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普鲁兰多糖—明胶可食性膜：制备、机理与多元应用探究

一、引言

1.1研究背景与意义

在当今社会，食品安全与环境保护已然成为全球高度关注的热点领域。随着人们生活水平的提升，对食品安全的要求愈发严格，对食品包装材料的安全性和环保性也给予了更多关注。与此同时，传统塑料包装因难以降解，对环境造成了沉重负担，促使人们积极探索新型环保包装材料。可食性膜作为一种极具潜力的替代方案，应运而生。它以天然可食性物质，如多糖、蛋白质等为原料，添加可食性增塑剂等物质，通过不同分子间相互作用形成薄层薄膜。可食性膜不仅能够有效延长食品保质期，还具有可食用、可降解的特性，对解决食品安全和环境保护问题具有重要意义。

目前，大部分可食性膜的制备材料主要为牛肉明胶、果胶、淀粉等天然生物高分子材料。然而，这些材料制成的可食性膜在性能上存在一定局限，例如明胶膜易受潮、抗拉强度不高，淀粉膜的阻隔性能较差等。为了提升可食性膜的性能并降低制备成本，寻找新的材料和制备方法成为该领域的研究重点。

普鲁兰多糖是从海藻中提取得到的一种生物高分子，具备许多优良的性质和特点。其高黏度、高胶凝能力使其在成膜过程中能够形成稳定的结构；透明性好则有利于展示被包装食品的外观，提升产品吸引力。基于这些优势，普鲁兰多糖被广泛应用于食品、化妆品、药品等领域。而明胶具有良好的成膜性、生物相容性和可降解性，以及入口即化的特性，是一种优良的可食膜材料，但其透明度和阻隔性较差。研究发现，普鲁兰多糖与明胶的结合能够显著提高明胶膜的性能，因此，普鲁兰多糖—明胶可食性膜被视为一种极具潜力的新型可食性膜。

本研究聚焦于普鲁兰多糖—明胶可食性膜的制备方法、成膜机理及其在食品包装、环境保护等方面的应用。通过深入探究，旨在为可食性膜领域的发展提供新的思路和方法，为相关行业的进一步发展给予参考和支持。这不仅有助于推动新型可食性膜的开发，提高可食性膜的性能，降低可食性膜的成本，还对推动食品安全和环境保护等领域的发展具有积极的意义和重要的应用价值。在食品安全方面，优质的可食性膜能够更好地保护食品，减少食品受到污染的风险，保障消费者的健康。在环境保护方面，可降解的可食性膜能够有效减少塑料垃圾的产生，降低对环境的压力，符合可持续发展的理念。

1.2国内外研究现状

在普鲁兰多糖—明胶可食性膜的制备方面，国内外学者已开展了大量研究。刘晓艳等人研究了普鲁兰和甘油用量对可食膜拉伸性能、光学性能和阻隔性能的影响，结果表明，普鲁兰的添加对复合膜的延展性、阻气性、透光率和抗拉强度有显著提高，当添加量超过50%时，复合膜的阻水性和抗拉强度下降明显；甘油的添加可明显提高复合膜的延展性和透光率，同时降低了复合膜的阻水性，当添加量为20%时，复合膜的综合性能较好。高丹丹采用单因素和响应面分析法优化普鲁兰多糖-明胶复合膜的最佳组成，得出当普鲁兰多糖添加量为2.00％、明胶添加量为5.00％、甘油添加量为1.40％时为最佳成膜配方，在此条件下，复合膜具有良好的综合性能。

关于成膜机理，相关研究主要借助扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）等手段展开。马越等人通过研究环境温度对明胶-普鲁兰多糖膜机械性能、氧气透过率、水蒸气透过率、油脂透过率、颜色和溶水性的影响，并比较温度对明胶膜、明胶-普鲁兰多糖膜和普鲁兰多糖膜的影响，发现环境温度升高提高了明胶-普鲁兰多糖膜的机械性能，而对其阻水性、阻氧性、阻油性和溶水性没有显著的影响，明胶-普鲁兰多糖膜有轻微的黄化，且该复合膜的抗拉强度、阻水性、阻氧性能优于明胶膜和鲁兰多糖膜，但对于分子层面的相互作用机制，仍有待深入探究。

在应用研究方面，楚银凤等人将普鲁兰多糖-明胶复合膜应用于茶叶储藏的初步研究，结果表明该复合膜包装能有效抑制绿茶中茶多酚的氧化速率，有助于延长绿茶的货架期，具有良好的实用价值和广阔的应用前景。然而，目前该可食性膜在其他领域的应用研究还相对较少，其应用范围有待进一步拓展。

尽管国内外在普鲁兰多糖—明胶可食性膜的研究上取得了一定成果，但仍存在一些不足和空白。例如，在制备工艺上，如何实现工业化大规模生产且保证产品质量的稳定性，仍是亟待解决的问题；在成膜机理研究中，对于普鲁兰多糖与明胶在不同条件下的具体相互作用方式和影响因素，尚未完全明确；在应用方面，除食品包装外，在其他领域如生物医学、环境保护等的应用研究还不够深入，缺乏系统性的研究和实践。

1.3研究内容与方法

本研究主要涵盖以下几个方面的内容：

普鲁兰多糖—明胶可食性膜的制备方法研究：根据普鲁兰多糖与明胶的特性，考虑采用加热法、酸解法、混凝法等不同的方法进行制备。在不同的制备条件下，如不同的温度、pH值、原料比例等，对比不同方法制备的可食性膜的性质和