高阻氧性蛋白-多糖-牛皮紙紙基-可食性薄膜復(fù)合材料的制備及其工藝優(yōu)化

吳浩，雷橋,2,3*，曹慶龍，高文婧，王滋

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)2(上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海，201306)3(農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(上海)，上海，201306)

近年來(lái)，越來(lái)越多的人關(guān)注到了塑料包裝回收失效帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，可持續(xù)包裝成為熱點(diǎn)。為解決塑料包裝帶來(lái)的問(wèn)題，歸納出3個(gè)解決方案：創(chuàng)新設(shè)計(jì)、循環(huán)再利用和尋找替代材料。其中使用生物可降解替代材料能夠從根本上減少塑料污染，以紙代塑不失為一種有效途徑[1]。但由于紙材主要由纖維素纖維組成，缺點(diǎn)是親水性、多孔性和對(duì)氣體及水蒸氣的高滲透性，并且具有極低的防潮性[2]。因此，紙基包裝材料通常涂有其他材料進(jìn)行復(fù)合，如石蠟、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚乳酸和各種生物聚合物，用作與食品直接接觸的包裝材料[3-4]。其中PE等材料仍然會(huì)帶來(lái)污染問(wèn)題，且部分材料的安全性問(wèn)題還有待研究，生物聚合物因可持續(xù)性、可降解性和安全性等優(yōu)勢(shì)而具有巨大潛力。蛋白質(zhì)是具有潛力的生物可降解聚合物，在食品包裝開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)有較高的阻隔性能，能夠阻隔氧氣和水分來(lái)防止食品氧化及腐敗變質(zhì)[5]。多糖在自然界中廣泛分布，多糖基包裝材料同樣可以控制水分遷移和氧氣滲透，從而延長(zhǎng)食品貨架期。

乳清分離蛋白(whey protein isolate，WPI)[6-7]、酪蛋白酸鈉(sodium caseinate，NaCas)[8-10]和普魯蘭多糖(pullulan，PUL)[11-12]都是具有優(yōu)異成膜性能的生物可降解材料，其中WPI膜和NaCas膜具有良好的阻隔性能。高文婧等[13]研究發(fā)現(xiàn)由于蛋白與多糖分子間的交聯(lián)作用，WPI-NaCas-PUL復(fù)合薄膜能夠有效地增加氧氣阻隔性能，并且一定程度上可以降低親水性。

食品發(fā)生氧化反應(yīng)是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的原因之一，變質(zhì)后的食品不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降，而且會(huì)危害人體健康[14]。WPI-NaCas-PUL復(fù)合薄膜，具有高阻氧性能，在食品包裝中有很大的應(yīng)用前景，但是由于其機(jī)械性能的抗拉強(qiáng)度略低，在食品外包裝應(yīng)用中易受機(jī)械損傷，很難滿(mǎn)足實(shí)際包裝應(yīng)用需求。為解決生物可降解聚合物薄膜難以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，宋景新[15]將濃縮乳清蛋白/小麥交聯(lián)淀粉可食膜與牛皮紙進(jìn)行復(fù)合，制得的復(fù)合材料具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，可代替紙塑材料用于食品外包裝。HAN等[16]研制乳清蛋白涂布紙，使WPI涂層增加了涂布紙的耐油性的同時(shí)不顯著改變光學(xué)和機(jī)械性能，改善了牛皮紙的包裝材料性能。林寶鳳等[17]采用涂布法制備了殼聚糖涂布紙，制得的涂覆紙具有一定的抗菌性，其透氣性在果蔬的保鮮中有很好的應(yīng)用。

本研究將WPI-NaCas-PUL成膜溶液與牛皮紙復(fù)合干燥，制得復(fù)合材料。根據(jù)復(fù)合材料涂層對(duì)氧氣高阻隔的優(yōu)勢(shì)，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行工藝優(yōu)化。為此，本研究在前期的單因素試驗(yàn)中選出3個(gè)影響最顯著的因素：WPI-NaCas與PUL的比例、甘油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)阻隔性能的復(fù)合材料工藝，并對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

WPI(純度>98%)，美國(guó)ISOPURE公司；NaCas(純度>99.21%)，上海麥克林生化科技有限公司(中國(guó))；PUL(純度>98%)，上海薩恩化學(xué)技術(shù)有限公司；牛皮紙(克重為80 g/m2)，蚌埠天成包裝科技股份有限公司；甘油，上?？犰`精細(xì)化工有限公司；鹽酸、氫氧化鈉，國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司；去離子水，實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 儀器與設(shè)備

