乳化剂对高直链玉米淀粉/羟丙基甲基纤维素复合膜性能的影响

陆慧玲,宋潘琳,王文涛,董海洲,侯汉学

(山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018)



乳化剂对高直链玉米淀粉/羟丙基甲基纤维素复合膜性能的影响

陆慧玲,宋潘琳,王文涛,董海洲,侯汉学*

(山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018)

本文以高直链玉米淀粉(HACS)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)为成膜基材制备可食性食品包装膜。为解决两者在制膜过程中的相分离问题,通过力学性能、水溶性、结晶性能和表面形貌的分析,研究乳化剂的种类(单甘酯、吐温80、十二烷基硫酸钠)和添加量(1%,2%,3%)对HACS/HPMC复合膜性能的影响。X-射线衍射(XRD)分析表明,乳化剂主要通过与直链淀粉形成V型结晶结构而影响HACS/HPMC复合膜的性能。红外光谱(FT-IR)分析表明,添加乳化剂增加HACS与HPMC之间的氢键相互作用。添加2%单甘酯的复合膜综合性能最优,抗拉强度和断裂伸长率分别提高到10.24 MPa和15.86%,复合膜的截面与表面光滑平整。研究证明添加2%的单甘酯可有效的提高HACS与HPMC在成膜过程中的相容性,得到性能优良的复合膜。

高直链玉米淀粉,羟丙基甲基纤维素,复合膜,乳化剂,性能

淀粉具有价格低廉、可再生、全降解等优点,经过热塑加工后可得到淀粉基薄膜材料。因此淀粉膜作为取代石油基塑料的一种新材料已成为国内外研究的热点[1]。高直链玉米淀粉(HACS)是直链淀粉含量超过50%的一种淀粉,热塑加工后具有成膜性好、膜机械强度高的优点,是一种理想的成膜基材。但是高直链淀粉膜存在易结晶,易老化等缺点[2]。羟丙基甲基纤维素(HPMC)是一种应用广泛的水溶性非离子型纤维素醚,具有良好的成膜性,为无定形态,具有抑制聚合物结晶形成的能力[3]。因此,将 HPMC与HACS进行共混制膜可以解决纯HACS膜在制备和存储过程中结晶老化的问题。但是前人研究发现,HPMC与淀粉的相容性较差,从而未能制备出高性能的复合膜[4]。因此,探索提高HPMC与HACS相容性的方法,使其成为具有优良性能的复合膜是目前需要解决的主要难题。

乳化剂是具有表面活性的一类物质,食品加工中常用的乳化剂有单甘酯、卵磷脂、吐温80、司盘60等。它们分子中同时具有亲水和亲油基团,可降低材料的表面张力,提高分散稳定性,形成均匀稳定的分散体系[5]。同时乳化剂与淀粉结合还可防止淀粉的老化。因此,本文以HACS和HPMC为主要成膜基材,通过添加3种HLB值不同的乳化剂(单甘酯:5.5、吐温80:15、十二烷基硫酸钠:40),研究乳化剂的种类和用量对HACS/HPMC复合膜性能的影响,以期制备出高性能的可食性食品包装膜。

1　材料与方法

1.1材料与设备

高直链玉米淀粉(直链淀粉含量为68%)华农特种玉米开发有限公司;羟丙基甲基纤维素山东一滕新材料股份有限公司;甘油天津市凯通化学试剂有限公司;单甘酯(HLB=5.5)天津市凯通化学试剂有限公司;吐温80(HLB=15)天津市凯通化学试剂有限公司;十二烷基硫酸钠(HLB=40)天津市凯通化学试剂有限公司。

