羅非魚(yú)皮明膠的流變、質(zhì)構(gòu)及其成膜性.pdf

1、明膠應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，需求量逐年遞增，傳統(tǒng)哺乳動(dòng)物明膠生產(chǎn)途徑已難以滿足日益增長(zhǎng)的需求量，且為解決哺乳動(dòng)物明膠的使用受傳染病安全風(fēng)險(xiǎn)和宗教禁忌限制并可能有感染傳染病的安全風(fēng)險(xiǎn)，緩解需求增長(zhǎng)壓力，開(kāi)發(fā)更加安全、受宗教飲食禁忌限制小的魚(yú)明膠，并拓寬明膠來(lái)源，增加明膠產(chǎn)量，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)明膠制備工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。自本世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究員在從魚(yú)類(lèi)加工的廢棄物（魚(yú)骨、魚(yú)鱗、魚(yú)皮等）中制備魚(yú)膠以及魚(yú)膠理化性質(zhì)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用各方面，開(kāi)展了廣泛的研究。但是因

2、魚(yú)的品種繁多，而從不同魚(yú)種以及不同部位里提取的魚(yú)膠的理化性質(zhì)可能差異極大，對(duì)特定魚(yú)種中魚(yú)膠的制備及其性質(zhì)研究尚缺乏深入系統(tǒng)研究。羅非魚(yú)產(chǎn)量大，其魚(yú)肉加工業(yè)昌盛，羅非魚(yú)皮是制備明膠良好的原材料，探明羅非魚(yú)皮明膠的基本理化性質(zhì)，是將其作為添加劑，有效地應(yīng)用于食品、藥品和化妝品行業(yè)中的理論依據(jù)。
　　第一部分：羅非魚(yú)皮明膠的優(yōu)化制備及其基本理化性質(zhì)。通過(guò)酸堿法制備羅非魚(yú)皮明膠，并對(duì)魚(yú)明膠的氨基酸組分、分子量大小分布、光學(xué)性質(zhì)、功能性質(zhì)等

3、基本理化性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，羅非魚(yú)皮是制備明膠很好的原材料，經(jīng)優(yōu)化乙酸制備魚(yú)膠工藝，明膠得率高達(dá)23％。魚(yú)膠的水分含量較低，僅為5.59%，基本不含脂肪和灰分；魚(yú)膠中含有18中氨基酸，其中亞氨基酸占總含量的16.61%，Gly-X-Y三聯(lián)體含量約占總氨基酸殘基的1/3；并多以α和β大分子鏈形式存在；魚(yú)膠溶液透明澄清，在可見(jiàn)光區(qū)基本無(wú)吸收（吸光值小于0.1），魚(yú)膠固體薄膜幾乎完全透明（L*=41.3，a*=–0.31，b*=0

4、.85），有微弱的淡黃色，顯示出極好的光學(xué)性質(zhì)；此外，魚(yú)明膠的起泡性達(dá)到135.33%，其泡沫穩(wěn)定性為0.96%，乳化性為51.62%，乳化穩(wěn)定性為45.95%，顯示出優(yōu)良的功能性質(zhì)。
　　第二部分：通過(guò)采用測(cè)定pH、變剪切速率掃描和小振幅振蕩溫度掃描實(shí)驗(yàn)，著重研究單一的有機(jī)酸（檸檬酸、蘋(píng)果酸）或小分子糖（蔗糖、果糖）對(duì)魚(yú)明膠的pH、流變性質(zhì)及溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程機(jī)理的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的魚(yú)膠pH（5.22）基本不變，酸顯

5、著降低魚(yú)膠pH，2%的酸可將魚(yú)膠pH降低到2.27～2.97范圍；糖并不能明顯改變魚(yú)膠的pH。魚(yú)膠經(jīng)酸、糖處理后其流體類(lèi)型并沒(méi)有改變，仍然表現(xiàn)為牛頓流體，但均使魚(yú)膠的黏度（1.6～13.4 mPa·s）顯著提高。酸使魚(yú)膠蛋白質(zhì)分子鏈降解，將α、β等大分子鏈裂解成小分子片段，增加了魚(yú)膠溶膠中的分子濃度來(lái)增加其黏度（至多增加約1～2.5 mPa·s）；而糖是通過(guò)填充在魚(yú)膠分子間隙中，以氫鍵相連接，更具有粘性，同時(shí)糖分子大大增加了體系的分子濃

6、度，從而顯著增加魚(yú)膠的黏度（至多增加約1～11.1 mPa·s）。酸、糖明顯地改變魚(yú)膠凝膠-溶膠過(guò)程。酸顯著降低魚(yú)膠的Tg、Tm，尤其當(dāng)魚(yú)膠濃度≤2%時(shí)，Tg至少降低10℃，Tm至少降低3℃，甚至使其難以凝膠（1%G）；并降低體系的彈性模量和粘性模量。酸強(qiáng)烈地破壞魚(yú)膠分子結(jié)構(gòu)，降低其凝膠能力，導(dǎo)致凝膠熱穩(wěn)定性降低。糖因其可以充填于魚(yú)膠分子間隙中，并與之形成大量的氫鍵，更易形成更為復(fù)雜穩(wěn)定三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，凝膠點(diǎn)增大（15%蔗糖最多增加超過(guò)1

