羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、瓜爾豆膠三元混合膜配比優化及膜性能分析

宋 昱，王娟娟，孟令冬，李士心，李 昀,

（1.天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300392；2.天津職業技術師范大學，天津 300222）

可食性膜通過在食品表面形成屏障，阻隔食品與環境中的水蒸氣和氧氣接觸，從而達到抑制食品氧化變質的目的。作為集純天然、可降解、無污染等優勢為一體的新型材料，可食性膜已逐漸成為國內外食品包裝保鮮領域的研究熱點，是延緩食品腐敗變質、延長食品貨架期的新型措施之一。

可食性多糖膜的成膜基質多為植物或動物多糖。利用醛糖與酮糖以連接糖苷鍵的方式存在的天然大分子化合物為多糖，其大多為親水性聚合物，經過溶解或溶脹，氫鍵和靜電引力等共同構建了多糖膜的網狀結構。高分子線狀聚合物的羧甲基纖維素鈉（sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na）是陰離子型纖維素醚，溶于水后為透明膠狀，具有良好的穩定性。海藻酸鈉（sodium alginate，SA）是天然生物高分子類多糖，不溶于有機溶劑，可溶于水，有良好的成膜性、增稠性、保水性且能生物降解，可作為穩定劑、膠凝劑、增稠劑等。瓜爾豆膠（guar gum，GG）也稱為古爾膠，在熱水或冷水中迅速水化增稠為膠狀，具有良好的成膜性和保水性，現有文獻對瓜爾豆膠膜的研究較少，且多集中于單膜的研究。三種材料都有很好的成膜性，但制成的單一膜其機械性能和熱穩定性不佳，混合膜可以填補單一膜的缺陷，充分利用三種制膜材料的結構特性，改善膜性能，提高其商業應用價值，推動可食性膜的研究進展。

D-最優混料設計方法具有信息量充分、試驗規模小、參數預測精度高等特點，能夠將擬合模型回歸系數的方差最小化，提升回歸模型的預測精度。故本研究通過單因素實驗和D-最優混料設計對羧甲基纖維素鈉-海藻酸鈉-瓜爾豆膠三元混合膜進行工藝優化，考察膜液與膜的透光率、膜液色差、靜態流變學性質、并進行熱力學分析、傅里葉紅外光譜測試和掃描電鏡觀察，以分析可食性混合膜的理化性質和結構表征。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海藻酸鈉 食品級，連云港天天海藻工業有限公司；瓜爾豆膠 食品級，北京瓜爾潤科技股份有限公司；高粘型羧甲基纖維素鈉 食品級，重慶力宏精細化工有限公司；三氯甲烷、冰乙酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉 分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司；可溶性淀粉 分析純，天津市大茂化學試劑廠；葵花籽油 食品級，益海嘉里食品有限公司。

MYP11-2磁力攪拌器 上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；L3紫外分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司；GSP-9160MBE隔水式恒溫培養箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；DHG-9245A電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；R/S plus RS4SST13OLS流變儀 美國博勒飛有限公司；DSC 200F3差式掃描量熱分析儀 德國Netzsch公司；IRAffinity-1傅里葉變換紅外光譜儀 日本島津公司；Phenom Pro掃描電鏡 荷蘭Phenom-world BV公司；亞克力板 40 mm×40 mm×5 mm，蒼南縣金臨工藝品有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 膜液的制備 將CMC-Na、SA和GG按照一定比例混合后，加入100 mL去離子水，65 ℃磁力攪拌混合膜液40 min，使膜液完全溶解均勻。在25 ℃，濕度40%的恒溫恒濕箱中靜置備用。

1.2.2 膜樣品的制備 按照1.2.1步驟制備膜液，參考張云的方法，除去靜置好的膜液中上浮的氣泡，將一定量的膜液通過流延法倒在40 mm×40 mm亞克力板上，于40 ℃的干燥箱中平鋪12～13 h，使其完全干燥，常溫揭下后在相對濕度42%的干燥器中平衡2 d，待測。

