直链淀粉含量和淀粉纳米晶体对珍珠粟淀粉纳米复合薄膜结构与性能的影响

《Food Biophysics》：Effect of Amylose Content and Starch Nanocrystals on the Structure–Function Properties of Pearl Millet Starch Nanocomposite Films

珍珠小米淀粉纳米晶体（SNCs）增强复合薄膜的力学与阻隔性能及生物降解性研究。采用ProAgro 9444（高Amylose）和HHB 67（低Amylose）经酸水解制备SNCs，添加至淀粉基薄膜中（0-20%）。结果显示SNCs显著提升拉伸强度（ProAgro 12.56 MPa/HHB 12.12 MPa）和阻隔性（WVP降低至2.45×10?1? gPa?1s?1m?1），延展性下降但结晶度提高，热稳定性增强，且所有薄膜均实现生物降解（ProAgro 97.39%/HHB 94.34%）。SNCs与Amylose含量协同效应显著优化功能特性。

　　

摘要

在本研究中，使用了具有不同直链淀粉含量的珍珠粟品种（ProAgro 9444和HHB 67）通过酸水解法合成淀粉纳米晶体（SNCs）。所得的SNCs以不同浓度（0–20%）作为纳米填料掺入基于淀粉的纳米复合膜中。对这些薄膜的机械性能、阻隔性能、形态结构、热性能和生物降解性能进行了表征。未添加SNCs的对照淀粉薄膜的拉伸强度分别为：ProAgro 9444为4.31 MPa，HHB 67为2.96 MPa。当SNCs的添加量为7.5%时，ProAgro 9444薄膜的最大拉伸强度（TS）和最小水蒸气渗透率（WVP）达到最佳值（分别为12.56 MPa和2.45×10?1? gPa?1s?1m?1）；HHB 67薄膜则在SNCs添加量为10%时达到最佳值（分别为12.12 MPa和2.31×10?1? gPa?1s?1m?1）（p<0.05）。与对照薄膜相比，纳米复合膜的断裂伸长率降低，ProAgro 9444薄膜从53.12%降至17.88%，HHB 67薄膜从62.77%降至20.34%。形态分析显示，在SNCs添加量达到7.5%和10%时，纳米复合膜中未出现相分离现象。这些纳米复合体呈现出A型和Vh型晶体结构，其结晶度高于对照薄膜。热重分析表明，含有SNCs的纳米复合体具有更好的热稳定性。所有薄膜均经历了三阶段生物降解过程，其中ProAgro 9444纳米复合体的重量损失最大（97.39%），其次是HHB 67纳米复合体（94.34%）。总体而言，SNCs和直链淀粉含量在提升基于淀粉的纳米复合膜的功能性能方面表现出协同效应。