7、℃，15%果糖至多增加約0.2～0.7℃），同時(shí)增加了破壞這些氫鍵所需的額外的能量，表現(xiàn)為熔化點(diǎn)更大（15%蔗糖最多增加超過(guò)1.2℃，15%果糖至多增加約0.6℃）；此外，增加了體系的彈性模量和粘性模量。
　　第三部分：通過(guò)采用測(cè)定Bloom值和單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，研究單一的有機(jī)酸（檸檬酸、蘋(píng)果酸）或小分子糖（蔗糖、果糖）對(duì)魚(yú)明膠的凝膠強(qiáng)度和質(zhì)構(gòu)特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高濃度的魚(yú)膠凝膠具有較高強(qiáng)度的凝膠屬性。不同濃度（1～6.7%）的

8、魚(yú)膠的凝膠強(qiáng)度分別為5～354 g；2.0%～6.7%的魚(yú)膠凝膠的楊氏模量分別為7～43 kPa，破碎應(yīng)變分別為1.2～1.7，破碎應(yīng)力分別為24～138 kPa。酸顯著降低魚(yú)膠的凝膠性質(zhì)，2.0%檸檬酸和蘋(píng)果酸可使魚(yú)膠（≥1.5%）的凝膠強(qiáng)度分別降低約84%～18%和76%～12%；使2.0%～6.7%的魚(yú)膠得楊氏模量分別降低到5～37kPa和5～39kPa，破碎應(yīng)變均降低到1.1～1.5，破碎應(yīng)力分別降低到18～73 kPa和18～

9、75 kPa。經(jīng)15%蔗糖或果糖處理后，不同濃度的魚(yú)膠凝膠強(qiáng)度分別為高于其同等濃度魚(yú)膠的42%～7%和14%～5%；2.0%～6.7%的魚(yú)膠凝膠的楊氏模量分別增加到8～48 kPa和8～47 kPa，破碎應(yīng)變分別增加到1.3～2.2和1.3～2.0，破碎應(yīng)力分別增加到36～173 kPa，32～165 kPa。有機(jī)酸通過(guò)破壞魚(yú)膠蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，而小分子糖與魚(yú)膠蛋白質(zhì)形成大量的氫鍵，均改變了魚(yú)膠形成凝膠的能力和形成凝膠的方式，進(jìn)而形成具有

10、不同韌性和剛性的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為不同的凝膠強(qiáng)度、初始楊氏模量、破碎應(yīng)變和應(yīng)力，也就是凝膠具有不同彈性、硬度和韌性。由于酸性強(qiáng)弱不同，檸檬酸較蘋(píng)果酸更能降低魚(yú)膠的凝膠屬性；由于e-OH含量不同，蔗糖較果糖更能增強(qiáng)魚(yú)膠的凝膠特性。
　　第四部分：魚(yú)膠-普魯蘭多糖交聯(lián)復(fù)合膜的制備和性能測(cè)試及其傅里葉紅外（FTIR）圖譜表征。以不同濃度配比的魚(yú)膠（G）和普魯蘭多糖（P）制備復(fù)合膜（G-P），通過(guò)測(cè)定G-P的機(jī)械性能、阻水性和透光性，以

11、確定最佳膜性能的魚(yú)膠和多糖濃度配比作為最佳濃度配比；再依次G-P復(fù)合膜中添加15%甘油+15%山梨糖醇（GS）作為塑化劑，2%的戊二醛（G）或京尼平（P）作為交聯(lián)劑制備交聯(lián)復(fù)合膜，并測(cè)定各種膜的機(jī)械性能、阻水性和阻光性以及FTIR圖譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明羅非魚(yú)明膠膜的抗張強(qiáng)度達(dá)到99.94 MPa，斷裂延伸率僅為5%，水分透過(guò)率為0.11 g mm/h m2kPa，透光性0.84mm-1。魚(yú)膠-普魯蘭多糖-戊二醛交聯(lián)膜（G-P-GS-GTA）

12、和魚(yú)膠-普魯蘭多糖-京尼平交聯(lián)膜（G-P-GS-GP），在均保留了魚(yú)膠本身的高抗張強(qiáng)度（TS，67.86、62.24 MPa）和較低的阻光性（OPB，0.85、1.89 mm-1）基礎(chǔ)上，魚(yú)膠的延展性（EB，20.80、25.29%）增加了約4、5倍，水蒸氣透過(guò)率（WVTR，0.055、0.053 g mm/h m2kPa）降低了約50%，阻水性增強(qiáng)了近2倍。六種膜的FTIR圖譜分析結(jié)果與膜性能測(cè)試結(jié)果相吻合。普魯蘭多糖能夠與羅非魚(yú)明膠