GSH-1型高压反应釜威海朝阳化工机械有限公司;IKA®T18均质机德国IKA集团;HWS型恒温恒湿箱上海精宏实验设备有限公司;TA-X2i物性测试仪英国Stable Micro System公司;PERMETMW3/030水蒸气透过率测试仪济南兰光机电技术有限公司;200PC差示扫描量热仪德国耐驰科学仪器有限公司;D8 ADVANCE型X射线衍射仪德国BRUKER-AXS有限公司;QUANTA FEG 250扫描电镜美国FEI公司;傅里叶变换红外光谱仪赛默飞世尔科技公司;数显外径千分尺0～25上海量具刃具厂。

1.2HACS/HPMC复合膜的制备

1.2.1HACS的糊化将HACS在去离子水中配成一定浓度的淀粉乳,将淀粉乳加入到高压反应釜中,密封,然后加热至140 ℃糊化30 min得到一定浓度的淀粉糊液。

1.2.2HPMC溶液的制备将适量HPMC在75 ℃的蒸馏水中分散,然后室温下采用磁力搅拌,直至HPMC完全溶解,形成一定浓度的HPMC溶液。

1.2.3HACS/HPMC复合膜的制备将HACS糊液与HPMC溶液按HACS与HPMC质量比5∶1混合,加入一定量的乳化剂(占HACS与HPMC总质量的1%、2%、3%)和甘油(占HACS与HPMC总质量的40%),在80 ℃下搅拌混合30 min,然后冷却至50 ℃,并在真空度0.09～0.1 MPa下脱气,将一定质量的成膜液倒在涂有聚酯层的玻璃板上,50 ℃烘箱中干燥48 h,室温冷却后揭膜,并存放于恒温恒湿箱((23±2)℃,RH=53%)中备用。

1.3性能测定

1.3.1复合膜厚度的测定膜的厚度使用数显千分尺测定,最小刻度0.001 mm。随机测定膜的6个位置,取平均值。本实验中通过控制膜液量,控制膜的厚度在50 μm左右。

1.3.2X-射线衍射分析膜的结晶特性由D8 ADVANCE型X射线衍射仪测定。测试前需将样品置于恒温恒湿箱(23±2 ℃,RH=53%)内均湿72 h。实验条件:测试衍射角2θ范围 1～40°,测试速率0.02°/s[6]。

1.3.3扫描电镜分析膜的微观形貌采用QUANTA FEG 250电子显微镜进行观察。将薄膜在液氮中冷冻,然后随机破碎,得到样品断面和表面,样品在测试前于恒温恒湿箱((23±2)℃,RH=53%)内存放72 h。然后将截面或表面固定并喷金处理,以5.0 kV的加速电压进行扫描[7]。

1.3.4机械性能测定膜的机械性能(拉伸强度,MPa;断裂伸长率,%)采用TA-X2i物性测试仪进行测定。测试前将样品置于恒温恒湿箱((23±2)℃,RH=53%)内平衡72 h,并将薄膜裁剪成15 mm×100 mm 规格的测试样品。初始夹距:50 mm,探头移动速度:1 mm/s。每组样品重复测试六次[8]。抗拉强度和断裂伸长率的计算公式如下:

TS=F/S

E(%)=(E1-E0)/E0100

式中:TS为复合膜抗拉强度(MPa);F为拉伸最大应力(N);S为拉伸前截面积(mm2);E为复合膜断裂伸长率(%);E0为试样初始夹距(mm);E1为试样断裂时的夹距(mm)。

1.3.5水蒸气透过系数的测定膜的水蒸气透过系数(WVP)使用PERMETM W3/030自动水蒸气透过测试仪进行测定。将薄膜用专用取样器裁剪成直径为80 mm的圆形样品备用。测试前需在恒温恒湿箱((23±2)℃,RH=53%)内均湿72 h。测试时将试样平整的固定于量湿杯内,放入测试仪器中。实验参数:预热时间4 h,测试温度为38 ℃,测试面积为33.00 cm2,测试相对湿度为 90%,称重间隔120 min。每组样品重复测试三次。[8]水蒸气透过系数计算公式如下:

WVP=ΔmL/(AtΔp)

