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资源描述

1、第 38 卷 第 4 期 2023 年 8 月 天津科技大学学报 Journal of Tianjin University of Science&Technology Vol.38 No.4 Aug.2023 收稿日期:2022-09-19;修回日期:2022-11-30 基金项目:国家自然科学基金面上项目(32172249)作者简介:曲 薇(1998),女,黑龙江人,硕士研究生;通信作者:王稳航,研究员, 添加纤维素提升湿态海藻酸钠膜性能的研究 曲 薇,李若男,田晓静,汪 洋,刘秋波,王稳航(天津科技大学食品科学与工程学院,天津 300457)摘 要:以棉短绒为原料,制备了纤维素纳米晶(c

2、ellulose nanocrystalline,CNC)、纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,CNF)和微纤化纤维素(microfibrillated cellulose,MFC),并以不同浓度将其与海藻酸钠共混制备湿态海藻酸钠膜,评价了纤维素种类、尺寸对湿态海藻酸钠膜的机械性能、光学性能和微观结构的影响。结果表明:CNC 和 CNF 均为纳米级纤维素,CNC 宽度为(26.864.59)nm,长径比小于 10,CNF 宽度为(34.455.63)nm,长径比大于 50;MFC 为微米级纤维素,宽度为(1.430.96)m,长径比大于 100。当 CNC 和 CNF 添加

3、量达到 1.5%、MFC 添加量达到 1%时均能显著提高湿态膜的机械性能,其中拉伸强度由 0.60 MPa 分别增加到 1.16 MPa、1.09 MPa 和 0.98 MPa。通过扫描电子显微镜和红外光谱分析,添加 1.5%CNC 制得的复合膜结构更加致密均匀,各成分协同性良好。采用上述 3 种纤维素与海藻酸钠共混均能提高膜的机械性能,这为海藻酸钠纤维素复合膜在共挤香肠中的应用提供了参考。关键词:纤维素;海藻酸钠;肠衣;膜性能 中图分类号:TS251.1 文献标志码:A 文章编号:1672-6510(2023)04-0009-07 Improving the Performance of W

4、et Sodium Alginate Film by Adding Cellulose QU Wei,LI Ruonan,TIAN Xiaojing,WANG Yang,LIU Qiubo,WANG Wenhang(College of Food Science and Engineering,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China)Abstract:In our present study cellulose nanocrystalline(CNC),cellulose nanofiber(CNF)and m

5、icrofibrillated cellulose(MFC)were first prepared from cotton linter.These three kinds of cellulose were then blended with sodium alginate at dif-ferent concentrations to prepare wet sodium alginate-based composite membrane.The effects of cellulose type and size on mechanical properties,optical prop

6、erties and microstructure of wet sodium alginate composite films were further evaluated.The results showed that both CNC and CNF were nano-cellulose.The width of CNC was(26.864.59)nm,and the aspect ratio was less than 10.The width of CNF was(34.455.63)nm,and the aspect ratio was more than 50.MFC was

7、 micron-cellulose with a width of(1.430.96)m and an aspect ratio of more than 100.When the amount of CNC and CNF reached1.5%and MFC reached 1%,the mechanical properties of wet film were significantly improved,and the tensile strength in-creased from 0.60 MPa to 1.16 MPa,1.09 MPa and 0.98 MPa,respect

8、ively.Scanning electron microscopy and infrared spec-trum analysis showed that the composite membrane with 1.5%CNC was more compact and uniform,and the components had good synergism.The blending of the above three cellulose with sodium alginate could improve the mechanical properties of the membrane

9、,which has provided a reference for the application of sodium alginate-cellulose composite membrane in co-extruded sausage.Key words:cellulose;sodium alginate;casings;membrane properties 共挤香肠技术是指在连续生产系统下制备原位包裹肉糜的可食用涂层,即肉糜从罐内挤出时,通过共挤喷嘴将成膜液均匀附着在肉糜表面形成肠衣。这不仅可以提高香肠生产的效率和安全性,降低生产DOI:10.13364/j.issn.1672-

