徐菲菲，許 健，劉 飛*，陳茂深，夏熠珣，鐘 芳

（1.江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué)江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無(wú)錫 214122；3.嘉興未來(lái)食品研究院，浙江 嘉興 314015）

膠原蛋白腸衣是一種蛋白質(zhì)類(lèi)可食用膜，為提升其適用性，很多研究采用化學(xué)或物理交聯(lián)的方式來(lái)改善膠原蛋白腸衣的性能。通過(guò)交聯(lián)處理后，蛋白質(zhì)分子內(nèi)或蛋白質(zhì)分子間可以通過(guò)交聯(lián)鍵形成更致密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善腸衣的機(jī)械特性及阻隔特性[1-2]。交聯(lián)劑種類(lèi)繁多，選擇合適的交聯(lián)劑及其使用量至關(guān)重要。Wang 等通過(guò)紫外照射、熱交聯(lián)對(duì)膠原蛋白腸衣進(jìn)行交聯(lián)處理，使膜的力學(xué)性能與熱穩(wěn)定性得到了改善[3]。Bigi 等通過(guò)加入京尼平對(duì)蛋白質(zhì)膜進(jìn)行交聯(lián)[1]。Casanova 等用京尼平交聯(lián)酪蛋白膠束[4]。朱雪珂等借助京尼平，實(shí)現(xiàn)了多肽在絲素蛋白表面的接枝[5]。但京尼平價(jià)格十分昂貴，通常應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。國(guó)內(nèi)外研究中，醛類(lèi)、離子類(lèi)和酶是最常用的交聯(lián)劑。在膠原蛋白腸衣生產(chǎn)工業(yè)中，醛類(lèi)是使用最廣泛的交聯(lián)劑，效果也最優(yōu)異。

在歐洲、美國(guó)、中國(guó)等地戊二醛被允許使用在膠原蛋白腸衣工業(yè)中。戊二醛以抗酸能力強(qiáng)、交聯(lián)效率高、反應(yīng)迅速、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，成為膠原蛋白腸衣工業(yè)中使用最廣泛的交聯(lián)劑[6-8]。

作者采用戊二醛對(duì)膠原蛋白腸衣膜進(jìn)行交聯(lián)。分別探討制膠時(shí)、成膠后以及成膜后3 種戊二醛的添加方式對(duì)膠原蛋白腸衣膜品質(zhì)的影響，以期獲得戊二醛的最佳添加方式，提高牛皮的利用率和利用價(jià)值，提高食品行業(yè)包裝材料的質(zhì)量，減少白色污染，創(chuàng)造更大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛二層皮：內(nèi)蒙古秋實(shí)生物有限公司提供；甘油、硫酸銨、鹽酸、戊二醛、檸檬酸、檸檬酸鈉：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

均質(zhì)機(jī)：德國(guó)GEA 公司產(chǎn)品；真空反應(yīng)器：上海弗魯克設(shè)備有限公司產(chǎn)品；物性分析儀：英國(guó)SMS 公司產(chǎn)品；傅里葉紅外光譜儀：美國(guó)Thermo Fisher 公司產(chǎn)品；高精度分光測(cè)色儀：美國(guó)Hunterlab公司產(chǎn)品；差式掃描量熱儀：德國(guó)Netzsch 公司產(chǎn)品。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 牛二層皮洗滌將牛二層皮用去離子水多次清洗，去除灰分，至水洗液電導(dǎo)率降至4 500 μm/s以下。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%（以牛皮干質(zhì)量計(jì)）的硫酸銨繼續(xù)清洗，去除鈣離子。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%檸檬酸鈉（以牛皮干質(zhì)量計(jì)），緩慢滴入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%檸檬酸（以牛皮干質(zhì)量計(jì)），將水洗液pH 調(diào)至4.6，繼續(xù)清洗。最后用去離子水清洗，使水洗液電導(dǎo)率降至500 μm/s 以下，至此，洗滌工作完畢。

1.3.2 膠原團(tuán)的制備將牛二層皮裁成塊狀，與碎冰一起放入高速粉碎機(jī)，粉碎制得皮漿。再將皮漿與鹽酸溶液 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.96%） 按照體積比1∶1 混合，攪拌至均勻。在4 ℃下，進(jìn)行酸化膨脹20 h，間隙攪動(dòng)后，使用均質(zhì)機(jī)（27.5 MPa）均質(zhì)1 次，再在真空反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌脫氣，制得膠原團(tuán)。操作參數(shù)為：攪拌速度200 r/min，真空度0.8 MPa。

