調(diào)味品可食性內(nèi)包裝膜制備研究進展

徐忠，高陽，王友健，陳曉明，馮欣寧，王艷

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱 150076)

食品包裝在食品生產(chǎn)和流通中占據(jù)著重要的地位，但是帶給人們效益和方便的同時，也存在包裝廢棄物造成的環(huán)境污染問題，因此，近年來國內(nèi)外開展了可食性包裝膜制備和應(yīng)用的研究[1-3]，可食性包裝膜具有綠色環(huán)保、安全和生物可降解等特點，其通過阻氧、阻濕和防止溶質(zhì)遷移等性能來保證食品質(zhì)量，以延長食品的貨架期[4]。可食性內(nèi)包裝膜主要是以生物大分子材料為基料制備，具有一定的機械強度及較小的油、氧氣和水透過率，以防止調(diào)味料汁液或油滲漏，調(diào)味料受潮霉變及受外界細菌感染，此外還具有一定的水溶性，食用方便[5]。隨著我國方便食品加工業(yè)的快速發(fā)展，未來可食性內(nèi)包裝膜在調(diào)味品中的應(yīng)用也會逐漸增加，本文總結(jié)了近10年來調(diào)味品可食性內(nèi)包裝膜制備及應(yīng)用研究情況，為可食性內(nèi)包裝膜在調(diào)味品中的進一步應(yīng)用提供了理論參考。

1 小麥面筋蛋白、乳清蛋白可食膜研究

小麥面筋蛋白是小麥粉中的一種疏水蛋白，含有醇溶蛋白和谷蛋白，是由多肽分子組合而成的球形蛋白質(zhì)，面筋蛋白的粘聚性促進了薄膜的形成，顯示出了良好的成膜能力，可用于可食膜的制備[6]。乳清蛋白制備可食膜時還可以通過摻入活性化合物以抑制或延緩食物的自然降解，并且在較低相對濕度下具有精確的力學(xué)性能和良好的氣體阻隔性能[7]。

叢旭等[8]采用小麥面筋蛋白為成膜基料來制備方便面調(diào)料包的可食性內(nèi)包裝膜，以小麥面筋蛋白可食膜的氧氣透過率和抗拉強度為產(chǎn)品指標，研究表明：在甘油3 mL、pH 11.4、蛋白添加量10.7%、乙醇體積分數(shù)57%、反應(yīng)溫度80 ℃、攪拌時間30 min、超聲頻率16 kHz、超聲時間15 min、烘干溫度60 ℃、烘干時間2.5 h的條件下，小麥面筋蛋白可食膜的氧氣透過率為20.74 meq/kg，抗拉強度為12.98 MPa。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)和熱重分析儀(TG)對小麥面筋蛋白可食膜進行觀察和表征，研究發(fā)現(xiàn)：小麥面筋蛋白可食膜表面平整、光滑，致密性好，熱穩(wěn)定性強。通過模擬方便面調(diào)料包保藏實驗可知：在保藏45天時，油脂的過氧化值為2.23 meq/kg，酸價為0.85 mg/g，沒有超出國家規(guī)定的食用植物油要求(過氧化值≤19.8 meq/kg，酸價≤3 mg/g)，油包表面沒有油脂析出。粉包、蔬菜包的水分含量為3.38%，外觀完整，無破裂，無膨脹，粉料沒有發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，研究結(jié)果為小麥面筋蛋白膜的實際應(yīng)用提供了理論支持。

孫麗娜等[9]采用乳清濃縮蛋白為成膜基料，通過添加羥丙基甲基纖維素和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對方便面調(diào)料包、油包的性能進行改良，研究發(fā)現(xiàn)羥丙基甲基纖維素的添加量和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的交聯(lián)作用對復(fù)合膜性能有一定影響。最終得出最佳的成膜工藝為：乳清濃縮蛋白溶液添加量10%、TG酶添加量6 U/g、羥丙基甲基纖維素添加量25%、甘油添加量1∶2.2 (m/m)，在反應(yīng)溫度35 ℃和相對濕度50%的條件下烘干。在該條件下制備的可食膜的透光率為13.6%，斷裂伸長率為10%，抗拉強度為7.5 MPa，水蒸氣透過率為13×10-11g·m·Pa-1·s-1·m2。因此，從該研究中可得羥丙基甲基纖維素能顯著提高蛋白膜的抗拉強度，降低復(fù)合膜的斷裂伸長率，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能有效改善乳清蛋白-羥丙基甲基纖維素復(fù)合膜的柔韌性。所制備的乳清濃縮蛋白-羥丙基甲基纖維素復(fù)合可食性膜在儲藏12 d期間表觀平整、光滑，沒有裂紋，沒有油浸出，包裝的密封性及膜的柔韌性沒有變化。對包裝樣品的質(zhì)量變化也進行了分析，由于樣品中的水分、二氧化碳、氧氣等物質(zhì)在儲存初期散失，奶茶粉包、調(diào)料包和油包的質(zhì)量損失都是先增大后減小，研究結(jié)果表明乳清蛋白-羥丙基甲基纖維素復(fù)合可食性膜在調(diào)味品包裝中具有一定應(yīng)用潛能。