DF-101S磁力攪拌器，河南省鞏義市科瑞儀器有限公司；DHG-9045A型恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SU5000熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，日本日立高新技術(shù)公司；W-D-31D水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀，廣州西唐機(jī)電科技有限公司；XLW(EC)型智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、PERME G2/132氣體滲透儀，濟(jì)南藍(lán)光機(jī)電技術(shù)有限公司；JC2000接觸角測(cè)量?jī)x，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合材料的制作方法

在郄梓含等[18]方法上進(jìn)行改進(jìn)，分別稱(chēng)取24 g WPI、16 g NaCas和40 g PUL溶解于400 mL去離子水中，溫度控制在室溫于磁力攪拌器中充分?jǐn)嚢? h。然后將WPI和NaCas溶液置于85 ℃水浴中攪拌0.5 h 后以體積比1∶1混合，冷卻混合后的溶液再與PUL溶液一起混合并加入甘油，再一起置于磁力攪拌器中室溫條件下攪拌1 h以充分混勻?；旌暇鶆蚝蟮娜芤赫婵彰摎猓怪糜谄桨迳?，再將牛皮紙放在成膜溶液上，使其貼合緊密，于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥6～8 h，制得復(fù)合材料。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 WPI-NaCas與PUL體積比的選擇

將WPI-NaCas混合溶液與PUL溶液分別以體積比3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3混勻，分別加入占其溶液干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的甘油，調(diào)節(jié)溶液pH值為8。之后步驟參照上述復(fù)合材料制作方法。

1.3.2.2 pH值的選擇

將WPI-NaCas混合溶液與PUL溶液以體積比1∶1混合，加入溶液干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的甘油，分成5等份，分別調(diào)節(jié)溶液pH為6、7、8、9、10。之后的步驟參照上述復(fù)合材料制作方法。

1.3.2.3 甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的選擇

將WPI-NaCas混合溶液與PUL溶液以體積比1∶1混合，分成5等份，分別加入溶液干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、60%、80%、100%、120%的甘油，調(diào)節(jié)溶液pH為8。之后步驟參照上述復(fù)合材料制作方法。

1.3.3 氧氣透過(guò)率測(cè)定

氧氣透過(guò)率的測(cè)定采用壓差法，將復(fù)合材料裁成12 cm×12 cm的方形放置于氣體滲透儀的測(cè)試腔內(nèi)，溫度設(shè)定為23 ℃，相對(duì)濕度65%。

1.3.4 水蒸氣透過(guò)系數(shù)測(cè)定

采用模具將復(fù)合材料裁成合適尺寸放入水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀的測(cè)試腔內(nèi)，設(shè)置參數(shù)為相對(duì)濕度90%、實(shí)驗(yàn)溫度為38 ℃，采用減重法測(cè)定水蒸氣透過(guò)系數(shù)[19]。

1.3.5 機(jī)械性能

將復(fù)合材料裁成120 mm×15 mm的長(zhǎng)條，電子拉力試驗(yàn)機(jī)的夾具初始距離設(shè)置50 mm，速度為50 mm/min，測(cè)量其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

1.3.6 接觸角

復(fù)合材料的水接觸角和油接觸角均在接觸角測(cè)量?jī)x上使用液滴法進(jìn)行，該設(shè)備配有圖像分析軟件。

1.3.7 復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)

使用掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料橫截面形態(tài)。在成像之前，樣品通過(guò)浸入液氮中進(jìn)行低溫?cái)嗔?，噴金后? kV的加速電壓下觀察。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 22.0軟件和Origin 2019b進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理以及作圖分析。數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，并且概率值P<0.05被認(rèn)為是顯著的。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 WPI-NaCas與PUL體積比對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響