式中:Δm为测量时间内透湿杯的质量增加量(g);L为复合膜厚度(m);A为复合膜测试面积(m2);t为测量时间(s);Δp为复合膜两侧的水蒸气压力差(Pa)。

1.3.6水溶性的测定取20 mm×20 mm大小的薄膜在105 ℃下烘干至恒重(m0),将复合膜浸泡在蒸馏水中,室温下溶解24 h,然后将薄膜从溶液中分离出并在105 ℃下烘干至恒重(m),浸泡前后复合膜的质量差(m0-m)即为水溶性物质的质量,复合膜水溶性(%)=(m0-m)/m0×100。每组样品重复测试三次[9]。

1.3.7红外光谱分析采用Nexus670傅里叶红外光谱仪进行膜的红外光谱分析。测试前样品需在恒温恒湿箱(23±2)℃,RH=53%)内均湿72 h。利用红外光谱仪的ATR附件直接进行测试。实验条件:扫描波长范围600～4000 cm-1,分变率4 cm-1,扫描次数32次[10]。

1.3.8差示扫描量热分析膜的热力学性能通过DSC 200PC进行测试。测试前样品需在恒温恒湿箱((23±2) ℃,RH=53%)内均湿72 h。用十万分之一精密天平称取5 mg左右膜片放入专用铝制坩埚内,以空坩埚作为对照。采用氮气为吹扫气,以20 mL/min的速度吹扫坩埚,保持测试环境稳定。实验条件:温度范围-50～250 ℃,升温速率10 ℃/min。从热分析图中得到淀粉膜的熔融起始温度(T0)和峰值温度(TP)[10]。

1.3.9数据处理数据采用Origin 8.5,SPSS 18.0等软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1乳化剂对复合膜结晶结构和结晶度的影响

利用X射线衍射仪可以测定复合膜的晶体结构,如晶型与结晶度。淀粉的结晶结构主要分为A型和B型两种,HACS为B型结构[6]。主要表现为在5 °、17 °、20 °和22 °有明显的衍射峰。

图1为HACS/HPMC复合膜XRD曲线。从图1可以看出,加入乳化剂后复合膜2θ=5 °处衍射峰消失,这是因为HACS中的直链淀粉所具有的螺旋结构与乳化剂络合,形成V型结晶结构[11]。随着乳化剂添加量的增加2θ=17 °处的衍射峰逐渐减弱,20 °处结晶峰逐渐增强。2θ=17 °处的衍射峰为直链淀粉所形成的B型双螺旋结晶衍射峰,该峰的减弱可能是由于乳化剂与直链淀粉的螺旋结构嵌合从而减少了B型螺旋结晶的产生;2θ=20 °的衍射峰原本为淀粉与丙三醇复合所形成的V型结晶,在添加乳化剂后,由于直链淀粉与乳化剂络合产生新的V型结晶而增强[12]。

图1　复合膜XRD曲线Fig.1　XRD patterns of composite films注:图中所标数字分别为1:HACS/HPMC复合膜,2～10:分别为添加1%吐温80、2%吐温80、3%吐温80、1%单甘酯、2%单甘酯、3%单甘酯、1%十二烷基硫酸钠、2%十二烷基硫酸钠、3%十二烷基硫酸钠的HACS/HPMC复合膜,图8同。

表1为HACS/HPMC复合膜的结晶度。由表1可知,添加乳化剂后复合膜的结晶度提高。结晶度提高是由于乳化剂与淀粉发生相互作用,形成V型直链淀粉乳化剂复合物,从而引起结晶的聚集[13]。Mondragon等在研究单甘酯对添加有超细纤维的玉米淀粉膜影响时得到类似的结果[11]。复合膜的结晶度随着乳化剂添加量的增加呈升高趋势。在相同添加量下,添加单甘酯后复合膜的结晶度最小,尤其是在1%和2%的添加量下,这说明在添加单甘酯后复合膜由V型结晶引起的聚集是最小的。而当添加量达到3%时结晶度提高到31.1%,这可能是由于单甘酯的强疏水性,引起晶体的大量聚集,使得结晶度提高。这种聚集可能会破坏复合膜连续性[13]。而吐温80和十二烷基硫酸钠在低的添加量下就有相对较高的结晶度,3%添加量时结晶度只是略有提高,这可能由于它们相对亲水的性质使这两者更易分散在水中而与直链淀粉形成V型结晶。

