保鲜膜包装是食品保鲜行业中应用广泛、效果显著的方法,可食性、易降解的食品保鲜膜是目前研究的重要方向。本文以海藻酸钠、果胶类天然多糖和茶多酚为主要原料制备的复合膜,符合人体安全性和环境友好性等要求。对制备的复合膜进行结构力学和肉样保鲜特性鉴定,结果显示其具有良好的保鲜效果。主要研究内容和结论如下:⑴使用原子力显微镜对海藻酸钠自组装形态进行观察,发现海藻酸钠浓度变化和钙离子的加入均对海藻酸钠分子自组装具有明显影响。随海藻酸钠浓度增大,点状结构逐渐连接成纤维链,进而组装成完整的网络结构。钙离子的加入使网络先变紧密,随后稀疏甚至断裂。对添加氯化钙的海藻酸钠溶液粘度进行测定,发现粘度曲线随钙离子加入呈先减小后增大,之后再次减小的趋势。结合自组装形态和粘度曲线的阶段性变化,将钙离子的结合分为3个明显的步骤,对应提出的多步结合理论为:步骤I中成对的海藻酸钠分子链上连续的古罗糖醛酸残基片段在钙离子介导下通过“蛋壳结构”形成二聚体;步骤II中通过非特异性的相互作用,如水介导的氢键和无序的钙离子、钠离子等介导下,二聚体进一步通过横向连接形成多聚体,海藻酸钠分子链变粗;钙离子继续增加,在步骤III中多聚体之间的连接被过量的钙离子破坏,二聚体开始分离并发生内部团聚,呈现分子链“折叠”的效果。⑵对不同浓度果胶进行原子力显微镜观察,酯化度对组装形态没有显著影响,均能够组装成与海藻酸钠相似的网络结构。测定与氯化钙反应后的果胶溶液粘度变化,高酯果胶中始终未出现显著变化,而低酯果胶粘度随氯化钙的加入持续增大。钙离子存在条件下,在高酯果胶中可以分辨出构成粗纤维的细纤维的轮廓,而低酯果胶的组装纤维为与海藻酸钠类似的整体性很好的粗纤维。微观形态和粘度变化结果共同证明了,不同酯化度的果胶与钙离子结合的机理具有巨大差异:高酯果胶中半乳糖醛酸的羧基多被甲氧基取代,因此只能通过疏水作用力等弱相互作用进行分子内结合;低酯果胶与海藻酸钠相似,经过氯化钙的介导形成符合蛋壳结构二聚体与多聚体。果胶分子中的侧链结构保护多聚体免于被继续加入的钙离子破坏,因此未出现海藻酸钠结合中的步骤III。⑶对不同浓度茶多酚滴片进行原子力显微镜观察,确定其自组装的结构特点。结果显示,其不具备多糖类成网络状结构的特性,只能通过分子间的简单连接形成短线状结构。由于其自身不能组装成网络,不适宜作为制备复合膜的主要基质,应采取少量添加的方法使其发挥抗氧化等作用。通过探究茶多酚分子对多糖组装网络的影响,发现其质量分数小于0.5%时对多糖自身的组装形态没有显著影响,含量超过0.5%后使多糖组装网络变稀疏甚至断裂。⑷综合考虑价格等因素,本实验采用海藻酸钠和高酯果胶作为主要成膜原料,因此需要了解海藻酸钠与高酯果胶对彼此自组装影响。原子力显微镜观察二者不同比例混合的稀溶液经滴片后的组装形态,其中等质量比混合的稀溶液自组装纤维链最长,互相缠绕穿插形成的网络最为紧密。采用此比例多糖混合溶液添加8%甘油为增塑剂制成复合膜,表面较其他比例复合膜缺陷较少,综合考虑抗拉强度、断裂伸长率与表面粗糙度等物理性质,选择该比例进行添加茶多酚和氯化钙交联的后续实验。⑸采用添加0.3%茶多酚和用3%氯化钙溶液浸泡3分钟的方法进行交联,改良复合膜的性质。复合膜中添加0.3%茶多酚使其水蒸气透过系数、抗拉强度等有所改善,但是效果不显著,比较而言氯化钙交联使复合膜的水蒸气透过系数和抗拉强度显著改善,同时在对肉样保鲜的实验结果中,氯化钙交联后的复合膜能够显著降低贮藏过程中肉样的失重率,阻止其pH值升高,能够在保存1天内维持肉样色度基本不变,具有一定的抗氧化效果。根据原子力显微镜的微观表征探究了分子间的结合行为,以此作为理论指导制备以海藻酸钠、高酯果胶和茶多酚为原料的复合膜,并根据机械性能、表面形态和肉样保鲜效果对复合膜进行了综合评价,实验制备的复合膜在短期贮藏过程中对肉样具有良好的保鲜效果。