1.2.3 單因素實驗設計 以前期試驗確定的各單一膜最佳濃度1.25% CMC-Na、2% SA和0.75% GG為基礎，以水蒸氣透過系數和阻氧性為評價指標進行單因素實驗，確認三種膜基質的最優添加范圍，試驗分組如下：固定2% SA添加量為45%（以膜總添加量計，下同），0.75% GG添加量為20%，研究不同1.25% CMC-Na添加量（35%、40%、45%、50%和55%）對混合膜性能的影響；固定1.25% CMC-Na添加量為45%，0.75% GG添加量為20%，研究不同2% SA添加量（35%、40%、45%、50%和55%）對混合膜性能的影響；固定1.25% CMC-Na添加量為45%，2% SA添加量為45%，研究不同0.75% GG添加量（10%、15%、20%、25%和30%）對混合膜性能的影響。

1.2.4 D-最優混料設計 使用Design-Expert 8.06設計軟件中的D-optional混料設計方法，自變量為1.25% CMC-Na、2% SA、0.75% GG三種可食性制膜材料占混合膜液添加量的百分比，以水蒸氣透過系數（water vapor permeability，WVP）、阻氧性為響應值。由于水蒸氣透過系數和過氧化值越大，代表膜的阻隔性越差，是逆向指標，為實驗分析方便將其轉化為正向指標，即水蒸氣透過系數由水蒸氣透過系數值的倒數表示，阻氧性由未封膜的油脂過氧化值減封膜的油脂過氧化值表示。按照隨機次序進行試驗，用上述軟件分析，并對預測得到的最佳配比進行驗證。根據前期對各制膜材料性質及每種制膜材料對混合膜影響結果的對比，確定2% SA、1.25% CMC-Na和0.75% GG三種制膜材料的復配添加量范圍見表1。

表1 混料試驗因素和水平Table 1 Factor and level of mixing test

1.2.5 水蒸氣透過系數 參考GB/T 1037-1988方法，將無水氯化鈣碾碎，在干燥箱中40 ℃干燥2 h，干燥器中放置常溫，倒入40 mm×25 mm的稱量瓶中至瓶口5 mm處。選擇均勻、無氣泡、無空洞、無褶皺的薄膜剪成圓形，參考GB/T 6672-2001方法，測定混合膜的中心及四周厚度，取平均值作為膜的厚度。然后將膜放在瓶口處后用石蠟封口，稱重，放在相對濕度在80%的常溫干燥器中每4 h稱量1次，WVP的計算公式為：

式中：WVP 為水蒸氣透過系數（g·mm/mm·h·Pa）；Δm為最末與最初的質量差（g）；d為膜的厚度（mm）；S 為膜的有效面積（mm）；t為間隔時間（h）；Δp 為膜兩側的壓強差（Pa）。

1.2.6 阻氧性 稱取30 g葵花籽油倒入40 mm×70 mm的稱量瓶中，混合膜與瓶口用石蠟密封，放入恒溫培養箱，設定溫度60 ℃放置8 d，采用GB/T 5009.227-2016來測定葵花籽油的過氧化值（peroxide value，POV），并設置未封混合膜的空白對照，油脂的POV可代表混合膜樣品的阻氧性，POV值越大，說明混合膜的阻氧性越差。

1.2.7 靜態流變學性質測定 將常溫的可食性膜液裝入樣品筒至刻度線，平衡3 min，參考王燕斐的方法使用流變儀在25 ℃，剪切速率0～200 s，檢測時長60 s的條件下測定。可食性膜液的流變行為用Ostwald-de-Waele冪律定律擬合，計算公式為：

式中：為剪切應力（Pa）；K 為粘度系數（Pa·s）；n為流動性指數；為剪切速率（s）。

1.2.8 熱力學（DSC）測定 將干燥的膜樣品剪成小塊，準確稱取膜樣品6～8 mg放入鋁材質的小坩堝中，在N環境下，以10 ℃/min的速率將溫度從40 ℃提高至 400 ℃。