2.2乳化剂对复合膜微观结构的影响

成膜材料各组分间的相互作用会影响复合膜的微观结构。图2为复合膜的侧断面SEM图。从图2可以看出,对照组 HACS/HPMC复合膜(图2a)的截面较粗糙,有明显的团块堆积现象,这是由于HACS与HPMC分散不均匀或发生相分离造成的。加入乳化剂(图2b、图2d、图2f)后复合膜的均一性得到改善,特别是添加吐温80和单甘酯的膜,截面光滑平整,堆积现象消失。这说明乳化剂使HACS与HPMC在水溶液中能够均匀分散,起到了乳化增容的效果,从而使复合膜截面变的均匀连续。在三种乳化剂中,单甘酯的乳化增容效果最好,因此选择单甘酯进行不同添加量的SEM图分析。从图2c～图2e中可以看出,添加1%单甘酯时,截面仍然能够看到类似对照膜截面的状态,有少量的堆积现象,但是这种堆积现象较对照有所减少;在添加2%单甘酯时达到一个最佳的状态,截面光滑平整,无堆积,无断面。说明该添加量下能较好的促进HACS与HPMC的相容性,从而形成均一连续复合膜。而当添加量达到3%时(图2e),出现了明显的不规则断层状结构,这种结构的出现印证了XRD的分析结果,即添加较多的乳化剂后引起晶体的聚集,造成连续相的中断,从而可能导致膜性能劣变。

图2　添加不同乳化剂的复合膜侧断面SEM图Fig.2　The cross-section SEM micrographs of composite films with different emulsifiers

通过对复合膜表面SEM观察,可以考察复合膜表面的粗糙度和薄膜光滑度。图3b、图3d、图3f是乳化剂添加量2%时3种复合膜及对照膜的表面SEM图。从图3a中可以看出,对照HACS/HPMC复合膜表面较粗糙,且表面有明显的团聚现象。出现这种现象的原因是由于膜液在缓慢的干燥成膜过程中直链淀粉回生形成B型结晶造成的[12]。从图1复合膜XRD曲线可以看出,与添加乳化剂后的复合膜相比,对照的HACS/HPMC复合膜在2θ=17 °处有较强的B型双螺旋结晶峰。另外有报道指出添加多糖(如壳聚糖、半乳糖等)得到的混合膜表面会出现不均匀的现象[14-15]。而与对照相比,添加乳化剂后复合膜表面变得明显光滑、平整,且通过图3c～图3e不同添加量单甘酯对膜表面影响可以看出随着添加量的提高膜表面的团聚现象减弱。其原因可能是由于乳化剂与直链淀粉形成V型结晶抑制了B型结晶的产生。这也验证了XRD曲线中添加乳化剂后复合膜B型双螺旋结晶峰的减弱现象。但是,添加十二烷基硫酸钠复合膜的表面出现了不规则的球形凸起,这可能是由于十二烷基硫酸钠较强的亲水性造成的。Jiménez等人研究羟丙基甲基纤维素对玉米淀粉膜的影响时发现,超高压处理可使成膜组分更容易出现相分离,而水相聚合物则留在膜的表面形成球形颗粒[4]。

图3　添加不同乳化剂复合膜表面SEM图Fig.3　SEM micrographs of composite filmswith different emulsifiers

