增塑剂对改性纤维素膜性能的影响及其机理研究.docVIP

增塑剂对改性纤维素膜性能的影响及其机理研究　　赵力超，彭志妮，游曼洁，刘欣，陈永泉　　(华南农业大学食品学院，广东广州510642)　　摘要：研究增塑剂对羧甲基纤维素(CMC)膜、甲基纤维素(MC)膜性能的影响，并利用扫描电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪探讨增塑剂对膜的作用机理。实验结果表明：0.2%甘油对CMC膜的增塑效果较好，而0.4%聚乙二醇对MC膜的增塑效果较好。增塑剂对膜性能的影响由增塑剂与膜材的相容性决定。　　关键词：CMC膜；MC膜；增塑剂　　中图分类号：TS201.2文献标识码：A文章编号：1002-6630(2010)01-0105-05　　近年来世界各国对改性纤维素可食性膜的研究开发极为重视。日本最近推出以豆渣为原料的可食包装膜，用于快餐面调味料的包装，其特点是用热水浸泡便溶化，不用撕开包装，不仅方便，而且还有一定的营养价值。刘邻渭等[1]以MC、CMC为原料，硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂，制得半透明、柔软、光滑、入口即化的可食性包装膜，具有较高抗拉强度，较小透湿、透气性的特点。　　随着检测手段的不断进步，对可食性膜的性能日益定量化，对膜机理的认识也不断深化。但目前对可食性膜的研究主要集中于工艺条件对其宏观上的影响，对微观结构研究不多，尚达不到一定的深度，且缺乏系统性，膜性能与微观结构之间的关系鲜有报道。本实验以可食性的改性纤维素CMC、MC为原料制膜，研究增塑剂对膜性能的影响，并利用扫描电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪对膜的微观结构进行分析，探讨增塑剂对膜的作用机理，以期为可食性膜的理论研究与实际应用提供有益的参考。　　1·材料与方法　　1.1材料与试剂　　羧甲基纤维素(CMC)苏州依俐法化工有限公司；甲基纤维素(MC)英国进口分装；甘油、乙二醇、聚乙二醇400、山梨醇均为分析纯。　　1.2仪器与设备　　TA500型质构仪英国Lloyd公司；XL-30 ESEM环境扫描电子显微镜Philips公司；D/MAX-3A型X射线衍射仪日本理学公司；VECTOR33型傅里叶变换红外光谱仪德国Bruker公司；HJ·6型多头磁力加热搅拌器常州国华电子有限公司；101c-2型电热鼓风干燥箱上海实验仪器厂有限公司。　　1.3方法　　1.3.1纤维素膜的制备　　称取1.5g CMC分别加入不断搅拌的90～95蒸馏水中，待CMC分散均匀呈澄清的胶液，加入不同浓度的增塑剂，冷却至室温，加水至总质量100g搅拌均匀，即得成膜溶液，3000r/min离心脱气3min，倒入厚度2mm的玻璃槽中，刮板刮平，置于60烘箱中干燥4～5h，冷却后用镊子揭膜，将膜放入湿度65%干燥器中保存备用。MC膜的制备与此相同，但MC称取量为2.0g，蒸馏水的温度为80。　　1.3.2抗拉强度和断裂伸长率　　参照GB 13022—91《塑料薄膜拉伸性能试验方法》，将膜裁成120mm×15mm的长条，采用TA500型质构仪测定。标距(50±0.5)mm，测试速度(60±5)mm/min，测试条件为室温，相对湿度(65±5)%。　　1.3.3透明度的测定　　将待测样品切成矩形，贴于比色皿表面，以空比色皿作对照，在波长500nm处测定透光率(T)，以透光率大小间接表示膜透明度。　　1.3.4电子扫描显微镜观察　　把样品剪成2mm×2mm大小，然后把它粘在铜台上，喷金后扫描电镜观察。测试条件为20，相对湿度35%。　　1.3.5红外光谱测定KBr压片法[2]。实验条件：室温25，相对湿度7 0%。　　1.3.6 X射线衍射测定[3]　　用D/MAX-3A型X射线衍射仪进行检测。实验条件：X射线源为CuKα线，Ni片滤波，电压为40kV，电流为40mA，扫描范围2θ=5°～60°，扫描速度12°/min，室温25，相对湿度70%。　　2·结果与分析　　2.1增塑剂对CMC膜性能的影响　　2.1.1增塑剂种类和浓度对CMC膜性能的影响　　单由CMC制成的膜脆性较大，需加入增塑剂赋予膜柔韧性。本实验选用甘油、乙二醇、聚乙二醇、山梨醇作为增塑剂，考察增塑剂种类和浓度对1.5%CMC膜性能的影响，结果如表1所示。　　由表1可知，与对照相比，添加乙二醇后，CMC膜的抗拉强度降低；而添加甘油、聚乙二醇、山梨醇都能使CMC膜的抗拉强度得到提高，但随着增塑剂浓度的增大，抗拉强度却明显下降，并逐渐低于对照的。添加不同浓度的4种增塑剂后，断裂伸长率均比对照的高，其中以甘油的增加幅度最大，山梨醇的增加幅度最小。CMC膜添加聚乙二醇后，透光率显着下降，且随其浓度增加，透光率降低，最终几乎不透明；添加其他3种增塑剂则影响不大。因此，综合比较，以0.2%甘油对CMC膜的增塑效果较好。　　2.1.2添加增塑剂CMC膜的电镜分析