10、6510.20220218 10 天津科技大学学报 第 38 卷 第 4 期 成本,还能大大减少环境污染和水资源浪费1。当前最常用的成膜液原料主要是海藻酸钠、胶原蛋白、海藻酸钠胶原蛋白共混物。与共挤胶原蛋白肠衣相比,共挤海藻酸钠肠衣制备工艺简单、耐热性好、能源消耗低,具有良好的应用价值。海藻酸盐是一种阴离子多糖,主要来源于棕色海藻(褐藻科),由 D甘露糖醛酸和L古洛糖醛酸通过 14 键以不同比例连接而成2,与二价或三价离子(如 Ca2+、Zn2+、Fe3+等)交联后可形成均匀、透明、热不可逆凝胶3。然而,在共挤香肠加工过程中,海藻酸钠溶液浓度过高时流动性差,容易产生气泡;浓度较低时形成的湿态海

11、藻酸钠膜机械强度差,不利于香肠的干燥、悬挂等工序4。目前的研究主要通过添加无机或有机材料改善干态海藻酸钠膜以提高其机械性能和阻隔性5-6,其中纤维素作为一种天然生物聚合物,凭借其长径比大、比表面积大和硬度高等特性得到了广泛关注7-13,但干态海藻酸钠纤维素复合膜并不适用于共挤香肠的应用。因此,研究纤维素对湿态海藻酸钠膜性能的影响具有重要意义。本研究以棉短绒制备的纤维素纳米晶(cellulose nanocrystalline,CNC)、纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,CNF)和微纤化纤维素(microfibrillated cel-lulose,MFC)作为补强材料,提

12、高湿态海藻酸钠膜的机械性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对添加不同尺寸纤维素的湿态海藻酸钠膜进行表征,并对膜的光学性能和机械性能进行测定。为了更好地探究海藻酸钠与纤维素的相互作用,在本研究中以铺膜的形式研究海藻酸钠纤维素复合肠衣,旨在为纤维素补强湿态海藻酸钠膜在共挤香肠中的应用提供理论依据。1 材料和方法 1.1 材料 海藻酸钠(M/G 为 0.83,黏均分子量为 1.12105,黏度为 3.97Pas),青岛南山生物科技公司;无水氯化钙,广州市仟味食品有限公司;棉短绒,山东银鹰化纤有限公司;实验所用试剂和材料均为实验室常规供应品,其中试剂均为分析纯试剂。JY92-IIDN 型超声

13、细胞粉碎机,宁波新芝生物科技股份有限公司;APV-2000 型高压均质机,汉默泰克(北京)流体技术有限公司;Apreo 型场发射扫描电子显微镜(FESEM),赛默飞世尔科技有限公司;IS50型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),美国尼高利仪器公司;TA.XT Plus 型质构分析仪,英国 Stable Micro Systems 公司。1.2 纤维素的制备 CNC 的制备:参考文献14的方法并稍作修改。将 4g 棉短绒充分分散于 500mL 10%盐酸溶液中并持续搅拌,85回流反应 4h;反应完成后用 5 倍体积蒸馏水终止反应,离心洗涤直至 pH6,置于透析袋(截留相对分子质量为 8000140

14、00)中透析 48h后用超声细胞粉碎机(15 号变幅杆,功率为总功率的1%)超声 20min 备用。CNF 的制备:参考 Li 等15的方法并稍作修改。将 4g 棉短绒充分分散于 500mL 1%盐酸中并持续搅拌,85回流反应 2h;反应完成后用 5 倍体积蒸馏水终止反应,离心洗涤直至 pH6,使用高压均质机在 130MPa 条件下循环 40 次,备用。MFC 的制备:高压均质前处理与 CNF 相同。洗涤至 pH6,使用高压均质机在 50MPa 条件下循环25 次,备用。1.3 纤维素的表征 1.3.1 微观结构 将一定浓度纤维素分别进行适当稀释后滴在2mm2mm 单晶硅片上,待自然风干后贴于