1.2.9 傅里葉紅外光譜（FT-IR）測定 將干燥的膜樣品剪成小塊與KBr在研缽中混合研磨成小微粒，以壓片的形式制作成型，置于樣品架上，在波數為400～4000 cm內，利用傅里葉紅外光譜儀迅速掃描。

1.2.10 掃描電鏡（SEM）測定 將干燥后的膜樣品貼在導電膠帶上，利用噴金儀進行噴金處理，由于本膜樣品厚度較薄，無法觀察其斷面形貌，故用電鏡掃描儀10.0 kV，1700倍下對混合膜表面進行觀察。

1.3 數據處理

每項實驗都設置平行樣品，且每個樣品重復3次，其所得數據以平均值±標準差的形式體現，其顯著性差異在SPSS Statistics 26統計軟件中的單因素ANOVA和Duncan法分析。使用Origin 2019b軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 羧甲基纖維素鈉含量對三元混合膜阻隔性的影響

CMC-Na可與SA和GG大分子之間形成較強的相互作用，使水蒸氣不易過膜，WVP降低。本研究中，添加35% 1.25% CMC-Na的三元混合膜的WVP 是 1.98×10（g·mm/mm·h·Pa），低于 2% SA單膜和1.75% GG單膜的WVP。前期研究顯示：2%SA單膜和1.75% GG單膜的WVP分別是2.74×10（g·mm/mm·h·Pa）和2.91×10（g·mm/mm·h·Pa）。不同1.25% CMC-Na添加量的三元混合膜WVP如圖1（a）所示，由圖可知，隨著CMC-Na含量的增多，三元混合膜的WVP反而升高，這是因為隨著CMCNa含量的增多，親水性COO在分子組織中不斷增多，分子體積變大，使水分子更容易穿過混合膜，提高了三元混合膜的WVP，故1.25% CMC-Na能夠降低三元混合膜WVP的添加量為35%。

不同1.25% CMC-Na添加量的三元混合膜POV如圖1（b）所示，POV隨著CMC-Na含量的增多呈先降低后升高的趨勢，隨著CMC-Na的添加，大分子間彼此穿插糾纏得更緊密，形成穩定的三維網狀結構。體系中自由體積變小，使三元混合膜抑制氧氣穿過的能力提升，在1.25% CMC-Na添加量為4

圖1 不同1.25%羧甲基纖維素鈉添加量的三元混合膜水蒸氣透過系數（a）和過氧化值（b）Fig.1 Water vapor permeability coefficient (a) and peroxide value (b) of ternary mixed membrane with different addition amount of 1.25% sodium carboxymethylcellulose

5%時效果最好。但隨著CMC-Na含量的增多，CMC-Na發生團聚，CMC-Na、SA和GG分子間作用力下降，在三元混合膜中形成孔隙，使混合膜阻氧性降低，故1.25% CMC-Na在三元混合膜中起到最好阻氧效果的添加量為45%。

根據1.25% CMC-Na的不同添加量對三元混合膜WVP和POV的影響結果，綜合考慮，1.25% CMCNa在三元混合膜中起到最好阻隔效果的添加范圍為35%～45%。

2.2 海藻酸鈉含量對三元混合膜阻隔性的影響

SA與CMC-Na和GG形成的強作用力有助于形成致密的聚合物基質，其與SA的鏈條結構形成穩固的網狀結構阻隔水分子過膜，使WVP降低。前期研究顯示：1.25% CMC-Na單膜和1.75% GG單膜的 WVP 分別是 2.52×10（g·mm/mm·h·Pa）和 2.91×10（g·mm/mm·h·Pa）。本研究添加 35% 2% SA 的三元混合膜的 WVP 為 2.51×10（g·mm/mm·h·Pa），低于單膜的WVP。不同2% SA添加量的三元混合膜WVP如圖2（a）所示，隨著SA含量的增多，WVP反而升高，這是由于SA分子中含有大量羥基，SA含量的增多，使三元混合膜中親水分子增多，導致WVP變大，故2% SA能夠降低三元混合膜WVP的添加量為35%。

