可食性復(fù)合蛋白成膜條件研究

蔡花真 徐艷艷 李夢琴 閆曉麗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

可食性復(fù)合蛋白成膜條件研究

蔡花真 徐艷艷 李夢琴 閆曉麗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

研究大豆分離蛋白和玉米醇溶蛋白復(fù)合膜的制備，分析甘油添加量、pH值、水浴溫度和水浴時間對可食性復(fù)合蛋白膜拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和透光率的影響，通過正交試驗(yàn)以綜合平衡法分析確定了大豆分離蛋白和玉米醇溶蛋白復(fù)合膜的優(yōu)化制備條件：甘油添加量0.20mL/g，pH 8，水浴溫度80℃，水浴時間50min。

大豆分離蛋白；玉米醇溶蛋白；可食性膜；綜合性能

可食性包裝是順應(yīng)人們對食品包裝的方便化和無公害化而迅速發(fā)展起來的新型食品包裝，它既能對食品起保護(hù)作用，又能防止因拋棄包裝袋而形成的環(huán)境污染。可食性包裝膜（edible packaging films，簡稱 EPF）是以天然可食性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)，多糖，脂類）為原料，通過不同分子間互相作用而形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜［1～2］。但是，至今尚無工業(yè)化生產(chǎn)，目前國內(nèi)外可食性包裝膜的研究已經(jīng)從單一基料逐步轉(zhuǎn)向復(fù)合基料包裝膜及對可食性包裝膜改性的研究上［3］，成膜材料的選擇、成膜工藝及膜性能的提高等是目前亟待解決的問題。為此本試驗(yàn)以玉米醇溶蛋白和大豆分離蛋白為基料，制備可食性復(fù)合膜，優(yōu)化了制備條件，為以后的改性研究及可食性復(fù)合膜的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米醇溶蛋白：實(shí)驗(yàn)室自制；

大豆分離蛋白：蛋白質(zhì)含量95.1%，美國杜邦公司；

鹽酸、氫氧化鈉、甘油、無水乙醇：均為市售分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫磁力攪拌器：HG－5，常州國華電器有限公司；

鼓風(fēng)干燥箱：101型，天津市泰斯特儀器有限公司；

分光光度計(jì)：722S，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)：LDZ－01，濟(jì)南東方實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可食性膜的制備 按1∶7（m∶m）的比例稱取大豆分離蛋白和玉米醇溶蛋白，混合均勻后以料液比為1∶10（m∶V）［4］溶于70%乙醇溶液中，用 HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH值，按照一定比例加入甘油，在恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻后于一定水浴溫度下反應(yīng)，消泡，取一定體積的上清液在不銹鋼盤中倒膜，60℃下干燥17～18h，取出后放入相對濕度（RH）70%，30℃程控人工氣候箱中回軟15min，揭膜，室溫下平衡24h后將膜裁成100mm×20mm矩形后對膜的性能進(jìn)行測定。

1.3.2 膜性能的測定方法

（1）膜厚度：選取平整均勻的膜用螺旋測微器在膜上對稱稱取4個點(diǎn)測膜厚度，取其平均值。在取膜過程中將膜的厚度控制在（0.05±0.002）mm范圍內(nèi)［5］。

（2）拉伸強(qiáng)度 （TS）和斷裂伸長率（E）：將裁好的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)上做抗拉試驗(yàn)，每個試驗(yàn)做3個平行樣品，取算術(shù)平均數(shù)［5］。

（3）透明度：將待測樣品切成矩形（10mm×50mm），貼于比色皿表面，在460nm下測定透光率，以透光率大小間接表示膜透明度［6］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對膜性能的影響

2.1.1 pH對膜性能的影響 分別在水浴溫度80℃，水浴時間30min，甘油添加量0.15mL/g復(fù)合蛋白的條件下制膜，考察不同的pH 值（7，8，9，10，11）對膜 TS、E和透光率的影響。結(jié)果顯示，pH為9時TS、E都最大，小于或大于9時TS、E均降低。而pH值對膜透光率影響不顯著。試驗(yàn)結(jié)果以TS、E和透光率越大越好，綜合考慮pH取9最適宜。

2.1.2 水浴溫度對膜性能的影響 在pH 9，水浴時間30min，甘油添加量0.15mL/g復(fù)合蛋白的條件下制膜，考察不同的水浴溫度（50，60，70，80，90℃）對膜TS、E和透光率的影響。結(jié)果顯示隨著水浴溫度的升高，TS呈先上升后下降的趨勢，而E則呈上升趨勢。膜的透光率呈先上升后下降的趨勢。試驗(yàn)結(jié)果以TS、E、透光率越大越好，綜合分析，溫度為70℃和80℃時膜性能都很好，且相差不大，但70℃能耗少，成本低，綜合考慮，水浴溫度取70℃最合適。

2.1.3 水浴時間對膜性能的影響 分別在pH 9，水浴溫度70℃，甘油添加量0.15mL/g復(fù)合蛋白的條件下制膜，考察不同的水浴時間（10，30，50，70，90min）對膜TS、E和透光率的影響。結(jié)果顯示，隨著水浴時間的增長，TS、E均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。隨著水浴時間的增長，透光率先上升后呈平緩下降的趨勢。試驗(yàn)結(jié)果以TS、E、透光率越大越好，水浴時間為50min時膜的綜合性能最好，故水浴時間選為50 min。

