食物包装废弃物造成的污染是世界性的环 保难题，魔芋葡甘聚糖和羧甲基淀粉共混膜及其阻水性能，据国际包装工业发展情况统计，在破坏 环境的塑料垃圾中，很大一部分来源于食品塑 料包装废弃物[1，2]，因而开发以天然生物材料制 成的可食性包装己成为食品包装领域研究的一 大热点[3,4]。制作可食性包装材料的原料主要有 多糖、蛋白质、脂肪酸以及它们的衍生物等[5]。

魔芋葡甘聚糖(KGM)是由葡萄糖和甘露 糖以0"(1—4)糖苷键连接的杂多糖[6]，具有良 好的成膜性和凝胶性，可以制成耐热及防潮性 能良好的无毒、无公害的食品包装材料[7]，但是 KGM膜材料机械强度较差，限制了其在食品 包装中的应用。因此研究如何提高KGM膜的 力学性能具有重要的意义。羧甲基淀粉(CMS) 无毒、无味、易溶于水，广泛应用于纺织、医药、 食品等诸多工业领域[8]，有工业味精，，之称。本 工作采用溶液共混法制备出魔芋葡甘聚糖/羧 甲基淀粉共混膜，并对共混膜的结构与性能进 行了研究。为制备出一种新型、方便、无公害化 的食品包装材料作了初步、有意义的研究。

1实验部分 1.1原料

魔芋精粉:湖北房县魔芋研究所产品;马铃 薯淀粉:北京化学试剂公司产品;其余试剂为化 学纯，未经进一步处理。

1.2魔芋葡甘聚糖的制备

将魔芋粉依次浸泡于体积比为4 : 1和5 :1的苯/无水乙醇、三氯甲烷/正丁醇混合液 中48 h，得到脱脂、脱蛋白的魔芋粉;将该魔芋 粉用30%的H2O2水溶液脱色，130 mesh筛布 过滤，得到澄清溶液;在该澄清溶液中加入足够 多的丙酮充分搅拌，得到白色絮状沉淀物，过 滤、挤压及沉淀，然后在35 °C真空干燥;将干燥 物加入1 g/mL的KAl(S〇4)2，12H2〇溶液中 超离心沉淀30 min，除去残渣后，在澄清液中 加入质量比为90%的异丙醇，过滤及真空干 燥，最后得到纯净的魔芋葡甘聚糖，2.0 X 106。

1.3羧甲基淀粉的制备

羧甲基淀粉依文献[9]方法制备，其取代度 为0. 75。 

1.4共混膜的制备

魔芋葡甘聚糖和羧甲基淀粉于室温搅拌下 分别溶于蒸馏水中，魔芋葡甘聚糖和羧甲基淀粉共混膜及其阻水性能，过滤得到浓度分别为1.5% 和4%的水溶液。将上述两种溶液按一定比例 混合，充分搅拌均匀，室温下静置48h,小心除 去混合液表面泡沫，然后用两端系铜丝的平直 玻璃管在洁净的玻璃板上刮膜，红外灯烘干，揭 膜，干膜保存于干燥器中，根据共混膜中羧甲基 淀粉含量 0%、10%、20%、30%、40% 和 50%, 将膜分别编号为KGM、KC-1、KC-2、KC-3、 KC-4和KC-5,羧甲基淀粉编号为CMS,膜的 厚度约为20。

1.5结构表征及性能测试

用Nicoet170-SX型傅立叶变换红外光谱 仪（FT4R),KBr压片记录魔芋葡甘聚糖及其 共混膜的红外光谱；魔芋葡甘聚糖及其共混膜 X射线衍射图谱在室温下用Rigaku Dmax- 型X射线衍射仪记录,x射线源为CuKa线，电 压为40kV,电流为50 mA,扫描角度(20) 5。到 45°用XZ-550(Hitachi)型扫描电子显微镜观 察共混膜的表面形貌，所用样品尺寸为1.5 cm X 1.5 cm,膜表面真空喷金后拍照，加速电压为 15kV。用万能测试机(CMT6503,深圳新三思 实验设备公司产品），按照IS06239- 1986(E) 标准测试膜的拉伸强度（叫及断裂伸长率 (&),实验速度为5 mm/min,重复五次取平均 值。水蒸气透过率(WVTR)依如下方法测试: 在 1. 0 cm X 3. 9 cm 的称量瓶中放入3 g无水 CaCl2,然后将膜片紧密覆盖在称量瓶瓶口上, 于101.325 kPa、4%的相对湿度、室温放置，每 24h称量一次瓶重，直到得到稳定的增重;水 蒸汽透过率（WVTR)依下式进行计算：

WVTR = W/(A XT)

式中：W—定时间间隔内称量瓶的增重;

