明胶膜的力学性能

明胶交联膜的研究进展
徐岭勇
【期刊名称】《明胶科学与技术》
【年(卷),期】2021(41)1
【摘要】明胶膜因为其原料明胶为天然化合物,对食品、人体无毒副作用,广泛应用于食品、医药和化妆品等诸多领域,特别作为目前研究热点的医药领域。

由纯明胶分子制备的纯明胶膜,质地较脆、力学性能不足,大大限制了其应用范围,所以需要对明胶膜进行交联改性,改善功能且拓宽应用。

本文综述了明胶膜的包括化学交联和物理交联在内的不同交联方法及其交联原理,以及列举了近些年来的研究成果;在不同功能应用需求下,对明胶膜特殊化处理,以期实现抗菌性、提高机械性能、抗氧化性的理论框架和研究进展。

【总页数】9页(P20-28)
【作者】徐岭勇
【作者单位】北京化工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
【相关文献】
1.化学交联与酶法交联对鱼糜-明胶复合膜性质的影响
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胶(半)互穿网络膜性能的影响4.多聚磷酸钠交联对壳聚糖/明胶共混膜性能的影响5.多聚磷酸钠交联对壳聚糖／明胶共混膜性能的影响
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聚己内酯／明胶／富血小板血浆电纺纤维膜的制备及其性能采用静电纺丝技术在聚己内酯/明胶（PCL/GE）支架的基础上制备了聚己内酯/明胶/富血小板血浆（PCL/GE/PRP）纳米纤维支架，考察了该材料的密度、孔隙率、亲水性、降解速率以及其细胞相容性。

结果表明，PCL/GE/PRP 纤维膜的密度及孔隙率介于PCL和PCL/GE纤维膜之间，直径集中在100~400 nm，相比于PCL/GE纤维膜，PCL/GE/PRP纤维支架的亲水性更好，早期降解速度更快，且更利于大鼠脂肪源干细胞（adipose tissue-derived stem cells，ADSCs）的生长、增殖。

标签：静电纺丝；纳米纤维支架；细胞相容性静电纺丝是近年来兴起的一种可制备直径在纳米至微米级的超细纤维材料技术。

该法制备的纳米纤维具有与细胞外基质（ECM）相似的结构特点和生物学功能[1]，可作为细胞生长的多孔支架，促进细胞的迁移和增殖。

静电纺丝技术原料来源广泛，其中生物相容性和力学性能较好、可降解、易加工且成本低廉的合成高分子材料聚己内酯（PCL）已得到广泛运用[2]。

然而由于PCL表面缺乏细胞亲和位点、亲水性能差、降解速度较慢，不利于细胞在组织支架的粘附[3]，故该材料在运用中仍需改进。

天然材料明胶（Gelatin，GE）亦被广泛运用于组织工程材料领域，它具有较好的亲水性，有特异性细胞黏附位点，但其力学性能差[4]。

若将GE与PCL制成复合材料不仅能增强细胞黏附，改善PCL的亲水性能和调节其降解速度，还令其具有良好的机械强度。

种子细胞、支架材料、生物活性因子是组织工程的三要素之一，其中生物活性因子可以提供恰当的细胞刺激信号，从而诱导细胞的增殖和分化。

近年来有关富血小板血浆（Platelet-rich plasma，PRP）的运用日益增多[5-6]。

PRP是利用自身血液制作的含高浓度血小板的血浆，其血小板在激活后可大量分泌具有促进伤口、组织愈合和细胞再生的多种生长因子，因而PRP亦称为”富含生长因子血浆”[6-8]。