圖2 不同2%海藻酸鈉添加量的三元混合膜水蒸氣透過系數（a）和過氧化值（b）Fig.2 Water vapor permeability coefficient (a) and peroxide value (b) of ternary mixed membrane with different addition amount of 2% sodium alginate

不同2% SA添加量的三元混合膜POV根據圖2（b）與方差分析可知，2% SA添加量為 40%、45%和50%的三元混合膜之間的POV沒有顯著差異（＞0.05）。POV隨著SA含量的增多呈先降低后升高趨勢，這是由于SA具有良好的阻氧作用，其與CMC-Na和GG均為大分子物質，隨著SA含量的增多，CMC-Na大分子和GG大分子與SA大分子彼此穿插糾纏得更緊密，形成穩定的三維網狀結構。當2% SA添加量為50%時，大分子彼此間氫鍵作用力變大，產生穩固的網狀組織，抑制氧氣穿過的效果最佳。隨著SA含量的增多，在三元混合膜中形成許多未交聯的片段，生成孔隙，網狀結構被破壞，使氧氣可通過膜，造成三元混合膜阻氧性降低，故2%SA在三元混合膜中起到最好阻氧效果的添加量為50%。

根據不同2% SA添加量對三元混合膜WVP和POV的影響結果，綜合考慮，2% SA在三元混合膜中起到最好阻隔效果的添加范圍為35%～50%。

2.3 瓜爾豆膠含量對三元混合膜的阻隔性影響

GG與SA和CMC-Na大分子之間形成較強的交聯作用，GG的結構與纖維素CMC-Na相似，使其之間有良好的親和性，降低混合膜WVP。前期研究顯示：2% SA單膜和1.25% CMC-Na單膜的WVP分 別 是 2.74×10（ g·mm/mm·h·Pa） 和 2.52×10（g·mm/mm·h·Pa）。添加 10% 0.75% GG 的三元混合膜的 WVP 是 2.5×10（g·mm/mm·h·Pa），低于單膜的WVP。不同0.75% GG添加量的三元混合膜WVP如圖3（a）所示，WVP隨著GG含量的增多而升高，變化趨勢同海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉類似。GG含量過多，使CMC-Na、SA和GG分子間作用力下降，導致膜阻水性降低，故0.75% GG能夠降低三元混合膜WVP的添加量為10%。

圖3 不同0.75%瓜爾豆膠添加量的三元混合膜水蒸氣透過系數（a）和過氧化值（b）Fig.3 Water vapor permeability coefficient (a) and peroxide value (b) of ternary mixed membrane with different addition of 0.75% guar gum

不同0.75% GG添加量的三元混合膜POV根據圖3（b）與方差分析可知，0.75% GG添加量為15%和20%的三元混合膜之間的POV沒有顯著差異（＞0.05）；添加量為10%、25%和30%的三元混合膜之間POV沒有顯著差異（＞0.05）。POV隨著GG含量的增多呈現先降低后升高趨勢，隨著GG含量的增多，CMC-Na、SA和GG分子間協同增效作用提高，形成緊密的三維網狀結構，使膜的阻氧性提高，當0.75% GG添加量在20%時效果最好。但隨著GG含量過多，形成未交聯片段，結晶度效果減弱，網格結構逐漸疏松，造成三元混合膜阻氧性降低，故0.75% GG在三元混合膜中起到最好阻氧效果的添加量為20%。