2.3乳化剂对复合膜力学性能的影响

复合膜的力学性能主要通过测定其抗拉强度(TS)和断裂伸长率(E)来反映。

图4为乳化剂对复合膜抗拉强度的影响。从图4可以看出,添加单甘酯和吐温80后复合膜的抗拉强度随着添加量的提高先升高后降低,且在2%的添加量时达到最大值。这是因为适量添加乳化剂可以使HACS与HPMC均匀分散,形成均一薄膜,抗拉强度提高。从表1可以看出,由于少量单甘酯和吐温80与直链淀粉形成少量V型结晶而引起复合膜结晶度的提高,复合膜截面SEM图也可以看出结晶聚集程度较低,并未引起复合膜基质的不连续,此时结晶的提高对复合膜的力学性能是有利的。当单甘酯和吐温80添加量提高到3%时,结晶度进一步提高,此时乳化剂与直链淀粉形成的V型结晶会大量聚集从而导致淀粉基质的不连续,影响分子间的相互作用,最终降低了材料的性能。而添加十二烷基硫酸钠对复合膜的抗拉强度影响不显著,甚至在1%时出现了明显的降低现象(p<0.05)。这是因为十二烷基磺酸钠HLB值为40,具有较强的亲水性[16]。可能会引起更明显的相分离,从而导致复合膜较差的力学性能。从图3f复合膜的表面形态也可以看出添加十二烷基硫酸钠引起的水合聚合物在膜表面聚集引起的相分离现象。

图4　乳化剂对复合膜抗拉强度的影响Fig.4　Effects of emulsifier on tensile strength of composite films注:图中不同字母表示同种乳化剂不同添加量间差异显著(p<0.05),图5～图7同。

图5为乳化剂对复合膜断裂伸长率的影响。从图5可以看出,复合膜的断裂伸长率随着乳化剂添加量的增加逐渐提高。通常情况下,膜的抗拉强度与断裂伸长率呈负相关,但是本实验在添加单甘酯和吐温80两种乳化剂后,HACS/HPMC复合膜的抗拉强度与断裂伸长率在2%乳化剂添加量范围内呈正相关。由于对照复合膜中HACS、HPMC相容性差,复合膜也就很难达到应有的力学性能。而适当添加乳化剂后,提高了HACS与HPMC在水溶液中的分散稳定性和相容性,从而得到均匀且结构致密的复合膜,其抗拉强度和断裂伸长率也就同时得到了提高。当乳化剂添加量提高到3%时,复合膜的抗拉强度降低,断裂伸长率提高,这主要是因为此时的乳化剂主要起到类似于增塑剂的效果[12]。添加增塑剂后一方面可降低高分子链间的作用力,增加分子链段的运动,有利于大分子的重排,从而提高膜材料的结晶度。另一方面,增塑剂填充在高分子之间,降低了淀粉分子相互靠近的几率,从而又会降低材料的结晶度,具体哪种作用起主导作用,主要取决于增塑剂的分子结构和性质[17]。添加3%乳化剂后其对复合膜起到增塑剂的效果,且从表1中可以看出,复合膜的结晶度提高,这可能是因为相对膜中添加增塑剂的量而言乳化剂的添加量比较低,对淀粉分子的润滑作用起主导作用,对淀粉分子的隔离作用有限造成的。Andreuccetti等人研究表面活性物质(如卵磷脂、丝兰提取物等)对膜的影响时也发现卵磷脂对明胶膜有增塑作用,即降低了膜的抗拉强度,提高了膜的断裂伸长率[18]。添加十二烷基硫酸钠时复合膜断裂伸长率与抗拉强度并未呈现一定的规律,可能是由于它的添加虽然能够一定程度上润滑淀粉分子,使得断裂伸长率随着添加量提高而上升,但同时由于其可能引起的相分离而使得复合膜产生相对较差的抗拉强度。

图5　乳化剂对复合膜断裂伸长率的影响Fig.5　Effects of emulsifier on the elongationat break of composite films

