西南大学食品科学学院张宇昊教授科研团队在明胶膜制备领域取得重要进展

随着社会经济的发展，可降解材料的开发对于减少传统石油基塑料对环境的影响具有重要意义，可再生、可持续、环境友好型包装材料已成热点研究领域。近日，川渝共建特色食品重庆市重点实验室，西南大学食品科学学院张宇昊教授课题组在明胶膜制备领域取得系列进展，相关成果以论文发表在SCI一区期刊Food Chemistry、Food Hydrocolloids。

明胶作为一类大分子蛋白质，无毒无害、便宜易得、具有良好的成膜特性，但是纯的明胶膜具有较高的亲水性、易于溶解，且其机械性能和热性能较差。前期的研究结果表明，可以通过一种新的制膜方式（醇沉效应）制备明胶膜，该方法制备的明胶膜具有较好的机械性能，其亲水性略微降低，但其不能耐受高温灭菌，遇水仍会溶解，该研究成果以论文“Effect of different dehydration methods on the properties of gelatin films”发表在SCI一区期刊Food Chemistry。

此后，为解决其水溶性和不耐高温的问题，通过转谷氨酰胺酶交联与醇沉效应结合，制备的明胶膜能耐受121℃高温灭菌，与纯明胶膜相比，其机械性能有所提升，溶解性也大大降低，该研究成果以论文“Preparation and characterization of gelatin films by transglutaminase cross-linking combined with ethanol precipitation or Hofmeister effect”发表在SCI一区期刊Food Hydrocolloids。值得注意的是，虽然利用转谷氨酰胺酶交联结合醇沉效应制备的明胶膜能够耐受高温灭菌，但其在高温灭菌后会出现热收缩，且明胶膜的表面亲水性问题仍然存在。

近日，该团队通过引入蒙脱土和自组装壳聚糖对明胶膜的热稳定性和亲水性能进行调控和改善，取得重要进展。相关研究以论文“Improved properties of gelatin films involving transglutaminase cross-linking and ethanol dehydration: The self-assembly role of chitosan and montmorillonite”发表在SCI一区期刊Food Hydrocolloids。

研究结果表明，由于明胶和壳聚糖之间通过氢键和静电作用形成了自组装的表面疏水层，明胶-壳聚糖、明胶+蒙脱土-壳聚糖的复合双层膜，其水接触角高于100°。同时，明胶与蒙脱土共混后，明胶嵌入蒙脱土的层间，并部分剥落，形成嵌入/剥落结构，改变明胶膜的结晶性，从而进一步降低明胶膜的灭菌热收缩率。此外，由于蒙脱土和壳聚糖的协同作用，明胶+蒙脱土-壳聚糖复合双层膜的水溶性最低、机械性能和阻隔性能最高，且具有一定的抗菌性能。由复合膜包裹的面包在30℃、80%RH 条件下贮藏5天仍没有霉菌的生长，而对照膜在第3天开始出现霉菌。总之，基于静电作用制备的自组装明胶基双层疏水膜具有较好的综合性能，为扩大明胶膜的应用范围提供了可能性，并为其在食品领域的使用提供借鉴和理论支撑。

相关论文链接：

https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2021.131814；
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106421；
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107870。