2.1.4 甘油添加量對膜性能的影響 分別在pH 9，水浴溫度70℃，水浴時間50min條件下，考察不同甘油添加量（0.05，0.10，0.15，0.20，0.25mL/g）對膜TS、E和透光率的影響，結(jié)果顯示，隨著甘油添加量的增加，TS呈下降趨勢，E呈上升趨勢。隨著甘油添加量的增加，透光率呈下降趨勢。綜合考慮當(dāng)甘油/復(fù)合蛋白為0.15mL/g時，膜的綜合性能最好。

2.2 復(fù)合蛋白膜制備條件優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以pH、水浴溫度、水浴時間、甘油添加量為考察因子，TS、E和透光率為評價指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，優(yōu)化復(fù)合蛋白膜的制備工藝。正交試驗(yàn)的因素水平見表1，試驗(yàn)結(jié)果及分析見表2。

表1 L9（34）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 1 Table of orthogonal test design

表2 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of L9（34）orthogonal test

根據(jù)表2各指標(biāo)的k1，k2，k3確定出因素對各指標(biāo)影響的主次順序和各指標(biāo)的最優(yōu)水平組合為：

TS：C＞D＞A＞B；A1B2C2D2

E：A＞C＞D＞B；A3B2C1D2

透光率：B＞C＞A＞D；A3B1C3D3

對因素A而言，其對E的影響大小排第1位，此時取A3最好；其對TS、透光率的影響大小都排第3位，對TS，取A1最好，對透光率，取A3最好。綜合考慮A應(yīng)取A3。

對因素B而言，其對透光率的影響大小排在第1位，此時取B1最好；其對TS、E的影響大小排在第4位，為次要因素，因此B應(yīng)取B1。

對因素C而言，其對TS的影響大小排在第1位，此時取C2最好；其對E和透光率的影響大小均排在第2位，對E，C取C1最好；對透光率，C取C3最好。對TS而言，當(dāng)C取C2時比取C1時大了4.83%，而對E，C取C1時比取C2時大了55.18%，兩者相比，C取C1較好。同理，對透光率，C取C3時比C1大了22.31%，而對E，C取C1時比C3大了6.94%，所以C1與C3相比，取C3較合適。故綜合考慮，C應(yīng)取C3。

對因素D而言，其對TS的影響大小排在第2位，此時取D2最好，其對E的影響大小排在第3位，此時取D2最好，其對透光率的影響為次要因素可忽略。綜合考慮應(yīng)取D2。

以綜合平衡法分析［7］，較優(yōu)條件為A3B1C3D2，即甘油添加量0.20mL/g復(fù)合蛋白，pH 8，80℃下水浴50min。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在正交試驗(yàn)優(yōu)化出的條件下重復(fù)試驗(yàn)3次，測得膜的TS平均值為5.89MPa，E平均值為6.01%，透光率平均值為44.7，此膜綜合性能最佳，證明該制膜工藝參數(shù)合理可行。

1 姚曉敏，孫向軍，盧杰.可食性玉米醇溶蛋白成膜工藝的研究［J］.食品工業(yè)科技，2002，23（1）：20～23.

2 唐偉強(qiáng)，王飛.熱收縮膜收縮溫度的自適應(yīng)模糊控制研究［J］.食品與機(jī)械，2009，25（5）：101～105.

3 楊君.可食性膜及其研究進(jìn)展［J］.廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，17（2）：77～81.

4 李夢琴，安曉瓊，張劍，等.復(fù)合膜制備工藝優(yōu)化研究［J］.糧油食品，2007（12）：36～40.

5 安曉瓊.谷阮粉－大豆分離蛋白復(fù)合型可食性膜的改性研究［D］.鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

6 羅麗娟，熊鍵.大豆分離蛋白最佳成膜條件研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2007，23（12）：12～16.

7 林松毅，劉靜波，劉瑜，等.利用二次回歸正交組合設(shè)計(jì)法構(gòu)建卵黃高磷蛋白磷酸肽提取工藝數(shù)學(xué)模型的研究［J］.食品與機(jī)械，2008，24（4）：11～16.

Study on the film－forming conditions of edible composite protein

CAI Hua－zhen XU Yan－yan LI Meng－qinYANX iao－li

（College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan450002，China）

The edible composite protein films was made from isolated soy protein and zein protein.Studied the influence on the TS，E and transmittance by glycerol，pH，bath temperature and bath time.Then the composite protein film－forming process was optimized by orthogonal test method and the best film－forming conditions was：the glycerol addition level is 0.20mL/g，and the pH is 8，and the water bath temperature is 80 ℃ and the water bath time of 50min.

isolated soy protein；zein protein；edible films；comprehensive performance

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.032

河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（編號：2010A550008）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目

蔡花真（1966－），女，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士。E－mail：chz1128＠126.com

李夢琴

2010－06－18