15、导电胶表面,喷金,然后用 FESEM(加速电压 5kV)进行 观察。1.3.2 傅里叶变换红外光谱 通过傅里叶变换红外光谱仪对纤维素进行光谱扫描。将冻干后的纤维素与 KBr 颗粒按照质量比 1150 的比例进行研磨混合后压片,在 4004000cm-1范围内重复扫描 16 次。1.4 不同尺寸纤维素海藻酸钠复合膜的制备 将海藻酸钠溶解在蒸馏水中,搅拌 30min,得到海藻酸钠溶液(质量分数为 2%)。将不同尺寸的纤维素(CNC、CNF、MFC)分别以不同质量分数(基于海藻酸钠溶液的固形物质量分数 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)添加到海藻酸钠溶液中并搅拌 20

16、min,室温静置 12h 排除气泡。取 25mL 成膜液浇筑在 10cm15cm 的涂布机平板上使其均匀分布,用 50mL 10%氯化钙溶液喷淋成膜液使其凝胶化;2min 后,将薄膜从平板上剥离,蒸馏水冲洗1min,除去薄膜表面多余的氯化钙溶液。在测试之前,将交联薄膜放入密封袋中,防止薄膜水分流失。1.5 不同尺寸纤维素海藻酸钠复合膜的表征 1.5.1 机械性能和膜的厚度 将 1.4 节中制备的薄膜在 80 条件下蒸煮(水 2023 年 8 月 曲 薇,等:添加纤维素提升湿态海藻酸钠膜性能的研究 11 蒸气)30min,置于密封袋中备用。蒸煮前后样品切成矩形条带(70mm20mm)。使用数字千

17、分尺(精度为 0.001mm)测量膜的厚度。TA.XT Plus 型质构分析仪检测膜的拉伸强度和断裂伸长率。在测试前,设定初始夹距 30mm,测试前速度 2.0mm/s,测试过程中速度 3.3mm/s,测试后速度 130mm/s。每个样品测定5 组平行。拉伸强度()及断裂伸长率()分别按照式(1)和式(2)计算。=Fd b(1)00100%=LLL(2)式中:F 为拉伸薄膜样品至断裂时所用的力,N;d 为薄膜的厚度,mm;b 为薄膜的宽度,mm;L 为断裂时薄膜的长度,mm;0L为薄膜的初始长度,30mm。1.5.2 水分含量 水分含量的测定参考 GB 5009.32016食品安全国家标准 食

18、品中水分的测定的直接干燥法。1.5.3 傅里叶变换红外光谱 在室温下,利用傅里叶变换红外光谱仪的 ATR模式对薄膜样品进行测定。将冻干后的薄膜裁剪成2cm2cm,将薄膜放于傅里叶变换红外光谱仪 ATR探头下方进行测定。在 4004000cm-1范围内对每个样品扫描 32 次,获得红外光谱图像。扫描分辨率为 4cm-1,每个样品的扫描频率为 1Hz。1.5.4 微观结构 将薄膜冻干后浸入液氮中将其脆断,选择平整的断面进行观察。将薄膜固定在样品台上,用真空离子 镀膜机将薄膜样品喷金后置于扫描电子显微镜下,观察薄膜的横截面。1.5.5 不透明度测定 薄膜样品的不透明度用在 600nm 处测定的透射率

19、表示。根据紫外分光光度计石英比色皿的横向面积将样品切成矩形块。使用一个空的比色皿作为 对照16。1.6 统计分析 采用 SPSS 25.0 软件进行统计分析。使用单因素ANOVA 分析数据,结果以“平均值标准差”表示,不同字母表示组间差异显著(P0.05)。2 结果与分析 2.1 纤维素的表征 2.1.1 微观结构 纤维素微观结构如图 1 所示。本实验中拍摄了不同纤维素在不同放大倍数下的微观图像,可以更好地呈现样品的微观结构。从图 1 中可以看出:不同条件处理的棉短绒呈现不同的尺寸和形态,CNC 宽度为(26.864.59)nm,长度为(243.85.67)nm,长径比小于 10,呈棒状。CN

