探究三种增塑剂类型及浓度对普鲁兰多糖食品包装膜理化机械性能的影响

这篇研究通过3×3全因子实验设计，系统评估了甘油、山梨醇和果糖三种增塑剂在不同浓度(5%、7.5%、10% w/w)下对普鲁兰薄膜性能的影响。研究发现增塑剂类型和浓度显著改变薄膜的机械强度(TS)、断裂伸长率(EAB)、水蒸气透过率(WVP)、氧气渗透性(O2P)等关键指标，其中7.5%山梨醇处理的薄膜在机械性能(TS=29.83MPa)、阻隔性和光学特性(Tr660=58.04%)等方面表现最优，为开发可降解食品包装材料提供了重要数据支撑。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次系统比较了三种常见增塑剂对纯普鲁兰薄膜性能的差异化影响，发现山梨醇在7.5%浓度时可实现机械强度与柔韧性的最佳平衡，其玻璃化转变温度(Tg)达208°C，为食品包装应用提供了理想选择。

Materials and chemicals

食品级普鲁兰多糖(纯度≥95%)购自中国陕西华泰生物精细化工有限公司。分析纯甘油、山梨醇、果糖等试剂由德国Merck公司提供。实验全程使用去离子水，所有化学品未经进一步纯化直接使用。

Film preparation using experimental design

采用溶液浇铸法制备薄膜，基于3因素3水平全因子实验设计(32)，固定普鲁兰多糖浓度为2% w/v，分别添加不同种类和浓度的增塑剂。将混合溶液在60°C磁力搅拌2小时后脱气，浇铸在聚丙烯板上，40°C干燥24小时获得厚度0.015-0.069mm的均匀薄膜。

Thickness

薄膜厚度是影响包装系统功能性的关键参数。如图1.a所示，厚度范围在0.015±0.003至0.069±0.002mm之间。随着增塑剂浓度从5%增至10%，所有类型增塑剂都导致厚度显著增加(p<0.05)，其中甘油组的增厚效应最为明显，这与其较强的吸湿性和分子间作用力有关。

Conclusions

研究表明未增塑普鲁兰薄膜难以满足食品包装要求。通过系统评估发现：甘油能最大化提升薄膜柔韧性(EAB)和透光率(Tr₆₆₀)，但会降低机械强度；果糖处理的薄膜具有最高TS(29.83MPa)和热稳定性(Tg=208°C)；而7.5%山梨醇在各项指标上达到最佳平衡，特别是其氧气阻隔性(PV=14.86meq/kg)和37次折叠耐久性，使其成为食品包装应用的理想选择。