根據不同0.75% GG添加量對三元混合膜WVP和POV的影響結果，綜合考慮，0.75% GG在三元混合膜中起到最好阻隔效果的添加范圍為10%～20%。

2.4 D-最優混料設計優化混合膜配比

2.4.1 D-最優混料設計結果及回歸模型分析 混合膜復配試驗設計方案及結果如表2所示，多元回歸擬合得到 1.25% CMC-Na（A）、2% SA（B）、0.75%GG（C）分別對響應值 WVP（Y）和阻氧性（Y）作用的二次多項式回歸方程如表3所示，這兩個二次回歸方程里B項、A項和C項的系數均為正數，表示CMC-Na、SA和GG在混合膜阻隔性上均起到促進作用。

表2 D-最優混料設計方案和結果Table 2 D-optimal experimental design scheme and results

表3 混合膜阻隔性指標的預測模型Table 3 Prediction model of barrier index of ternary mixed film

以混合膜WVP為響應值的回歸模型進行方差分析其結果數據如表4所示，=0.0003＜0.001說明此模型對響應值混合膜WVP影響極顯著，失擬項=0.2405＞0.05不顯著，這表明此數學模型與混合膜實際WVP所得數值擬合較好。以混合膜WVP為響應值的回歸模型相關系數=0.9618，校正判定系數=0.9182，這兩個數值之間相差越小且越接近1說明模型實驗數據越可靠，故此模型可解釋91.82%的響應面變化且此回歸曲線對實驗擬合度較好。標準偏差SD=20961，變異系數C.V.=5.42%，表明此模型重現性較好，信噪比為15.394＞4，說明此模型可信度較高。故此模型可充分反映CMC-Na、SA和GG之間對混合膜WVP的影響情況。混合膜WVP的回歸方程中交互項AC、BC、ABC和ABC對混合膜的抑制氧氣穿過能力的影響顯著（＜0.05）；交互項AB和ABC對混合膜的抑制氧氣穿過能力的影響不顯著（＞0.05）。

表4 混合膜WVP回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of water vapor permeability regression model for ternary mixed film

以混合膜阻氧性為響應值的回歸模型進行方差分析其結果數據如表5所示，＜0.0001說明此模型對響應值混合膜阻氧性影響極顯著，失擬項=0.8768＞0.05不顯著，由此可知此數學模型與混合膜實際阻氧性所得數值擬合較好。以混合膜阻氧性為響應值的回歸模型相關系數=0.9453，校正判定系數=0.9179，說明此模型可解釋91.79%的響應面變化且此回歸曲線對實驗擬合較好。標準偏差SD=2.048×10，變異系數 C.V.=0.40%，表明此模型重現性較好，信噪比為14.727＞4，說明此模型可信度較高。故此模型可充分反映中CMC-Na、SA和GG之間對混合膜阻氧性影響情況。回歸方程中交互項AB和BC對結果影響顯著（＜0.05），混合膜阻氧性的回歸方程中交互項AC對結果影響不顯著（＞0.05）。

表5 混合膜阻氧性回歸模型方差分析Table 5 Analysis of variance of oxygen barrier regression model for ternary mixed film

2.4.2 響應面顯著分析與驗證實驗 根據上述兩組回歸模型方差分析結果，混合膜中CMC-Na、SA和GG之間含量配比對混合膜的WVP和阻氧性影響顯著（＜0.05），故使用軟件繪制 1.25% CMC-Na、2% SA和0.75% GG三因素之間交互作用對混合膜的WVP和阻氧性影響的等高線圖和3D曲面圖如圖4和圖5。

圖4 3種可食性膜材料配比對混合膜WVP影響的等高線圖和響應面圖Fig.4 Contour plot and response surface plot of the effect of the ratio of three edible membrane materials on the water vapor permeability coefficient of mixed membrane

圖5 3種可食性膜材料配比對混合膜阻氧性影響的等高線圖和響應面圖Fig.5 Contour plot and response surface plot of the effect of the ratio of three edible membrane materials on the oxygen barrier coefficient of mixed membrane

