喻弘，李發(fā)彩，彭春，張佳誠(chéng)，易雅琪，喻鵬

1.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院（武漢 430205）；2.湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（湘潭 411105）

魚(yú)鱗明膠是魚(yú)鱗膠原蛋白水解后的產(chǎn)物[1]，具有良好的成膜性、可再生性、可生物降解性和可加工性，在食品包裝上有很大的應(yīng)用潛力[2-3]。明膠膜是明膠分子間的相互作用而形成的具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜[4]。明膠膜的制備過(guò)程分為制備制膜液、鋪板、烘干3個(gè)步驟。明膠溶液與鋪板之間的作用力會(huì)影響成膜過(guò)程中明膠分子之間的相互作用。鋪板過(guò)程中使用的板材對(duì)膜的性質(zhì)有很大影響，比如采用玻璃作為鋪板材料時(shí)，明膠膜烘干后，膜與玻璃板黏合緊密，很難起膜，揭膜困難。在明膠膜的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中制備明膠膜時(shí)普遍采用的是塑料材質(zhì)的板材，如塑料培養(yǎng)皿、聚苯乙烯平板、有機(jī)玻璃板等[5-9]。但關(guān)于不同板材對(duì)明膠膜性質(zhì)的影響未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，因此選擇常見(jiàn)的6種塑料板材用于魚(yú)鱗明膠膜的制備，通過(guò)對(duì)魚(yú)鱗明膠膜理化性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，篩選出最適合制備魚(yú)鱗明膠膜的板材，為魚(yú)鱗明膠膜的制備工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚(yú)魚(yú)鱗（取自武漢陽(yáng)光100好又多超市水產(chǎn)區(qū)，洗凈烘干后粉碎裝袋備用）。

PC板、POM板、亞克力板、環(huán)氧板、PP板、ABS板6種板材（圣吉利有限公司，尺寸均為長(zhǎng)×寬×厚=80 mm×30 mm×5 mm）；其他試劑（均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

FA 1004分析天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；722可見(jiàn)分光光度計(jì)（天津市普瑞斯儀器有限公司）；ZQ-990拉力機(jī)（東莞市智取精密儀器有限公司）；JEM-7500F場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（日本JEOL公司）。

1.3 方法

1.3.1 魚(yú)鱗明膠蛋白膜的制備

1.3.1.1 魚(yú)鱗前處理——脫鈣

用0.6 mol/L鹽酸按魚(yú)鱗與鹽酸1 g/30 mL比例浸泡1.5 h。分別用自來(lái)水和蒸餾水沖洗魚(yú)鱗，至洗出液體pH呈中性。將洗凈后的魚(yú)鱗平鋪于濾布上，放置于50℃的烘箱烘干10 h，用密封袋包裝備用[10]。

1.3.1.2 魚(yú)鱗明膠蛋白膜的制備

將脫鈣后的魚(yú)鱗樣品和蒸餾水按照1 g/10 mL的比例置于小燒杯中，80 ℃水浴2 h。將燒杯中的液體轉(zhuǎn)移至離心管中，以6 500 r/min離心3 min，取上清液即為魚(yú)鱗明膠溶液。室溫下在板上鋪膜，然后將鋪好膜的板子置于35 ℃烘箱中烘干24 h，烘干后揭下即為魚(yú)鱗明膠蛋白膜[11]。

1.3.2 膜的透過(guò)率測(cè)定

將魚(yú)鱗明膠蛋白膜裁剪成適宜的大小，緊靠于比色皿的一側(cè)，在500 nm波長(zhǎng)下測(cè)定魚(yú)鱗明膠蛋白膜的透過(guò)率，空比色皿作為對(duì)照[12]。

1.3.3 膜的吸水率測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)量膜的質(zhì)量和試管的質(zhì)量，將膜放入試管中，用pH 7.4的0.1 mol/L磷酸氫二鈉緩沖溶液浸沒(méi)膜，放入溫度37 ℃的生化恒溫箱中，30 min后取出，將試管中磷酸氫二鈉溶液倒出，稱(chēng)取其膜吸水后的質(zhì)量[13]。

式中：m1為膜吸水前質(zhì)量，g；m2為空試管質(zhì)量，g；m3為膜吸水后質(zhì)量，g。

1.3.4 膜的力學(xué)性質(zhì)測(cè)定

將殼聚糖膜裁剪成長(zhǎng)×寬=60 mm×25 mm的方形樣品，用游標(biāo)卡尺測(cè)定膜厚度0.06 mm，設(shè)置標(biāo)距39 mm，測(cè)試速度50 mm/min，采用拉力機(jī)測(cè)定膜的拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率[14]。