如圖1所示，隨著WPI-NaCas與PUL體積比的降低，復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率呈下降趨勢(shì)。這與高文婧等[13]的研究相同，WPI-NaCas與PUL之間可以產(chǎn)生很好的交聯(lián)作用。PUL的添加可作為交聯(lián)劑與增塑劑，有助于與WPI-NaCas的協(xié)同作用。WPI-NaCas可通過(guò)分子間和分子內(nèi)折疊產(chǎn)生非常緊密的結(jié)構(gòu)，PUL可賦予結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力并作為結(jié)構(gòu)基質(zhì)，這使得復(fù)合材料具有很好的阻氧性能[20]。PUL也具有一定的黏性，在與WPI-NaCas交聯(lián)的同時(shí)也可以使WPI-NaCas-PUL復(fù)合涂層很好地與牛皮紙結(jié)合在一起。PUL含量越多，復(fù)合涂層與牛皮紙之間的結(jié)合力越大。當(dāng)WPI-NaCas與PUL體積比為1∶3時(shí)，過(guò)多的PUL使氧氣透過(guò)率略微增大，并且PUL過(guò)多，制得的復(fù)合材料表面復(fù)合涂層黏度較大，很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

圖1 WPI-NaCas與PUL體積比對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響Fig.1 The effect of the volume ratio of WPI-NaCas to PUL on the oxygen transmission rate of composite materials注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 成膜溶液的pH值對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響

如圖2所示，隨著成膜溶液pH值的提高，復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率逐步下降，這與BAE等[21]和尹興等[22]的研究相同，說(shuō)明堿性條件可以降低蛋白膜的氧氣透過(guò)率，提高復(fù)合材料的阻氣性。pH為6時(shí)，復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率最大，這可能是在酸性條件下，蛋白質(zhì)發(fā)生了輕微的變性，使得蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或遭到破壞，從而影響了其對(duì)氧氣的阻隔性。pH增大時(shí)，復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率呈下降趨勢(shì)，但是pH 7～10的下降幅度不大。雖然在pH為10時(shí)復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率最小，但是強(qiáng)堿性的環(huán)境會(huì)造成蛋白肽鍵離解，進(jìn)而使得復(fù)合材料的水蒸氣透過(guò)率增大。不同的酸堿環(huán)境也可能會(huì)轉(zhuǎn)變復(fù)合涂層與牛皮紙纖維表面的正負(fù)性，在堿性條件下，通過(guò)靜電排斥力作用使得復(fù)合涂層與牛皮紙纖維間的結(jié)合力降低。

圖2 pH值對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響Fig.2 The effect of pH on the oxygen transmission rate of composite materials

2.1.3 甘油對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響

如圖3所示，隨著甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率增大。甘油作為增塑劑，并且作為小分子物質(zhì)可以滲透到WPI-NaCas-PUL聚合物中，通過(guò)與酰胺基團(tuán)形成氫鍵來(lái)降低分子內(nèi)部的氫鍵作用，同時(shí)蛋白質(zhì)間的范德華力也會(huì)遭到削弱，降低了聚合鏈間的分子相互作用，增加了分子鏈之間的空隙[23]。甘油作為小分子物質(zhì)，也可進(jìn)入牛皮紙纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以增大復(fù)合涂層與牛皮紙纖維間的結(jié)合力。當(dāng)甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，分子鏈之間的空隙最小，氧氣透過(guò)率最小，但是相應(yīng)的WPI-NaCas-PUL復(fù)合涂層的剛性較大。如圖4所示，復(fù)合層與牛皮紙復(fù)合后易產(chǎn)生裂紋，很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。隨著甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，復(fù)合涂層內(nèi)的羥基鍵結(jié)合的水分子量增加，從而導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，在增加流動(dòng)性和柔韌性的同時(shí)，其氧氣透過(guò)率也隨之增大。

圖3 甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的影響Fig.3 The effect of glycerin content on the oxygen transmission rate of composite materials

圖4 甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%時(shí)復(fù)合材料表面形態(tài)Fig.4 Surface morphology of composite material at 40% glycerin content

2.2 正交試驗(yàn)

2.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，復(fù)合材料的制備工藝采用3因素3水平正交設(shè)計(jì)，以WPI-NaCas與PUL體積比(A)、成膜溶液的pH值(B)、添加甘油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(C)作為參考因素，正交表如表1所示。

表1 正交設(shè)計(jì)表Table 1 Orthogonal design table

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

如表2所示，通過(guò)正交試驗(yàn)分析，從正交試驗(yàn)結(jié)果中R值可知影響復(fù)合材料氧氣透過(guò)率的主次因素依次是A>C>B，即WPI-NaCas與PUL體積比對(duì)復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率的影響最大，而pH對(duì)復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率影響相對(duì)較小。方差分析結(jié)果顯示，WPI-NaCas與PUL體積比、pH以及甘油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著影響(P<0.05)(表3)。K值大小得到復(fù)合材料氧氣透過(guò)率最低的組為A2B3C1，即WPI-NaCas與PUL體積比為1∶2、pH值為9、甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。