A——膜片面积；T——称量时间间隔。

2结果与讨论

2. 1共混膜的FT~IR分析

魔芋葡甘聚糖、羧甲基淀粉及其共混膜的 红外光谱示于Fig. 1。魔芋葡甘聚糖的红外光 谱(Fig. 1 a)中，3400 cm-1附近的吸收峰归属 于0- H的伸缩振动，1730 cm- 1处的吸收峰归 属于乙酰基中C= O的伸缩振动，1645 cm- 1处

吸收峰归属于分子内氢键的特征吸收，876 cm 808 cm 1处的吸收峰归属于甘露糖特征 吸收[10]。羧甲基淀粉的红外谱图(Fig. 1e)中， 1610 cm 1处吸收峰归属于C= O的伸缩振动, 证明CMS以羧酸盐的形式存在。比较魔芋葡 甘聚糖及其共混膜的红外谱图，发现主要有以 下不同之处：KGM于3400 cm-1附近的吸收峰 随CMS含量的增加而变宽，且明显地向低波 数移动，说明羧甲基淀粉与魔芋葡甘聚糖存在 强烈的分子间氢键作用;KGM于1730 cm-1随 CMS的加入而消失，同时1645 cm-1处吸收峰 随CMS含量的增加明显移向低波数，说明羧 甲基淀粉破坏了魔芋葡甘聚糖分子内的氢键。 共混膜的FT-IR分析证明羧甲基淀粉与魔芋 葡甘聚糖存在强烈的分子间氢键作用，并因此 产生了良好的相容性。

 

2. 2共混膜的XRD分析

魔芋葡甘聚糖及其共混膜的X射线衍射 谱图示于Fig. 2。魔芋葡甘聚糖和羧甲基淀粉共混膜及其阻水性能，天然的魔芋葡甘聚糖是由放 射状排列的胶束组成[11],其结晶性不良，晶体 结构非常不规则，在X射线衍射谱图上显示近 似无定型的a-光谱型，与文献[12]的报道相一 致。魔芋葡甘聚糖与羧甲基淀粉共混后其衍射 谱图发生了明显的变化,随羧甲基淀粉含量的 增加，魔芋葡甘聚糖的衍射峰变窄，峰强减弱直 至近乎消失。这充分说明羧甲基淀粉的引入，严 重束缚了魔芋葡甘聚糖分子链的规整排列，从 而扰乱了其结晶结构，同时也证明共混膜中存 在良好的相容性。All]

 

(a) KC-2

2. 3共混膜的SEM分析

Fig.3为共混膜的SEM图。共混膜KC-2 及IKC-5具有均匀、光滑的表面形态，证明魔芋 葡甘聚糖与羧甲基淀粉在共混比例范围内均具 有良好的相容性。

 

值为67. 1 MPa,比纯KGM膜的拉伸强度 (23.0 MPa)提高了 191.7%,证明 CMS 与

KGM良好的相容性所产生的协同效应明显地 改善了共混膜的拉伸强度;但共混膜的断裂伸 长率却随CMS含量的增加逐渐下降，证明脆 性的CMS的引入使共混膜的柔韧性降低。

 

 

 

 

 

(b) KC-5

Fig. 3 SEMphotographs of the blend films

£ 120

CMS content(mass%)

 

2.4共混膜的力学性能

为了满足包装材料的要求,可食膜必须具 有一定的耐裂性、耐磨性和柔韧性。魔芋葡甘聚糖和羧甲基淀粉共混膜及其阻水性能，可食膜的力 学性能包括抗张强度和断裂伸长率等指标。羧 甲基淀粉含量对共混膜拉伸强度和断裂伸长率 的影响示于Fig. 4和Fig. 5。可以发现，随着 CMS含量的增加，共混膜的拉伸强度显著增 加，CMS含量为20%时拉伸强度达最大值，其

Fig- 6 The effect of CMS content( wt%) on breaking e¬longation of the blendfilms

2. 5共混膜的水蒸汽透过率(WVTR)

食品的水分含量和水分活度是影响其感官 质量和储藏期稳定性的基本因素，为了延长食 品货架寿命，控制水分的传递过程是至关重要 的[13]。羧甲基淀粉含量对共混膜的水蒸汽透过 率的影响示于Fig.6。随CMS含量的增加，共

混膜的WVTR显著下降，当CMS含量为20% 时达最小值，其值为86. 4 mg/cm2* d,比纯 KGM 膜的 WVTR( 117.4 mg/cm2*d)下降了 26. 4%，这证明CMS与KGM分子间强烈的相

互作用提高了共混膜分子链的致密度，从而明 显改善了其阻水性能。但是由于魔芋葡甘聚糖 和羧甲基淀粉均是亲水性的物质，所以只能用 于低湿含量的干果的储存，这也与文献[13]报 道的相一致。