D-最優混料設計是能夠根據等高線圖和響應面圖直觀地看出可食性羧甲基纖維素鈉-海藻酸鈉-瓜爾豆膠三元混合膜復配系統中各組分的變化對考察指標的影響情況。混合膜材料間交互作用的強弱能夠由等高線的形狀體現，交互作用顯著等高線為橢圓樣式，反之則形成圓形。當混合膜材料彼此交互作用不顯著時響應面成平面，反之則為曲面。如圖4和圖5所示，分別以WVP和阻氧性為響應值的響應面均為曲面且等高線都為橢圓形，這說明CMC-Na、SA和GG間有交互作用，這與2.4.1中方差分析結果一致。

值可表達各因素的影響程度，值越大該因素影響程度越大。由表4和表5的回歸方程系數綜合圖4和圖5可知，CMC-Na對混合膜的WVP影響更顯著，SA對混合膜的阻氧性影響更顯著，兩個響應面均有最低點說明可得到三元混合膜的最佳配比。

根據Design-Expert 8.0.6軟件優化出的三元混合膜最佳配比為2% SA:1.25% CMC-Na:0.75%GG=49:35:16。預測WVP的倒數為506951，阻氧性為0.518455。在此條件下對建立的模型進行驗證實驗并做三次平行實驗得到的結果為WVP的倒數為505224，阻氧性為0.517674，此時膜的水蒸氣透過系數為 1.98 （g·mm/mm·h·Pa），過氧化值為 0.36（g/100 g）。誤差皆小于1%證明此模型得到的預測值準確可靠，可有效提高混合膜的阻隔性。

2.5 可食性膜液的靜態流變學性質分析

可食性膜液的流變學特性可以體現膜液的粘性和延展性，可初步判斷膜液成膜的效果和應用于食品上的表現。4種膜液關于其粘度和剪切速率的關系曲線如圖6（a）所示，在剪切速率一致的情況下，1.25%CMC-Na膜液粘度最大，剪切速率小于20 s時0.75%GG膜液粘度大于2% SA膜液，大于20 s時，2%SA膜液粘度大于0.75% GG膜液。4種膜液粘度隨著剪切速率的升高而逐漸降低，呈剪切稀化現象。剪切初期由于快速剪切網絡遭到破壞，分子可自由流動導致粘度迅速下降，之后隨著剪切速率達到一定程度，分子結構再次穩定，各膜液粘度趨于平穩。4種膜液關于其剪切應力和剪切速率的關系曲線如圖6（b）中所示，由圖可知各膜液的剪切應力隨著剪切速率的升高而升高，4種膜液曲線均向上逐漸凸出，說明各混合膜液體系均為非牛頓流體。

圖6 25 ℃下各膜液隨剪切速率的變化Fig.6 Changes of each membrane liquid with the shear rate at 25 ℃

Ostwald-de-Waele冪律定律對4種膜液的剪切應力-剪切速率曲線進行擬合得到膜液流動指數n和膜液粘度系數K，其擬合的結果如表6所示，由表可知，0.9988＜＜0.9997，擬合效果較好。4 種膜液的n值都小于1說明4種膜液都是假塑性流體，且n越接近于1說明膜液的假塑性越強。K值越大，說明膜液的增稠能力越強，越不利于膜液流延均勻，形成的膜厚度不均，會一定程度地影響膜的均勻性和致密性。

表6 25 ℃下不同剪切速率下各膜液的冪律方程擬合參數Table 6 Power law equation fitting parameters of each membrane liquid at different shear rates at 25 ℃

2.6 可食性膜的熱力學（DSC）分析

可食性膜的物質組分可通過熱力學分析研究，各可食性膜的DSC曲線如圖7所示，4種膜在80.1～95.5 ℃處出現較寬的吸熱峰，這與膜本身水分蒸發有關。隨著溫度的升高，在227.5～307.6 ℃處出現吸熱峰，這是由于膜的熔化。4種膜中0.75% GG膜在307.6 ℃出峰，耐熱性最高，三元混合膜次之，在292.8 ℃出峰，1.25% CMC-Na膜和2% SA膜分別在285.4 ℃和227.5 ℃出峰，耐熱性較差，由此可見，經過復配，三元混合膜的耐熱性較1.25% CMCNa膜和2% SA膜有所提高。