20、F 与 MFC 呈纤维状,长度难以测量,其中 CNF 长度为几百纳米到几微米,而MFC 可达到几百微米。相较于 CNC,CNF 与 MFC的长径比更大(表 1)。这表明更高的酸浓度和更长的加热时间可以去除纤维素中更多的无定形区,从而形成更小尺寸的棒状纤维素。同时,高压均质也是得到不同尺寸纤维素的一种有效方法。(a)CNC (b)CNF (c)MFC 图 1 纤维素微观形态 Fig.1 Micromorphology of cellulose 表 1 不同纤维素粒径分布 Tab.1 Distribution of different cellulose particle sizes 样品 宽度

21、长度 长径比 CNC(26.864.59)nm(243.85.67)nm 9.081.57CNF(34.455.63)nm 50 MFC(1.430.96)m 100 2.1.2 傅里叶变换红外光谱 红外光谱可以划分为两个主要区域:指纹区(4001300cm-1)和基团频率区(13004000cm-1)。红外光谱根据分子内原子间相对振动和分子转动等信息确定物质的分子结构17。不同纤维素的傅里叶变换 12 天津科技大学学报 第 38 卷 第 4 期 红外光谱如图 2 所示。图 2 不同纤维素的傅里叶变换红外光谱 Fig.2 Fourier transform infrared spectrum

22、of differentcellulose 3 种纤维素除峰强度外没有显著变化。3423cm-1处是OH 的伸缩振动峰18,2 916 cm-1处是CH 的伸缩振动峰19,1636cm-1处是吸附水的吸收峰20,这表明本实验所制备的纤维素具有一般纤维素的特征吸收峰,其分子结构在盐酸水解过程中不发生改变。1430cm-1与 1111cm-1处的特征吸收峰表明 3 种纤维素均具有型纤维素的特征吸收峰21。因此,纤维素的特殊性主要源于其尺寸效应。2.2 不同尺寸纤维素-海藻酸钠复合膜的表征 2.2.1 机械性能和膜的厚度 测定纯海藻酸钠膜(Alg)、海藻酸钠与纤维素复合膜(Alg-CNC、Alg-C

23、NF、Alg-MFC)的机械性能与厚度,添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜蒸煮前后的厚度、拉伸强度、断裂伸长率和水分含量见表 2。添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜蒸煮前后的应力-应变曲线如图 3 所示。表 2 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜蒸煮前后的厚度、拉伸强度、断裂伸长率和水分含量 Tab.2 Thickness,tensile strength,elongation at break and moisture content of sodium alginate films with different sizes of cellulose added before and after coo

24、king 处理方式 类型 纤维素添加量/%厚度/mm 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%水分含量/%Alg 0.3510.003a 0.600.04a 131.125.82a 91.940.45a 0.5 0.3530.003ab 0.960.03ef 133.753.19a 91.710.11a 1.0 0.3550.005abc 1.040.02hi 132.982.71a 91.690.25a 1.5 0.3570.004abcd 1.160.06j 135.013.45a 91.670.03a 2.0 0.3590.003bcd 1.030.03gh 134.694.41a 91.670

25、.03a 2.5 0.3620.004cdef 1.000.06fgh 134.804.37a 91.630.15a Alg-CNC 3.0 0.3640.003def 0.960.03ef 134.655.23a 91.610.15a 0.5 0.3540.005ab 0.920.02de 138.243.64a 91.790.68a 1.0 0.3580.004abcd 0.970.02efg 139.983.84a 91.080.25a 1.5 0.3620.003cde 1.090.03i 137.622.10a 91.210.38a 2.0 0.3650.005def 0.970.0

26、3ef 137.652.51a 91.440.26a 2.5 0.3690.005fg 0.920.01de 138.663.37a 91.130.21a Alg-CNF 3.0 0.3730.004gh 0.900.02d 138.192.73a 91.340.32a 0.5 0.3590.005bcd 0.820.03c 137.131.57a 91.270.36a 1.0 0.3640.004def 0.980.04efg 137.782.04a 91.240.37a 1.5 0.3690.003efg 0.920.03de 136.932.64a 91.460.27a 2.0 0.37

27、30.005gh 0.950.02def 136.845.31a 91.350.24a 2.5 0.3790.005hi 0.830.01c 137.663.11a 91.570.44a 蒸煮前 Alg-MFC 3.0 0.3840.004i 0.740.02b 137.943.90a 91.250.30a Alg 0.2520.003a 1.010.04a 107.245.82a 77.140.45a 0.5 0.2530.003ab 1.340.04e 107.494.94a 76.910.34a 1.0 0.2560.004abcd 1.740.03i 108.836.65a 77.12