明胶纤维制备及结构性能研究
明胶是一种由动物皮骨组织中提取的蛋白质，具有良好的生物相容性和生物降解性。

近年来，人们对明胶纤维的制备及其结构性能进行了广泛的研究。

明胶纤维的制备方法多种多样，常见的方法有湿法纺丝、干法纺丝和电纺法。

湿法纺丝是将明胶溶液注入到纺丝器中，通过旋转或压力将溶液挤出，形成纤维。

干法纺丝则是将明胶溶液在干燥环境中蒸发，形成纤维。

电纺法是将明胶溶液放置在高电压下，通过静电作用将溶液喷射成纤维。

这些方法都能制备出具有不同直径和形态的明胶纤维。

制备出的明胶纤维具有一定的结构性能。

首先，明胶纤维的力学性能较好，具有较高的强度和韧性，可以用于制备高强度的纺织品。

其次，明胶纤维具有良好的吸湿性和透气性，使其成为一种理想的纺织材料。

此外，明胶纤维还具有优良的柔软性和舒适性，适合制作贴身服装和医疗用品。

明胶纤维的结构性能与其制备方法、明胶的种类和浓度等因素有关。

制备方法的不同会导致明胶纤维的形态和直径不同，进而影响其机械性能。

明胶的种类和浓度会影响纤维的结晶度和分子排列方式，进而影响纤维的力学性能和吸湿性能。

未来，明胶纤维的制备及其结构性能的研究还有许多挑战和机遇。

一方面，可以通过改变制备方法和调整明胶的种类和浓度，
进一步改善明胶纤维的力学性能和吸湿性能。

另一方面，可以结合其他材料对明胶纤维进行改性，进一步拓展其应用领域。

总之，明胶纤维的制备及其结构性能的研究具有重要的科学意义和应用价值。

通过深入研究明胶纤维的制备方法和结构性能，可以为明胶纤维的应用提供理论依据和技术支持，推动明胶纤维在纺织、医疗等领域的广泛应用。

甲醛交联对明胶／PVA膜结构及性能的影响高喜平1，2，刘捷1，郑学晶1，汤克勇1，张玉清2【摘要】采用流延成型法制备了明胶（gel）／聚乙烯醇（PVA）共混膜，用甲醛作为交联剂进行溶液交联制备了交联改性的gel／PVA复合膜，考察了交联剂用量对gel／PVA共混膜力学性能及溶解性能的影响，并采用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热（DSC）、热重（TG）等对复合膜交联前后的结构及性能进行了表征。

测试结果表明，随着甲醛用量的增加，复合膜的拉伸强度呈现逐渐增加的趋势，而断裂伸长率基本上呈现逐渐降低的趋势；FT-IR光谱结果表明，甲醛不仅与明胶中—NH 2反应，也与PVA发生了缩醛化反应；DSC、TG结果显示，交联后复合膜的热稳定性明显增加。

【期刊名称】功能材料【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4【关键词】明胶；聚乙烯醇；甲醛；表征；力学性能1 引言明胶（gelatin，gel）是一种由多种氨基酸组成的具有蛋白质结构的大分子，多由动物胶原蛋白水解等得到［1－3］，被广泛地应用在食品药品、包装、日用工业品、生物医学等领域［4－6］。

明胶具有良好的成膜性、生物相容性、可降解性等［7－9］。

然而目前，明胶膜还存在显著的缺点，如质脆、力学性能差、对水敏感等［10－12］，应用上受到限制，因此对明胶膜作改性处理无疑是一种较好的选择。

聚乙烯醇（poly（vinyl alcohol），PVA）是聚醋酸乙烯酯的水解产物，无毒且具有良好的成膜性、生物相容性和力学性能等，膜柔软且具有可生物降解的特点，可被用作生物医用材料和土壤膜等领域［13－14］。

已有文献［15］报道明胶与PVA分子间存在着相互作用，在一定质量比下存在较好的相容性及较好的力学性能、耐水性等。

但是，在gel／PVA复合膜中仍含有大量的亲水性的羟基、羧基等，这就使得该复合膜的耐水性仍有待提高。

通常可采用交联的方法来改性，尤其是化学交联。

湿度或温度条件对可食性明胶薄膜机械性能的影响当今世界，塑料包装带来的白色污染问题越来越受重视，许多国家都投入了大量人力和物力重点解决。

我国也在“九五”期间制定了“绿色包装工程”计划，逐步发展可再利用的包装材料。

目前国内外正在研究聚乙烯醇（PVA）水溶性薄膜，适当添加作为成膜助剂的可食性明胶，作为食品内部的小包装，类似的课题有着极其广阔的研究前景。

但PVA主要应用于工农业生产和药用，其“可食性”受到质疑。

为了达到真正可食安全的目的，我们不使用聚乙烯醇，而以明胶为基质，添加琼脂为助剂，并以甘油为增塑剂，制得可食性明胶薄膜。

因为明胶来源于动物蛋白质，属于肉制品加工的副产品，由胶原蛋白部分水解得到，是一种可食、可生物降解及可再生的生物聚合物；而琼脂来自红水藻的各种海藻，是一种海藻多糖，可广泛使用在食品工业中；而甘油常与脂肪酸合成三酰基甘油，即脂肪，可看作脂肪的代谢产物，所以食品级的甘油是可食、安全的。

本实验分析将这种可食性薄膜放置在不同的湿度和温度条件下，验证其作为食品包装材料的可行性。

通过对文献资料的比较，发现不同的湿度和温度条件，对可食性明胶薄膜机械性能的影响，没见详细的报道。

本项研究做了细致的工作，确定了可食性明胶薄膜最适宜的湿度、温度环境。

一、材料和方法（一）实验材料明胶、琼脂：均为食品级；甘油，无水乙醇：分析纯。

（二）可食性明胶薄膜的制备配制膜液→脱气→涂布于光滑玻璃板上→干燥→揭膜→贮存于一定温度和湿度的环境中待测。

综合考虑可食性明胶薄膜的机械性能等因素，确定膜液配制时，甘油添加量为5.0%，琼脂添加量为2.0%，乙醇添加量为3.0%。

制得厚度为0.15 mm的可食性明胶薄膜。

（三）薄膜性质的测试1.抗拉强度（TS）按GB/T*****-91进行测定，用纸张抗拉力试验仪来测定。

将可食性明胶薄膜剪成10 cm×1.5 cm的长条，置于纸张抗拉力试验仪上，读取薄膜断裂时的拉力（N）。

按下式计算薄膜的抗拉强度：TS=F×10-6/S式中TS为抗拉强度（MP？琢）；F——拉伸最大应力（N）；S——薄膜拉伸前横截面积（cm2）；2.薄膜的断裂伸长率（E（%））在纸张抗拉力试验仪上拉伸，读取薄膜拉伸前的长度（L0）和将断裂时的长度（L）。