圖7 各可食性膜的DSC曲線Fig.7 DSC curves of each edible film

2.7 可食性膜的傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析

利用FT-IR分析紅外光譜上可食性膜各成分分子中因不同官能團或化學鍵吸收不同頻率紅外光而在的不同位置，從而獲得相應的信息，以此了解混合膜各成分間的相互作用。4種膜的紅外光譜圖如圖8所示，其譜圖發生如下變化：

圖8 各可食性膜的紅外光譜圖Fig.8 Infrared spectra of each edible film

1.25% CMC-Na 在3445 cm，2% SA 在3567 cm，0.75% GG在3421 cm，三元混合膜在3447 cm處發現了-OH吸收峰，其中三元混合膜的-OH吸收峰強度最低。三元混合膜的-OH吸收峰寬度均小于三種單膜，這種現象是因為分子氫鍵作用以及-OH基團拉伸，說明經交聯混合后三元混合膜中羥基含量減少，因此復配后膜的疏水性增強。

1.25% CMC-Na 在2926 cm，2% SA 在2929 cm，0.75% GG在2925 cm，三元混合膜在2931 cm處發現C-H伸縮振動峰。1.25% CMC-Na在1425 cm，2% SA 在 1418 cm，0.75% GG 在 1419 cm，三元混合膜在1402 cm處發現C-H彎曲振動峰。1.25%CMC-Na 在 1066 cm，2% SA 在 1025 cm，0.75%GG在1025 cm，三元混合膜在1024 cm處發現了 C-O和 C-C伸縮振動峰。1.25% CMC-Na在1121 cm，2%SA 在1155 cm，0.75% GG 在1155 cm，三元混合膜在1155 cm處發現了多糖骨架上C-O伸縮振動峰。

由譜圖可看出，可食性膜各組分相互作用使各基團的振動吸收峰出現位置略有不同，由于膜基質發生混合時范德華引力和大分子間氫鍵等相互作用使三元混合膜有了良好的相容性。

2.8 可食性膜的掃描電鏡（SEM）分析

通過SEM分析可了解可食性膜的微觀形態和混合膜的均勻性。圖9為2% SA膜（a）、1.25% CMCNa 膜（b）、0.75% GG 膜（c）和三元混合膜（d）的表面微觀結構掃面電鏡圖。從圖中可以看出，2% SA膜和1.25% CMC-Na膜表面微觀結構光滑平整，結構致密，0.75% GG膜表面微觀結構相對粗糙且有塊狀凸起。三元混合膜表面微觀結構均勻光滑，沒有孔洞裂縫和凸起顆粒，結構致密，說明共混后的三元混合膜具有良好的相容性。

圖9 各可食性膜的表面微觀結構Fig.9 The surface microstructure of each edible film

3 結論

本研究以羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉和瓜爾豆膠為制膜材料，以水蒸氣透過系數和阻氧性為指標，通過單因素實驗和D-最優混料設計試驗確定羧甲基纖維素鈉-海藻酸鈉-瓜爾豆膠三元混合膜的最佳配比為1.25%羧甲基纖維素鈉:2%海藻酸鈉:0.75%瓜爾豆膠=35:49:16，此時膜的水蒸氣透過系數為1.98 （g·mm/mm·h·Pa），過氧化值為 0.36 （g/100 g）。通過膜液與膜透光率、流變學性質、掃描電鏡分析、傅里葉紅外光譜分析和熱力學分析，與3種單膜對比，按最優配比制得的三元混合膜各性能明顯改善，各成分協同性良好，膜結構的相容性及完整性較好。本研究為可食性膜的研制提供了新思路。