28、0.41a 1.5 0.2580.004abcde 2.020.05l 109.174.93a 77.610.43a 2.0 0.2610.004cdef 1.830.04j 109.045.54a 76.990.53a 2.5 0.2630.003defg 1.630.05h 109.804.81a 77.130.55a Alg-CNC 3.0 0.2650.002efg 1.440.04f 109.795.11a 76.950.59a 0.5 0.2550.004abc 1.230.02d 112.754.84a 77.210.51a 1.0 0.2590.003abcde 1.630.0

29、3h 114.576.97a 77.080.55a 1.5 0.2630.005defg 1.930.02k 115.146.21a 77.510.48a 2.0 0.2670.005fgh 1.780.03ij 113.615.62a 76.940.54a 2.5 0.2700.004gh 1.550.02g 115.166.65a 77.030.43a 蒸煮后 Alg-CNF 3.0 0.2740.003h 1.390.03ef 114.466.55a 77.540.52a 2023 年 8 月 曲 薇,等:添加纤维素提升湿态海藻酸钠膜性能的研究 13 续表 处理方式 类型 纤维素添加量/

30、%厚度/mm 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%水分含量/%0.5 0.2600.005bcdef 1.160.02c 115.715.84a 77.670.43a 1.0 0.2650.004efg 1.630.04h 116.756.56a 76.940.57a 1.5 0.2690.004gh 1.520.03g 117.474.97a 77.260.51a 2.0 0.2740.005h 1.390.04ef 115.435.23a 76.980.44a 2.5 0.2810.003i 1.190.03cd 116.745.23a 76.970.41a 蒸煮后 Alg-MFC 3.0 0

31、.2840.004i 1.070.03b 117.616.76a 77.210.52a 与纯海藻酸钠膜相比,Alg-CNC、Alg-CNF、Alg-MFC 复合膜的厚度随着纤维素添加量的增加而显著增加。Alg-MFC 复合膜的厚度明显高于 Alg-CNC 复合膜和 Alg-CNF 复合膜,这可能是 MFC 在尺寸上比CNC 和 CNF 大而造成的。随着 CNC、CNF 和 MFC的添加,复合膜的断裂伸长率没有显著性差异,但其拉伸强度均呈现了先增大后减小的趋势。纯海藻酸钠膜蒸煮前的拉伸强度为 0.60MPa,而当 CNC 和CNF 添加量为 1.5%时,其拉伸强度分别增加到1.16MPa 和 1

32、.09MPa。当 MFC 添加量达到 1.0%时复合膜的拉伸强度增加到 0.98MPa。相较于薄膜蒸煮前,蒸煮后其拉伸强度升高,断裂伸长率降低,这主要是热处理过程中薄膜中水分含量的降低使其形成了较致密的结构,从而提高了其拉伸强度,降低了其断裂伸长率。当 CNC 和 CNF 添加量为 1.5%、MFC 为 1%时,薄膜蒸煮后的拉伸强度由 1.01MPa分别增加到 2.02MPa、1.93MPa 和 1.63MPa。添加 3种纤维素均能提高海藻酸钠膜的机械性能,这可能是因为湿态复合膜中更多的氢键使其拉伸强度增加12。当纤维素含量较高时,部分纤维素会在薄膜中发生团聚导致其拉伸强度降低。3 种纤维素提

33、升海藻酸钠膜机械性能的效果不同,这可能是由于填料和聚合物基质之间的作用力不同8。由于 CNC 具有较大的比表面积,大量游离羟基与海藻酸钠基质相互作用形成氢键,所以在添加量相同时,添加 CNC 比添加 CNF 或MFC 更能提高海藻酸钠膜的机械性能。(a)Alg-CNC 复合膜 (b)Alg-CNF 复合膜 (c)Alg-MFC 复合膜 图 3 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜蒸煮前后的应力-应变曲线 Fig.3 Stress-strain curves of sodium alginate films with cellulose of different sizes added before