表2 復(fù)合材料氧氣透過(guò)率正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test results of oxygen transmission rate of composite materials

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

2.3 復(fù)合材料與PE涂布牛皮紙性能比較

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果得到阻氧性能最優(yōu)組(WPI-NaCas與PUL體積比為1∶2、pH值為9、甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%)，利用最優(yōu)組配方制得復(fù)合材料。將其與PE涂布牛皮紙(PE-牛皮紙)的性能進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示。

表4 復(fù)合材料與PE-牛皮紙氧氣透過(guò)率、水蒸氣透過(guò)率、接觸角、機(jī)械性能比較Table 4 Comparison of oxygen transmission rate,water vapor transmission rate,contact angle and mechanical properties of composite materials and PE-kraft paper

性能結(jié)果比較顯示,復(fù)合材料具有極優(yōu)的阻氧性能，其氧氣透過(guò)率3.824 cm3/(m2·24h·0.1MPa)僅為PE-牛皮紙氧氣透過(guò)率的0.2%。復(fù)合材料的水蒸氣透過(guò)系數(shù)為9.241×10-12g·cm/(cm2·s·Pa)，大于PE-牛皮紙的水蒸氣透過(guò)系數(shù)。雖然WPI、NaCas、PUL這3種材料都有一定程度的親水性，但3種材料經(jīng)過(guò)復(fù)合后的WPI-NaCas-PUL可通過(guò)分子間和分子內(nèi)折疊產(chǎn)生極為緊密的結(jié)構(gòu)，能夠阻隔部分水蒸氣透過(guò)。同時(shí)，WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙結(jié)合后，牛皮紙纖維也填補(bǔ)了部分分子鏈間的空隙，進(jìn)而達(dá)到了阻隔水蒸氣透過(guò)的效果。但是在堿性環(huán)境下，蛋白肽鍵離解，會(huì)使得水蒸氣透過(guò)率增大。同時(shí)，增塑性甘油的添加使得WPI-NaCas-PUL復(fù)合結(jié)構(gòu)的分子鏈產(chǎn)生空隙，也導(dǎo)致了復(fù)合材料水蒸氣透過(guò)率的增大。

接觸角可以衡量材料的表面性能[24]，薄膜對(duì)水接觸角或油接觸角越大，表明該材料的親水性或親油性越強(qiáng)。結(jié)果顯示，復(fù)合材料的水接觸角為69.9°,為PE-牛皮紙水接觸角的75.1%，PE-牛皮紙具有很強(qiáng)的疏水性，復(fù)合材料的水接觸角略低于PE-牛皮紙,也表現(xiàn)出一定的疏水性能。復(fù)合材料和PE-牛皮紙的油接觸角都比較小，都具有一定的親油性。復(fù)合材料的油接觸角略大于PE-牛皮紙的油接觸角，其疏油性略高于PE-牛皮紙。

機(jī)械性能的比較結(jié)果表明，復(fù)合材料和PE-牛皮紙的縱向抗拉強(qiáng)度都要大于橫向抗拉強(qiáng)度，這是因?yàn)?種材料在與牛皮紙復(fù)合后，其抗拉強(qiáng)度受到牛皮紙纖維的影響，縱向需拉斷牛皮紙的纖維，而橫向則只需要破壞牛皮紙纖維間的聯(lián)結(jié)力。復(fù)合材料與PE-牛皮紙的抗拉強(qiáng)度比較表明，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低。這是因?yàn)镻E本身的抗拉強(qiáng)度較大，其與牛皮紙的結(jié)合沒(méi)有復(fù)合材料緊密，拉斷時(shí)需同時(shí)拉斷PE與牛皮紙，所以其抗拉強(qiáng)度較大。復(fù)合材料與牛皮紙結(jié)合后，由于牛皮紙的存在，其抗拉強(qiáng)度也可在實(shí)際應(yīng)用中使用。復(fù)合材料與PE-牛皮紙的橫向的斷裂伸長(zhǎng)率略大于縱向，PE-牛皮紙的斷裂伸長(zhǎng)率大于復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率。這同樣是因?yàn)镻E與牛皮紙之間結(jié)合不夠緊密，同時(shí)PE材料具有很好的延展性，當(dāng)牛皮紙纖維拉斷時(shí)，PE仍然保持著延展性，所以PE-牛皮紙的斷裂伸長(zhǎng)率較大。而WPI-NaCas-PUL與牛皮紙復(fù)合后結(jié)合緊密，其斷裂伸長(zhǎng)率基本接近單一牛皮紙。