综合复合膜的抗拉强度与断裂伸长率,HACS/HPMC复合膜在添加2%的单甘酯后力学性能较优。抗拉强度和断裂伸长率分别为10.24 MPa和15.86%,较对照复合膜两者分别提高3 MPa和8%。

2.4乳化剂对复合膜水蒸气透过系数的影响

从图6可以看出复合膜的水蒸气透过系数(WVP)在2.4×10-10～3×10-10g·m·m-2·s-1·Pa-1范围内。不同乳化剂对复合膜透水性的影响不同。单甘酯与吐温80添加量较低时,WVP无显著变化(p<0.05),但较十二烷基硫酸钠复合膜WVP低,阻水性能相对较好;当添加量达到3%时,复合膜的水蒸汽透过系数较未添加时显著提高,且添加单甘酯后的复合膜水蒸汽透过系数明显大于吐温80(p<0.05)。这可能是由于更亲油的单甘酯不易在水溶液中分散和溶解,导致其在复合膜中分布不均匀,从而降低了复合膜的阻水性能;而吐温80较单甘酯相对亲水,可在水中均匀分散从而提高了复合膜阻水性能。Andreuccetti等人研究发现,添加亲水的丝兰提取物比添加疏水的卵磷脂后的明胶膜具有更好的阻水性能[18]。其主要原因也是由于丝兰提取物较卵磷脂易于在膜液中分散。随着十二烷基硫酸钠添加量的增加水蒸气透过系数逐渐升高后趋于平缓,这是由于其本身具有较强的亲水性造成的。因此从WVP角度,同时结合复合膜的力学性能,选择添加2%的单甘酯既可以显著提高复合膜力学性能,同时又不会明显降低其阻水性能。

图6　乳化剂对复合膜水蒸气透过系数的影响Fig.6　Effects of emulsifier on the water vapor permeability of the composite films

2.5乳化剂对复合膜水溶性的影响

图7　复合膜的水溶性Fig.7　Water solubility of composite films

水溶性是表征复合膜的一项重要指标。由图7可知,添加乳化剂后复合膜的水溶性发生显著变化(p<0.05)。添加单甘酯和吐温80后复合膜的水溶性趋于降低,而添加了十二烷基硫酸钠后复合膜的水溶性明显增加,这可能与乳化剂的HLB值相关。HLB值越小,越疏水,从而复合膜具有更低的水溶性[19]。另外,HACS/HPMC复合膜中易溶于水的物质为HPMC,当两者相容性差时则会出现相分离,这时候的HPMC很容易暴露在膜的表面而被溶解;若两者有较好的相容性,则可以降低HPMC在水中的溶解度。添加2%单甘酯的复合膜水溶性最低,说明HPMC较均匀的分散在HACS膜中,因此2%单甘酯具有较好的乳化增容效果。而单甘酯在3%添加量时,复合膜水溶性的显著提高,也就说明过量的单甘酯不利于HACS与HPMC的相互作用。

2.6复合膜的红外光谱分析

图8为复合膜的红外光谱图。单甘酯与吐温80两种乳化剂都含有C=O,C=O的红外吸收峰在1740 cm-1波长附近,同时1050～1300 cm-1波长左右的C-O伸缩振动吸收峰,也可证明酯基的存在。十二烷基硫酸钠含有的硫酸酯基在1250～1220 cm-1处有吸收峰。从图8可以看出,随着添加量的提高乳化剂特征峰也越来越明显,说明乳化剂只是单纯的分散于成膜基材中。从XRD图谱中也可以看出乳化剂在成膜基材中只是与直链淀粉络合形成V型结晶,本身并没有发生化学反应而产生新的基团。另外,红外光谱图还可以表征氢键相互作用。有学者曾监测过HPMC凝胶化的过程,3400 cm-1左右的-OH峰显示凝胶过程中羟基的变化,峰值迁移和重叠说明有分子间氢键形成[20]。从图8中可以看出3300 cm-1左右的-OH吸收峰添加乳化剂后向低波数方向偏移,说明氢键相互作用增强,这是因为添加乳化剂促进了HACS与HPMC之间的相容性。其中,添加2%的单甘酯-OH峰波数由3299.89 cm-1降到3288.62 cm-1,说明在复合膜中有大量新的氢键形成,这也是引起膜机械强度显著增大的原因。