1.3.3 膠原蛋白腸衣膜的制備將膠原團(tuán)壓制成片，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)3% NaOH 溶液中浸泡，中和鹽酸后，再用去離子水清洗至中性，最后在25 ℃下干燥24 h，置于干燥箱（相對(duì)濕度53%，25 ℃）回濕72 h，制得膠原蛋白腸衣膜。

1.3.4 交聯(lián)劑的添加順序?qū)嶒?yàn)

1）制膠時(shí)加入 將戊二醛與鹽酸溶液一同與皮漿混合?？刂颇z原團(tuán)內(nèi)戊二醛質(zhì)量濃度為0、50、100、200、400 mg/L。

2）成膠后加入 當(dāng)鹽酸溶液與皮漿混合后再采用與膠原團(tuán)滾揉的方法加入戊二醛。控制膠原團(tuán)內(nèi)戊二醛質(zhì)量濃度為0、50、100、200、400 mg/L。

3）成膜后加入 當(dāng)鹽酸溶液與皮漿混合成為膠原團(tuán)后，將制備好的膠原團(tuán)壓板成膜。將干燥后的腸衣膜浸入質(zhì)量濃度為0、50、100、200、400 mg/L的500 mL 戊二醛溶液中15 min 后，于干燥箱（相對(duì)濕度53%，25 ℃）內(nèi)平衡72 h。

1.3.5 干態(tài)下膠原蛋白腸衣膜抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率測(cè)定將腸衣膜裁成1 cm×5 cm，用物性分析儀測(cè)定其抗拉強(qiáng)度、斷裂延伸率[9-10]，重復(fù)3 次取平均值。計(jì)算公式如下：

式中：T為抗拉強(qiáng)度，MPa；F為斷裂力，g；S為橫截面積，mm2；B為斷裂延伸率，%；d1為斷裂伸長(zhǎng)長(zhǎng)度，mm；d0為原長(zhǎng)度，以?shī)A具之間的間隙距離計(jì)，為30 mm；膜厚度作為測(cè)試參數(shù)輸入。

1.3.6 濕態(tài)下膠原蛋白腸衣膜抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率的測(cè)定將裁好的腸衣膜于25 ℃水中浸泡1 min 取出，用濾紙吸干水分，其他方法同1.3.5。

1.3.7 煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜抗拉強(qiáng)度和煮斷裂延伸率的測(cè)定將裁好的腸衣膜于沸水中煮1 min取出，用濾紙吸干水分，其他方法同1.3.5。

1.3.8 膠原蛋白腸衣膜熱收縮率測(cè)定將腸衣膜裁成1 cm×5 cm，于沸水中浸泡1 min 后取出測(cè)定長(zhǎng)度變化，重復(fù)3 次取平均值。計(jì)算公式如下：

式中：H為熱收縮率，%；d0為原長(zhǎng)度，5 cm；d2為煮后腸衣膜長(zhǎng)度，cm。

1.3.9 膠原蛋白腸衣膜溶脹率的測(cè)定取一定量腸衣膜，置25 ℃水中浸泡24 h 取出，用濾紙吸干水分后稱(chēng)量，測(cè)定腸衣膜的吸水溶脹率[11-12]，重復(fù)3 次取平均值。計(jì)算公式如下：

式中：E為吸水溶脹率，%；m1為腸衣膜質(zhì)量，g；m2為吸干水分后腸衣膜質(zhì)量，g。

1.3.10 膠原蛋白腸衣膜的色澤及透光率的測(cè)定將腸衣膜裁成5 cm× 5 cm，用測(cè)色儀測(cè)定其色澤，結(jié)果用L*、a*、b*值表示[11，13]。將腸衣膜裁成2 cm×5 cm，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其透光率，計(jì)算公式如下[11，14]：

式中：T為透光率，%；T530為樣品在530 nm 條件下的透光率，%；L為膜的厚度，μm。

1.3.11 膠原蛋白腸衣膜的紅外光譜將腸衣膜裁成2 cm×2 cm，置于干燥箱 （相對(duì)濕度0，25 ℃）72 h，再用傅里葉紅外光譜儀在衰減全反射模式下進(jìn)行分析，記錄從4 000～400 cm-1的紅外譜圖[11，15]。