34、and after cooking 2.2.2 傅里叶变换红外光谱 薄膜的傅里叶变换红外光谱如图 4 所示。纯海藻酸钠膜中 32003600cm-1处为 OH 的伸缩振动峰22,1603cm-1和 1412cm-1处分别为非对称和对称 COO的伸缩振动峰,2923cm-1处为对称和非对称 CH 的伸缩振动峰23。1023cm-1处为 CO 的伸缩振动峰。添加纤维素后,峰的强度和位置发生了变化。随着 3 种纤维素含量的增加,3269.02cm-1处 14 天津科技大学学报 第 38 卷 第 4 期 OH 的伸缩振动峰均向小波数方向发生了红移。OH 带的强度和宽度(32003600cm-1)都增强

35、了,表明纤维素和海藻酸钠存在明显的相互作用导致氢键增加24。图 4 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜的红外光谱图Fig.4 FTIR spectra of alginate membranes with differentsizes of added cellulose 2.2.3 微观结构 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜断面的扫描电子显微镜图如图 5 所示。由图 5 可见:纯海藻酸钠膜断面致密均匀、光滑平整,添加纤维素后,复合膜的微观形貌发生了明显变化。当纤维素添加量为1.5%时,Alg-CNC 复合膜断面仍然致密均匀,Alg-CNF 复合膜断面出现了少量的微条纹,结构比较致密,Alg-MFC

36、 复合膜断面出现了明显的条状褶皱。Alg-CNC 复合膜、Alg-CNF 复合膜及 Alg-MFC 复合膜之间的形态差异主要归因于纤维素的结构、尺寸、表面积以及与海藻酸钠基质的相容性25。Alg-CNC复合膜的截面致密均匀,类似于纯海藻酸钠膜,这可能是因为小尺寸的 CNC 在海藻酸钠膜中可以均匀分散,与海藻酸钠基质相容性好,从而形成了均匀致密的结构26。当纤维素添加量为 3%时,所有复合膜断面都出现了褶皱和孔隙,其中添加 3%CNC 的复合膜断面出现了少量的条纹和孔隙,添加 3%CNF 的复合膜断面出现了较多的条纹褶皱和孔隙,添加 3%MFC 的复合膜断面出现了大量的条状褶皱和孔隙。这主要是由

37、于过量的纤维素在成膜过程中,其自身分子会形成更多的氢键而团聚在一起。(a)Alg(b)Alg-CNC 1.5%(c)Alg-CNC 3.0%(d)Alg-CNF 1.5%(e)Alg-CNF 3.0%(f)Alg-MFC 1.5%(g)Alg-MFC 3.0%图 5 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜的断面扫描电子显微镜图 Fig.5 Cross section scanning electron microscopy of alginate membrane with different sizes of added cellulose 2.2.4 不透明度 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜的不透

38、明度如图 6 所示。在 600nm 波长下,纯海藻酸钠膜的透明度最高,随着纤维素含量的增加,薄膜的不透明度逐渐升高,这是由于添加的纤维素阻碍了光通过聚合物基体的通道。与 CNF、MFC 相比,CNC 的尺寸较小,因此 Alg-CNC 复合膜中光通道受到的阻碍较 少23,即 Alg-CNC 复合膜的不透明度明显低于 Alg-MFC 复合膜的。与纯海藻酸钠膜相比,尽管复合膜的透明度均有所降低,但添加量较少时复合膜仍然足够透明,可用于食品包装。2023 年 8 月 曲 薇,等:添加纤维素提升湿态海藻酸钠膜性能的研究 15 图 6 添加不同尺寸纤维素的海藻酸钠膜的不透明度 Fig.6 Opacity

39、of alginate films with different sizes ofadded cellulose 3 结 语 以棉短绒为原料,制备了 CNC、CNF 和 MFC,并以不同浓度将其与海藻酸钠共混制备湿态海藻酸钠膜,评价了纤维素的种类、尺寸对湿态海藻酸钠膜的机械性能、光学性能和微观结构的影响。结果表明:CNC 和 CNF 均为纳米级纤维素,CNC 宽度为(26.864.59)nm,长径比小于 10,CNF 宽度为(34.455.63)nm,长径比大于 50;MFC 为微米级纤维素,宽度为(1.430.96)m,长径比大于 100。当CNC 和 CNF 添加量达到 1.5%、MFC