1.3.5 膜的掃描電鏡測(cè)定

明膠膜在干燥器中放置24 h后，取1 cm×4 cm膜樣品，用液氮浸沒(méi)之后進(jìn)行人工折斷，將樣品粘貼于金屬圓臺(tái)上，真空狀態(tài)下噴金，置于掃描電鏡中，電子束加速電壓10.0 kV。觀察膜截面和表面微觀結(jié)構(gòu)，在放大倍數(shù)1 000倍條件下拍照截圖[15]。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

采用SASV 8.1軟件進(jìn)行分析，用Anova進(jìn)行方差分析，顯著性檢驗(yàn)方法為Duncan，檢測(cè)限為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜吸水率的影響

作為一種蛋白質(zhì)材料，明膠分子鏈上豐富的羥基、羧基、氨基等親水性基團(tuán)使其具有很強(qiáng)的親水性。因此，明膠單獨(dú)作為材料應(yīng)用于水中或濕度相對(duì)較大的環(huán)境中時(shí)，易發(fā)生強(qiáng)烈的溶脹甚至溶解。由圖1可知，不同板材制備的魚(yú)鱗明膠膜的吸水率無(wú)顯著性差異（p＞0.05）。

2.2 不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜透過(guò)率的影響

膜的光學(xué)特性是膜的重要屬性，影響產(chǎn)品的外觀、適銷(xiāo)性及應(yīng)用性，透明度高的可食性膜在食品包裝系統(tǒng)中具有較高的應(yīng)用性和可接受性。亞克力板和PP板制備的魚(yú)鱗明膠膜的透過(guò)率較大且兩者無(wú)顯著性差異（p＞0.05），分別為88.35%和87.50%；其次是POM板和環(huán)氧板制備的魚(yú)鱗明膠膜的透過(guò)率分別為76.0%和75.7%（p＞0.05）；PC板和ABS板制備的魚(yú)鱗明膠膜的透過(guò)率最低分別為61.8%和60.0%，且兩者無(wú)顯著性差異（p＞0.05）。

圖1 不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜的吸水率的影響

圖2 板材類(lèi)型對(duì)魚(yú)鱗明膠膜透過(guò)率的影響

2.3 不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜力學(xué)性質(zhì)的影響

不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜抗拉強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3。PC板、PP板、POM板制備的魚(yú)鱗明膠膜的抗拉強(qiáng)度較高，分別為43.7，45.5和45.2 MPa，三者無(wú)顯著性差異（p＞0.05）；其次是亞克力板和環(huán)氧板，其制備的魚(yú)鱗明膠膜的抗拉強(qiáng)度分別為38.8和37.4 MPa，且兩者無(wú)顯著性差異（p＞0.05）。

不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜最大伸長(zhǎng)率的影響見(jiàn)圖4。POM板、亞克力板、環(huán)氧板、PP板、ABS板制備的魚(yú)鱗明膠膜的最大伸長(zhǎng)率較高且無(wú)顯著性差異（p＞0.05），PC板制備的魚(yú)鱗明膠膜的最大伸長(zhǎng)率最低（4.7%），與其他幾種板材制備的魚(yú)鱗明膠膜的最大伸長(zhǎng)率有顯著性差異（p≤0.05）。

2.4 不同板材對(duì)魚(yú)鱗明膠膜的掃描電鏡的影響

由圖5可知，從膜的表面掃描電鏡圖可以看出，不同板材制備的魚(yú)鱗明膠膜的微觀結(jié)構(gòu)有明顯差異，在PC板、亞克力板、環(huán)氧板、PP板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面較為光滑平整，而在ABS板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面呈現(xiàn)條紋狀，在POM板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面有顆粒狀的凸起。從膜的斷面掃描電鏡圖可以看出，在PP板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的斷面較為平整，在其他板子上制備的魚(yú)鱗明膠膜的斷面凹凸不平，有波紋狀凸起。因此，在PP板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的微觀結(jié)構(gòu)較為光滑平整。

圖3 板材類(lèi)型對(duì)魚(yú)鱗明膠膜抗拉強(qiáng)度的影響

圖4 板材類(lèi)型對(duì)魚(yú)鱗明膠膜最大伸長(zhǎng)率的影響

圖5 不同板材上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面掃描電鏡圖（1）和斷面掃描電鏡圖（2）

3 結(jié)論

在不同板材制膜試驗(yàn)中，從掃描電鏡圖可以看出，在聚丙烯板上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面和斷面掃描電鏡圖均較為光滑平整，在其他板材上制備的魚(yú)鱗明膠膜的表面或斷面均比較粗糙；從理化指標(biāo)來(lái)看，聚丙烯板制備的膜的吸水率較低（2.2 g/g）、透過(guò)率較高（87.5%）、抗拉強(qiáng)度較大（45.5 MPa）、最大伸長(zhǎng)率較大（7.90%），各項(xiàng)指標(biāo)均較佳，聚丙烯板可作為適合制備魚(yú)鱗明膠膜的板材。