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SiO_2对小麦面筋蛋白膜物理性能的影响及机理研究

韩立娟

   本论文首先进行理论分析建立纳米二氧化硅—小麦面筋蛋白相互作用的预期物理模型,然后确定纳米SiO_2—小麦面筋蛋白复合膜的最佳制备工艺条件,再通过研究复合膜的物理性能变化与微观结构之间的联系,探讨纳米二氧化硅对小麦面筋蛋白膜物理性能的影响机理,并验证先前建立的预期物理模型的正确性。 实验选取增塑剂为丙三醇,以力学性能为指标的单因素实验确定了制备纳米二氧化硅—小麦面筋蛋白复合膜的最佳工艺条件:甘油添加量为25 g/100g面筋蛋白、乙醇溶液浓度为50%、pH为11.0、加热搅拌温度为80℃、纳米SiO_2添加量为1.2 g/100g面筋蛋白。以吸水率为指标的单因素实验确定的复合膜的最佳制备工艺为:甘油添加量为30 g/100g面筋蛋白、乙醇溶液浓度为40%、pH为11.5、加热搅拌温度为90℃、纳米SiO_2添加量为3.0 g/100g面筋蛋白。因此,将这两个结果综合起来获得复合膜的最佳制膜参数值为:甘油添加量为28 g/100g面筋蛋白、乙醇溶液浓度为45%、pH为11.2、加热搅拌温度为85℃、纳米SiO_2添加量为1.8 g/100g面筋蛋白。此时,二氧化硅—小麦面筋蛋白复合膜的抗拉强度为9.62 MPa,断裂延伸率为124.09%,吸水率为114%。 在制备得到纳米二氧化硅—小麦面筋蛋白复合膜的基础上,又对复合膜的宏观特性、微观结构等与预期物理模型之间进行了关联。在研究纳米二氧化硅对小麦面筋蛋白膜宏观性质方面,采用热重分析仪研究其质量损失情况,采用差示扫描量热仪研究其玻璃化转变温度。热重曲线结果表明,同一温度下,纳米二氧化硅—面筋蛋白复合膜的热损失小于纯面筋蛋白膜;差示扫描量热曲线研究结果表明,添加纳米二氧化硅后,复合膜的玻璃化转变温度比纯面筋蛋白膜的有所升高,并且这种上升的趋势随着纳米粒子添加量的增加而增加。两种热性能分析结果都表明添加纳米二氧化硅有利于提高复合膜的耐热性。用粒度分布仪研究成膜液的粒度大小,发现体系的粒度有所增加。在产品微观结构的研究中,用扫描电子显微镜研究面筋蛋白膜表面和断面形貌,用傅立叶红外光谱和x射线光电子能谱研究小麦面筋蛋白膜的链构成单元,用圆二色性光谱仪研究面筋蛋白成膜液的链结构。微观结构结果表明:纳米SiO_2添加后,纳米粒子可与基质面筋蛋白形成良好的分散混合体系,复合膜中基团的位置发生了变化,各种原子的结合能发生了变化,纳米粒子对面筋蛋白成膜液的二级结构有影响。这些研究结果都表明预期建立的纳米二氧化硅—小麦面筋蛋白的相互作用预想物理模型是合理的、正确的,二氧化硅可以与面筋蛋白形成氢键和配位键,起到交联的作用,有助于提高复合膜的宏观物理性能,为今后纳米粒子添加到蛋白质类基质中制备复合材料提供了一定的理论基础。……   
[关键词]:纳米二氧化硅;小麦面筋蛋白膜;机理研究;物理模型
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南工业大学2010年