40、添加量达到1%时均能显著提高湿态膜的机械性能,其中拉伸强度由 0.60MPa 分别增加到 1.16MPa、1.09MPa 和0.98MPa。扫描电子显微镜和红外光谱仪分析结果表明,添加 1.5%CNC 制得的复合膜结构更加致密均匀,各成分协同性良好。采用上述 3 种纤维素与海藻酸钠共混均能提高膜的机械性能,本研究为海藻酸钠纤维素复合膜在共挤香肠中的应用提供了参考。参考文献:1 HARPER B A,BARBUT S,SMITH A,et al.Mechanical and microstructural properties of“wet”alginate and composite film

41、s containing various carbohydratesJ.Journal of food science,2015,80(1):84-92.2 ERTESVG H,VALLA S.Biosynthesis and applications of alginatesJ.Polymer degradation and stability,1998,59(1/2/3):85-91.3 HARPER B A,BARBUT S,LIM L T,et al.Effect of various gelling cations on the physical properties of“wet”

42、alginate filmsJ.Journal of food science,2014,79(4):562-567.4 HARPER B A,BARBUT S,LIM L T,et al.Character-ization of“wet”alginate and composite films containing gelatin,whey or soy proteinJ.Food research inter-national,2013,52(2):452-459.5 HILBIG J,HARTLIEB K,GIBIS M,et al.Rheological and mechanical

43、properties of alginate gels and films con-taining different chelatorsJ.Food hydrocolloids,2020,101:105487.6 COMAPOSADA J,MARCOS B,BOU R,et al.Influ-ence of surfactants and proteins on the properties of wet edible calcium alginate meat coatingsJ.Food research international,2018,108:539-550.7 ZHANG L,

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46、08934.10 SIRVIO J A,KOLEHMAINEN A,LIIMATAINEN H,et al.Biocomposite cellulose-alginate films:promising packaging materialsJ.Food chemistry,2014,151:343-351.11 WANG Q,ZHANG G,ZHANG L,et al.Mechanical properties and water absorption of alginate/hydroxypro-pyl methyl cellulose blend membranes with semi-

47、interpenetrating networkJ.Fibers and polymers,2020,21(7):1403-1410.12 HUQ T,SALMIERI S,KHAN A,et al.Nanocrystalline cellulose(NCC)reinforced alginate based biodegradable nanocomposite filmJ.Carbohydrate polymers,2012,90(4):1757-1763.13 DEEPA B,ABRAHAM E,POTHAN L A,et al.Bio-degradable nanocomposite

48、films based on sodium alginate and cellulose nanofibrilsJ.Materials,2016,9(1):50.14 SHAHABI-GHAFARROKHI I,KHODAIYAN F,MOUSAVI M,et al.Preparation and characterization of nanocellulose from beer industrial residues using acid (下转第 47 页)2023 年 8 月 黄紫彤,等:基于改进 U-Net 的电子换向器表面缺陷分割方法 47 training and genera

49、tive adversarial networkJ.Optics and lasers in engineering,2019,122:294-302.8 OLEARY J,SAWLANI K,MESBAH A.Deep learning for classification of the chemical composition of particle defects on semiconductor wafersJ.IEEE Transactions on semiconductor manufacturing,2020,33(1):72-85.9 郝华颖,赵昆,苏攀,等.一种基于改进 R

50、esU-Net 的角膜神经分割算法J.计算机工程,2021,47(1):217-223.10 黄林江.面向产品在线质检的图像拼接与柱面缺陷检测方法研究D.武汉:华中科技大学,2017.11 郝雪桐.基于机器视觉的换向器柱面缺陷在线检测方法研究D.武汉:华中科技大学,2019.12 BOI J,TABERNIK D,SKOAJ D.Mixed supervi-sion for surface-defect detection:from weakly to fully supervised learningJ.Computers in industry,2021,129:103459.13 ARS

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