1.3.12 膠原蛋白腸衣膜的變性溫度測(cè)定將膠原蛋白腸衣膜剪成2 cm× 2 cm，置于干燥箱（相對(duì)濕度53%，25 ℃）72 h，用差式掃描量熱儀（differential scanning calorimetry，DSC）進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試條件為：溫度掃描范圍25～180 ℃，升溫速率5 ℃/min[11，16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。采用SPSS 23.0 分析，用t檢驗(yàn)進(jìn)行兩樣本比較，用ANOVA 進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan 多重比較法（P＜0.05）進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 在制膠時(shí)加入交聯(lián)劑

2.1.1 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度變化如圖1（a）所示，干態(tài)下，隨著戊二醛質(zhì)量濃度的升高，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度有所升高，但不顯著（P＞0.05）；當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L 時(shí)，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度不再增加。如圖1（b）所示，濕態(tài)下，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L 時(shí)，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度還在繼續(xù)增加，但不顯著（P＞0.05）。如圖1（c）所示，隨著戊二醛質(zhì)量濃度的增加，煮態(tài)下腸衣膜的抗拉強(qiáng)度繼續(xù)增加，當(dāng)達(dá)到400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度顯著增強(qiáng)到約1 MPa（P＜0.05）。

圖1 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的抗拉強(qiáng)度（制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Fig.1 Tensile strength of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added during the process of paste making)

2.1.2 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的斷裂延伸率變化如圖2所示，加入交聯(lián)劑提高膠原蛋白腸衣膜抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，不會(huì)降低其斷裂延伸率，這說(shuō)明膠原蛋白的交聯(lián)反應(yīng)不會(huì)對(duì)腸衣膜的斷裂延伸率起負(fù)面作用。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，干態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率有所增加，而濕態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率隨戊二醛質(zhì)量濃度增加并未發(fā)生太大變化，但在煮態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率隨戊二醛質(zhì)量濃度增加略有增加。由此可知，在制膠時(shí)加入戊二醛，對(duì)膠原蛋白腸衣膜的斷裂延伸率沒(méi)有顯著影響。

圖2 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的斷裂延伸率（制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Fig.2 Elongation of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added during the process of paste making)

2.1.3 膠原蛋白腸衣膜的溶脹率、熱收縮率戊二醛的加入使膠原纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加致密，導(dǎo)致可以容納水分子的空間不斷減少，腸衣膜的溶脹率與戊二醛的質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)（見(jiàn)圖3（a）），尤其當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為200 mg/L 和400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的溶脹率顯著降低（P＜0.05）。如圖3（b）所示，隨著戊二醛質(zhì)量濃度增加，腸衣膜的熱收縮率也呈下降趨勢(shì)，即其抗熱縮能力增強(qiáng)。戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 的膠原團(tuán)所制腸衣膜的熱收縮率約為33%，相較于對(duì)照組下降了約10%。由此說(shuō)明，加入戊二醛后，膠原蛋白腸衣膜的溶脹率與熱收縮率都得到明顯改善。

圖3 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜溶脹率、熱收縮率的變化（制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Fig.3 Swelling rate and heat shrinkage rate of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added during the process of paste making)

2.1.4 膠原蛋白腸衣膜的色澤用高精度分光測(cè)色儀測(cè)定膜的色澤[17]，結(jié)果用L*、a*、b*值表示。根據(jù)葉勇的結(jié)果[18]，在膠原蛋腸衣膜中加入戊二醛，會(huì)使腸衣膜的顏色發(fā)生變化，即b*值增加（變黃）。如表1所示，隨著戊二醛質(zhì)量濃度提高，腸衣膜的b*值明顯增加，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的b* 值為13.39，發(fā)生了十分明顯地變黃。腸衣膜變色的原因主要是戊二醛中醛基和膠原中的氨基發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)[19]。由于新雙鍵的生成，與肽鏈上的肽鍵等其他雙鍵體系形成超共軛系統(tǒng)，從而顯示出一定的顏色。

表1 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的色澤 （制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Table 1 Color of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added during the process of paste making)