2.4 掃描電鏡分析

圖5-a和圖5-b分別為復(fù)合材料橫截面放大450倍和5 000倍的微觀結(jié)構(gòu)圖，圖5-c和圖5-d分別為PE-牛皮紙橫截面放大450倍和5 000倍的微觀結(jié)構(gòu)圖。圖5-a清楚地展現(xiàn)了WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙結(jié)合后的微觀形態(tài)，經(jīng)液氮脆斷后WPI-NaCas-PUL復(fù)合層仍然與牛皮紙結(jié)合在一起。圖5-b更清楚地展示了WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙的結(jié)合情況，其左邊部分為WPI-NaCas-PUL復(fù)合層，中間部分為WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙的結(jié)合處，右邊部分為牛皮紙纖維。圖5-b顯示W(wǎng)PI-NaCas-PUL復(fù)合成膜溶液滲入牛皮紙的纖維結(jié)構(gòu)中，WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙緊密地結(jié)合在一起，這證明了生物可降解聚合物與牛皮紙復(fù)合的可行性[25]，WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙的緊密結(jié)合也表明復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率受到牛皮紙的影響。WPI-NaCas-PUL復(fù)合層的橫截面光滑致密、表面有少許孔洞，這證明了復(fù)合材料的致密性，因而復(fù)合材料具有優(yōu)良的阻氧性能。由圖5-c可以清楚地發(fā)現(xiàn)PE-牛皮紙經(jīng)液氮脆斷后有了明顯的斷層，PE與牛皮紙沒(méi)有緊密地結(jié)合在一起。圖5-d在放大5 000倍后更加清晰地發(fā)現(xiàn)PE與牛皮紙之間的結(jié)合不夠緊密，這也解釋了PE-牛皮紙的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)受到PE膜的影響。通過(guò)對(duì)比，WPI-NaCas-PUL復(fù)合層與牛皮紙的結(jié)合要比PE與牛皮紙的結(jié)合更加緊密。

a-復(fù)合材料450倍微觀結(jié)構(gòu)圖；b-復(fù)合材料5 000倍微觀結(jié)構(gòu)圖；c-PE-牛皮紙450倍微觀結(jié)構(gòu)圖；d-PE-牛皮紙5 000倍微觀結(jié)構(gòu)圖圖5 復(fù)合材料和PE牛皮紙橫截面微觀形態(tài)Fig.5 Composite material and PE-kraft paper cross-section microscopic morphology

3 結(jié)論

WPI-NaCas與PUL的體積比、pH和甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)均對(duì)復(fù)合材料的阻氧性能有著顯著的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再通過(guò)3因素3水平正交試驗(yàn)得到最優(yōu)阻氧性能的WPI-NaCas-PUL與牛皮紙復(fù)合的復(fù)合材料，其制備條件為：WPI-NaCas與PUL的體積比1∶2，pH值為9，甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。最優(yōu)條件下制備的WPI-NaCas-PUL復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率為3.824 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，遠(yuǎn)低于PE-牛皮紙的氧氣透過(guò)率，具有良好的氧氣阻隔性能。與PE-牛皮紙的性能相比，復(fù)合材料的疏水性略低于PE-牛皮紙，但疏油性比PE-牛皮紙略強(qiáng)。復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度相比PE-牛皮紙較低，但與牛皮紙復(fù)合后，其機(jī)械強(qiáng)度可滿(mǎn)足實(shí)際包裝應(yīng)用需求。

綜上，WPI-NaCas-PUL與牛皮紙復(fù)合的復(fù)合材料具有優(yōu)良的氧氣阻隔性能，其機(jī)械強(qiáng)度可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求，可應(yīng)用于食品外包裝。接下來(lái)的研究可以進(jìn)一步提升復(fù)合材料的疏水性，使其應(yīng)用范圍更加廣闊。高阻氧性蛋白-多糖-牛皮紙紙基-可食性薄膜復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)為綠色健康食品包裝提供了指導(dǎo)意義。