.

［8］ASTM E.Standard test methods for water vapor transmission of materials［S］.Philadelphia:American Society for Testing and Materials，1993.

Effect of pullulan，glycerol blend on the properties of gellan based edible film

ZHU Gui－lan1，2，TONG Qun－yi2，LI Xiao－dan2
(1.Department of Life Science，Hefei Normal University，Hefei 230601，China; 2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The effects of pullulan and glycerol blend on properties of gellan based edible film were studied by the mechanical properties，water vapor barrier(WVP)，oxygen barrier and water absorption.The results showed that the elongation at break(EAB)，water vapor barrier and oxygen barrier(OP)were increased by pullulan，while the tensile strength(TS)and water absorption were decreased.Meanwhile the EAB and WVP were increased by glycerol，but the OP decreased.

edible film;gellan;pullulan;glycerol;property

TS206.2

A

1002－0306(2012)10－0310－04

2011－11－08

朱桂兰(1980－)，女，博士研究生，研究方向:碳水化合物生物技术。