2.1.5 膠原蛋白腸衣膜的FTIR 光譜FTIR 可用來(lái)分析加入交聯(lián)劑后膠原蛋白腸衣膜內(nèi)官能團(tuán)及鍵的變化[20-21]。交聯(lián)可以使—OH 發(fā)生明顯地伸縮振動(dòng)，向更高的波長(zhǎng)發(fā)生位移，即藍(lán)移[19]。如圖4所示，對(duì)照組—OH 峰的位置在3 280.55 cm-1，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50、100、200、400 mg/L 時(shí)，—OH 峰的位置分別在3 286.41、3 281.40、3 281.73、3 281.89 cm-1，發(fā)生了一定的藍(lán)移。而加入戊二醛后，膠原蛋白腸衣膜的酰胺I、II、III、IV 和V 帶都沒(méi)有發(fā)生明顯位移，說(shuō)明膠原蛋白腸衣膜本身的結(jié)構(gòu)并未遭到破壞，加入適量的戊二醛并不會(huì)對(duì)腸衣膜的化學(xué)鍵產(chǎn)生明顯影響。

圖4 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的紅外光譜 （制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Fig.4 FTIR spectrum of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations(crosslinking agent added during the process of paste making)

2.1.6 膠原蛋白腸衣膜的變性溫度如圖5所示，用DSC 對(duì)制備的腸衣膜進(jìn)行熱分析[22]。加入戊二醛后，膠原蛋白腸衣膜的熱穩(wěn)定性有了較大改善。不加入戊二醛的腸衣膜，變性溫度為75.9 ℃。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50、100、200、400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的變性溫度分別為81.4、79.4、76.6、75.6 ℃。根據(jù)結(jié)果可知，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50、100 mg/L 時(shí)，腸衣膜的熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。而當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 時(shí)，膠原蛋白腸衣膜的熱穩(wěn)定性反而有所下降，這說(shuō)明戊二醛不宜添加過(guò)多。

圖5 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的變性溫度 （制膠時(shí)加入交聯(lián)劑）Fig.5 Denaturation temperature of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added during the process of paste making)

2.2 成膠后加入交聯(lián)劑

2.2.1 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度變化通過(guò)滾揉的方法加入戊二醛并測(cè)定腸衣膜的抗拉強(qiáng)度。如圖6所示，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為100 mg/L 時(shí)，干態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度不再繼續(xù)增加；而戊二醛交聯(lián)對(duì)濕態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度稍有提升，但沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）；煮態(tài)下，對(duì)照組的抗拉強(qiáng)度僅為0.2 MPa，但當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度達(dá)到400 mg/L 時(shí)，膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度增加到1.2 MPa。

圖6 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的抗拉強(qiáng)度（成膠后加入交聯(lián)劑）Fig.6 Tensile strength of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after the process of paste making)

2.2.2 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜斷裂延伸率的變化如圖7所示，干態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的斷裂延伸率呈波動(dòng)趨勢(shì)，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)腸衣膜的斷裂延伸率最大，為10%，高于戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 的樣品。這可能是因?yàn)闈L揉法并不能使戊二醛溶液與膠原團(tuán)充分接觸，從而導(dǎo)致了這樣的波動(dòng)趨勢(shì)。濕態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率變化不大，這說(shuō)明戊二醛交聯(lián)對(duì)濕態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率沒(méi)有顯著影響。但當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為100 mg/L 和400 mg/L 時(shí)，煮態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率顯著增大（P＜0.05）。

圖7 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的斷裂延伸率（成膠后加入交聯(lián)劑）Fig.7 Elongation of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after the process of paste making)

2.2.3 膠原蛋白腸衣膜的溶脹率、熱收縮率的變化與未加入戊二醛的對(duì)照組相比，加入戊二醛后腸衣膜的溶脹率有所升高（見(jiàn)圖8），這與預(yù)期的結(jié)果不符，說(shuō)明加入了戊二醛后腸衣膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未變致密。從側(cè)面說(shuō)明了在成膠后加入戊二醛并不是一種較為有效的方法。腸衣膜的熱收縮率略有下降，說(shuō)明在成膠后加入戊二醛，對(duì)改善腸衣膜的熱收縮率有一定幫助。

圖8 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜溶脹率、熱收縮率的變化（成膠后加入交聯(lián)劑）Fig.8 Swelling rate and heat shrinkage rate of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after the process of paste making)