图8　复合膜FT-IR曲线Fig.8　FT-IR spectra of composite films

2.7乳化剂对复合膜热封性能的影响

差示扫描量热法(DSC)常用来分析复合膜热转变温度,包括熔融起始温度(To)和熔融峰值温度(Tp)。热转变温度差(Tp-To)主要反映复合膜的热封性能的好坏,其值越大,则热封性能越好,其值越小,复合膜会很快融化、凝固,不利于热封[7]。从表2可以看出,添加乳化剂后复合膜的热封性能呈现降低的趋势。2%添加量时单甘酯的降低最小,十二烷基硫酸钠次之,吐温80最大。复合膜热封性与其熔融性质有关,在复合膜未被烫穿前表面熔融的越多,热封效果就会越好。本研究中,添加乳化剂后复合膜结晶度提高,分子链段运动能力降低,熔融峰宽度变小,Tp-T0也就减小。另外,复合膜的结晶类型和晶体大小等也会改变其热封性能。

3　结论

添加乳化剂可显著影响HACS/HPMC复合膜的各项性能。不同种类乳化剂和不同乳化剂添加量对复合膜的作用存在显著差异。乳化剂主要与直链淀粉络合形成V型疏水结晶结构,从而显著改善HACS/HPMC复合膜的结晶结构,促进HACS与HPMC在膜中均匀分散,改善其相容性,增强两者的相互作用。在选择的3种乳化剂中,HLB值为5.5的单甘酯在2%的添加量下对HACS/HPMC复合膜的增容、增强效果最为明显,有效的改善了复合膜的综合性能,特别是力学性能提高,水溶性降低,膜表面光滑平整。

表2　复合膜热封性能分析

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Effects of emulsifiers on the properties of high-amylose corn starch/hydroxypropylmethylcellulose films

LU Hui-ling,SONG Pan-lin,WANG Wen-tao,DONG Hai-zhou,HOU Han-xue*

(College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China)

The edible films based on high-amylose corn starch(HACS)and hydroxypropylmethylcellulose(HPMC)were prepared for food packaging. In order to solve the problem of phase separation in the process of making films,the effects of types(monostearin,tween 80,sodium dodecyl sulfate)and adding amount(1%,2%,3%)of emulsifiers on the properties of HACS/HPMC films were studied by determining mechanical properties,water solubility,crystallization properties and surface morphology. X-ray diffraction(XRD)analysis showed that the properties of HACS/HPMC films were affected by the V-type crystal structures formed between amylose and emulsifiers. FT-IR analysis showed that addition of emulsifiers to the composite films enhanced the hydrogen bonding interaction between HACS and HPMC. The total performance of the composite film with 2% monostearin was the best,the tensile strength and elongation at break were increased to 10.24 MPa and 15.86%,respectively. The cross section and surface of the film were smooth. This study proved that the compatibility of HACS and HPMC in the film forming process was improved by adding 2% monostearate and the composite film with excellent performance was obtained.

high-amylose corn starch;hydroxypropylmethylcellulose;film;emulsifier;properties

2015-12-10

陆慧玲(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：粮油食品加工原理，E-mail：han910120@163.com。

侯汉学(1974-)，男，博士，副教授，研究方向：淀粉基降解材料,E-mail：494497530@qq.com。

国家自然科学基金资助项目(31371747)；"十二五"国家科技支撑计划项目(2013BAD18B103)。

TS234+.8

A

1002-0306(2016)11-0259-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.044