波斯胶改性鱼明胶/羧甲基纤维素可食性薄膜的制备与结构-流变学-功能关系研究

《Scientific Reports》：Rheological, physicochemical, and structural properties of fish gelatin/carboxymethyl cellulose/Persian gum ternary edible films

　　

摘要

本研究探讨了波斯胶（PG）对鱼明胶（FG）/羧甲基纤维素（CMC）可食性薄膜的调控作用，重点关注结构-流变学-功能关系及其理化性能。通过溶液浇铸法制备了质量比为60/40/0、54/36/10、48/32/20、42/28/30和36/24/40的三元FG/CMC/PG薄膜。成膜溶液的流变学分析表明，所有配方均表现出剪切变稀行为，其中10%的PG会提高粘度，这可能是由于有利的聚合物缔合与缠结所致；而较高PG浓度（20–40%）则降低粘度，可能反映了浓度依赖性的网络重排及异质性增加。动态振荡测量显示，PG的加入使粘弹性响应向更具弹性的类固体网络转变，表明PG与FG/CMC链间相互作用增强。机械性能测试表明，随着PG含量的增加，拉伸强度与断裂伸长率下降，水蒸气透过率从0.74增至0.95 g mm/(kPa·h·m2)，溶解度相对对照组最高降低41%，反映出聚合物相互作用与薄膜结构的变化。光学分析证明，PG可提升薄膜透明度。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）进行结构表征，证实了分子间相互作用对分子有序性的影响；扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察结果显示，在较高PG浓度下形貌异质性增强，暗示可能存在微相分离现象。总体而言，本研究开发的FG/CMC/PG三元薄膜具有可调节的功能特性，显示出波斯胶作为天然改性剂在开发适用于食品包装的可降解薄膜方面的潜力。