2.2.4 膠原蛋白腸衣膜的色澤加入戊二醛后，膠原蛋白腸衣膜會(huì)因其超共軛系統(tǒng)而導(dǎo)致b* 值增加，即變黃，這也是工業(yè)生產(chǎn)中膠原蛋白腸衣膜變黃的主要原因。但4 種質(zhì)量濃度的戊二醛溶液都未明顯改變腸衣膜的b* 值（見(jiàn)表2），這也證明了在成膠后用混揉法加入戊二醛并非一種有效的交聯(lián)方法。原因是膠原團(tuán)本身就是結(jié)合較緊密的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此在成膠后加入戊二醛無(wú)法使其均勻滲透在腸衣膜內(nèi)。

表2 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的色澤 （成膠后加入交聯(lián)劑）Table 2 Color of casing films crosslinked by gluta -raldehyde with different concentrations (crosslinking agent added after the process of paste making)

2.2.5 膠原蛋白腸衣膜的FTIR 光譜成膠后添加不同質(zhì)量濃度戊二醛的腸衣膜—OH 峰的位置分別為3 279.56、3 283.68、3 280.34、3 282.69 cm-1，而對(duì)照組腸衣膜—OH 峰的位置為3 282.69 cm-1，并未發(fā)生明顯的藍(lán)移（見(jiàn)圖9）。這與文獻(xiàn)中報(bào)道的情況不符，也從側(cè)面說(shuō)明了交聯(lián)反應(yīng)的不充分。由此說(shuō)明，相對(duì)于在制膠時(shí)加入戊二醛，在成膠后加入戊二醛不能充分交聯(lián)腸衣膜。

圖9 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的紅外光譜 （成膠后加入交聯(lián)劑）Fig.9 FTIR spectrum of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations(crosslinking agent added after the process of paste making)

2.2.6 膠原蛋白腸衣膜的變性溫度成膠后加入戊二醛，腸衣膜的熱穩(wěn)定性并沒(méi)有明顯改善，對(duì)照組膠原蛋白腸衣膜的變性溫度為77.6 ℃，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50、100、200、400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的變性溫度分別為79.9、77.1、78.0、77.2 ℃（見(jiàn)圖10）。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50 mg/L 時(shí)，腸衣膜的熱穩(wěn)定性最好。相較于在制膠時(shí)加入戊二醛，成膠后加入戊二醛對(duì)腸衣膜的熱穩(wěn)定性沒(méi)有明顯改善，這也反映了在成膠后用滾揉的方法加入戊二醛存在難度，不是一種好的交聯(lián)方法。

圖10 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的變性溫度（成膠后加入交聯(lián)劑）Fig.10 Denaturation temperature of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after the process of paste making)

2.3 成膜后加入交聯(lián)劑

2.3.1 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度變化將制備好的膠原蛋白腸衣膜浸泡在戊二醛溶液中交聯(lián)并測(cè)定腸衣膜的抗拉強(qiáng)度。結(jié)果見(jiàn)圖11，雖然戊二醛質(zhì)量濃度為100 mg/L 時(shí)，干態(tài)下膠原蛋白腸衣膜的抗拉強(qiáng)度不再增加。但不同于前兩種方法的結(jié)果，隨著戊二醛質(zhì)量濃度增加，濕、煮態(tài)下，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度持續(xù)顯著增加（P＜0.05），這說(shuō)明成膜后浸泡法是一種極高效的交聯(lián)方法。特別地，濕態(tài)下對(duì)照組抗拉強(qiáng)度僅為2.4 MPa，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的抗拉強(qiáng)度提升到10 MPa，提升了約300%，說(shuō)明成膜后浸泡法可在保持膠原蛋白腸衣膜緊密程度的基礎(chǔ)上，顯著提升交聯(lián)強(qiáng)度。

圖11 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的抗拉強(qiáng)度（成膜后加入交聯(lián)劑）Fig.11 Tensile strength of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after paste film formation)

2.3.2 干、濕、煮態(tài)下膠原蛋白腸衣膜斷裂延伸率的變化如圖12所示，干態(tài)下腸衣膜斷裂延伸率的增加較為顯著，但當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，腸衣膜的斷裂延伸率不再增加。隨著戊二醛質(zhì)量濃度增加，濕態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率有所下降，但無(wú)顯著差異。此外，雖然煮態(tài)下腸衣膜的斷裂延伸率在戊二醛加入后有所增加，但并無(wú)規(guī)律，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50 mg/L 時(shí)，腸衣膜的斷裂延伸率最大。

