κ-卡拉胶/大豆蛋白/纳米纤维素复合生物薄膜的机械与热学特性及其在食品包装中的应用

为解决食品包装材料机械性能与阻隔性能的平衡问题，研究人员开发了含大豆蛋白(SP)和纳米纤维素(NC)的κ-卡拉胶(RC/SRC)复合薄膜。通过溶剂浇铸法制备的RC/NC/SP0.4薄膜展现36.5 MPa的高拉伸强度，WVTR值降低50%至1677 g m?2 24 h?1，FTIR和SEM证实NC显著提升热稳定性。该生物可降解材料为延长食品货架期提供了新选择。

　　

这项突破性研究揭示了κ-卡拉胶基生物纳米复合薄膜的奥秘。科研团队采用溶剂浇铸法，将精制κ-卡拉胶(RC)和半精制κ-卡拉胶(SRC)分别与大豆蛋白(SP)及纳米纤维素(NC)共混，制备出环境友好型食品包装材料。有趣的是，SRC薄膜因含有纤维素和矿物质等不溶颗粒，厚度明显增加且呈现淡黄色调，而RC薄膜则保持透明特性。

力学性能测试显示，含0.4% SP的RC复合薄膜(RC/NC/SP0.4)拉伸强度高达36.5 MPa，是SRC同类薄膜(19.7 MPa)的1.85倍。扫描电镜(SEM)图像生动展现了SRC薄膜更粗糙的表面形貌。在阻隔性能方面，纯RC薄膜的水蒸气透过率(WVTR)为1677 g m^?2 24 h^?1，而添加NC和SP后骤降50%，这要归功于纳米纤维素构建的致密网络结构。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析发现，RC与SRC薄膜仅有微小峰强差异。热稳定性测试中，纳米纤维素的加入使RC复合薄膜耐热性显著提升。这些"绿色"材料不仅可再生、可持续，其优异的机械性能和阻隔特性更为食品保鲜提供了创新解决方案，有望成为智能包装领域的新宠。