圖12 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的斷裂延伸率（成膜后加入交聯(lián)劑）Fig.12 Elongation of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after paste film formation)

2.3.3 膠原蛋白腸衣膜的溶脹率、熱收縮率如圖13所示，膠原蛋白腸衣膜經(jīng)過(guò)浸泡法處理后其溶脹率、熱收縮率都明顯降低，原因是交聯(lián)反應(yīng)使腸衣膜內(nèi)部可以容納水分子的空間減少，同時(shí)膠原纖維結(jié)合更加緊密，使膠原蛋白腸衣膜的抗熱縮能力增強(qiáng)。

圖13 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜溶脹率、熱收縮率的變化（成膜后加入交聯(lián)劑）Fig.13 Swelling rate and heat shrinkage rate of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after paste film formation)

2.3.4 膠原蛋白腸衣膜的色澤在成膜后，將膠原蛋白腸衣膜浸入戊二醛中的方法交聯(lián)效率極高。如表3所示，在浸入不同質(zhì)量濃度的戊二醛溶液后，腸衣膜的b*值明顯增加。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 時(shí)，腸衣膜的b*值達(dá)到17.99，高過(guò)其他兩種方法，說(shuō)明其交聯(lián)效果明顯優(yōu)于其他兩種。

表3 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的色澤 （成膜后加入交聯(lián)劑）Table 3 Color of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations(crosslinking agent added after paste film formation)

2.3.5 膠原蛋白腸衣膜的FTIR 光譜加入戊二醛后，腸衣膜的—OH 峰發(fā)生了較為明顯的藍(lán)移（見(jiàn)圖14）。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50、100、200、400 mg/L時(shí)，腸衣膜的—OH 峰的位置分別為3 282.69、3 284.08、3 285.04、3 290.78 cm-1。其中，當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為400 mg/L 時(shí)腸衣膜的—OH 峰藍(lán)移最明顯，相對(duì)于對(duì)照組腸衣膜的—OH 峰的位置 （3 280.90 cm-1）藍(lán)移了約10 cm-1，這也從側(cè)面說(shuō)明相對(duì)于制膠時(shí)、成膠后2 種方法，在成膜后將腸衣膜浸入戊二醛溶液中的方法交聯(lián)效率最高。

圖14 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的紅外光譜（成膜后加入交聯(lián)劑）Fig.14 FTIR spectrum of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concen -trations (crosslinking agent added after paste film formation)

2.3.6 膠原蛋白腸衣膜的變性溫度對(duì)照組腸衣膜的變性溫度為77.6 ℃，浸入了50、100、200、400 mg/L戊二醛溶液的腸衣膜變性溫度分別為75.7、80.5、79.4、80.4 ℃（見(jiàn)圖15）。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，腸衣膜的熱穩(wěn)定性有所下降，但不明顯。當(dāng)戊二醛質(zhì)量濃度為100、200、400 mg/L 時(shí)，膠原蛋白腸衣膜的熱穩(wěn)定性有了一定改善。在成膜后浸入戊二醛溶液的交聯(lián)方法對(duì)膜熱穩(wěn)定性的改善要優(yōu)于在成膠后加入戊二醛的方法，但不如在制膠時(shí)加入戊二醛的方法。這可能與成膠時(shí)加入戊二醛的不均勻交聯(lián)有關(guān)。

圖15 不同質(zhì)量濃度戊二醛交聯(lián)腸衣膜的變性溫度（成膜后加入交聯(lián)劑）Fig.15 Denaturation temperature of casing films crosslinked by glutaraldehyde with different mass concentrations (crosslinking agent added after paste film formation)

3 結(jié) 語(yǔ)

確定了戊二醛的最佳加入方式：在成膜后浸入戊二醛溶液，交聯(lián)效率最高，濕、煮態(tài)下腸衣膜抗拉強(qiáng)度明顯增大，溶脹率、熱收縮率下降，熱穩(wěn)定性提高。其次是在制膠時(shí)與酸液一同加入，這種交聯(lián)方式可以縮短制備膠原蛋白腸衣的周期，同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)車(chē)間的空間，進(jìn)一步降低制備膠原蛋白腸衣膜的成本，具有很好的應(yīng)用前景。