2 普魯蘭多糖可食膜研究

普魯蘭(Pullulan)是一種胞外微生物多糖，主要由麥芽糖組成，以1，6糖苷鍵相互連接，以淀粉為原料合成。普魯蘭具有較高的水溶性，與其他多糖相比，具有獨特的成膜性能。純的普魯蘭膜是無色的、透明的、無味的、高透水性的，并且表現(xiàn)出較低的油和氧氣滲透性[10,11]。

楊婷婷[12]采用普魯蘭多糖為成膜基料，研究了不同60Co-γ射線輻照劑量及儲藏時間對普魯蘭基可食膜包裝的3種方便面湯料包(油包、粉包、脫水蔬菜包)的性能和3種湯料包細菌總數(shù)、大腸菌群、感官品質(zhì)、理化特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，輻照可有效地殺滅湯料包中的細菌，隨著輻照劑量的增加，湯料包中的含菌量同步下降，而湯料包儲藏50周后仍保持較優(yōu)良的品質(zhì)。最終通過實驗得到粉包和脫水蔬菜包的最優(yōu)成膜工藝：普魯蘭多糖、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉添加量分別為2.4%、0.6%、0.4%，反應(yīng)溫度為25 ℃，反應(yīng)時間為12 h，相對濕度為60%、60Co-γ的輻照劑量為6～8 kGy。而油包的成膜條件為60Co-γ的輻照劑量2 kGy。在此條件下制備的可食性內(nèi)包裝膜的抗拉強度為28 MPa，斷裂伸長率為2%，水蒸氣透過率為2.5×10-12g·m·(m2·s·Pa)-1，氧阻隔性為0.788 g/100 g?？墒承詢?nèi)包裝膜儲藏50周后，普魯蘭基可食膜方便面粉包仍然呈較好的干燥狀態(tài)，水分含量≤4%，無結(jié)塊現(xiàn)象發(fā)生。脫水蔬菜包的水分含量≤8%，無膨脹現(xiàn)象。過氧化值變化率低于0.05%，細菌總數(shù)的滅菌率可達83%，油包的過氧化值為8.6 meq/kg，酸價為0.4 mg/g，所墊濾紙一直未發(fā)現(xiàn)滲油現(xiàn)象，外觀保持正常，這表明普魯蘭基可食膜的阻油性效果很好，因此用普魯蘭可食膜作為方便面湯料的包裝材料具有一定的可行性。

肖茜等[13]采用普魯蘭多糖為主要的成膜基料，以海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉為輔助成膜材料，制備可食性內(nèi)包裝膜。最終通過正交實驗得到最佳成膜工藝為：普魯蘭多糖濃度2.4%、海藻酸鈉濃度0.4%、羧甲基纖維素鈉濃度0.6%、烘干溫度60 ℃、相對濕度53%。在此條件下制得的可食性內(nèi)包裝膜的抗拉強度為75.15 MPa，斷裂伸長率為3.46%，水蒸氣透過率為1.3455×10-12g·m·(m2·s·Pa)-1。除此之外，所制得的薄膜致密，具有較高的抗拉強度，良好的阻氧、阻油性，并且都為水溶性多糖，薄膜符合可食用方便面醬料包裝袋膜材料的需要。

高翔采用普魯蘭多糖為成膜基料，以結(jié)冷膠為輔料來制備方便面調(diào)料包的復(fù)合可食性內(nèi)包裝膜，研究發(fā)現(xiàn)配方中的不同成分對可食膜性能有著不同的影響，最終通過掃描電鏡、差示掃描量熱法、紅外光譜和X-射線衍射的表征方法確定了最優(yōu)的成膜工藝：結(jié)冷膠濃度2.5%、普魯蘭多糖濃度2.0%、共混液中普魯蘭多糖膜液比例45%、甘油添加量0.3%，此時制備出的復(fù)合膜具有最佳阻水、抗水性能，復(fù)合膜的水蒸氣透過率為0.96×10-10g·(m2·s·Pa)-1，水溶性為48.37%，此時復(fù)合膜的抗拉強度為36.78 MPa，斷裂伸長率為14.23%，氧阻隔性為0.589 g/100 g。對其在復(fù)合膜調(diào)料包中的應(yīng)用進行了研究，研究表明調(diào)料包在蒸煮過程中所需時間為30 s，并且在儲藏過程中脫水蔬菜并沒有出現(xiàn)膨脹和變色的現(xiàn)象。

3 豆渣、薯渣可食膜研究

豆渣和馬鈴薯薯渣是豆制品和馬鈴薯淀粉的加工副產(chǎn)物，來源廣泛、成本低，且含有蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、鈣、磷、鐵等多種營養(yǎng)物質(zhì)，豆渣和馬鈴薯薯渣用于制備可食膜可實現(xiàn)固廢物的資源化利用，增加主產(chǎn)品的附加值。

王海燕等[14]采用豆渣為成膜基料來制備方便面調(diào)味品可食性內(nèi)包裝膜，最終通過正交試驗得到可食性內(nèi)包裝膜的最佳成膜配方：CMC濃度3%、海藻酸鈉濃度2%、甘油濃度2%、玉米淀粉3%、豆渣1.25%，此時得到的可食性內(nèi)包裝膜的抗拉強度為9.20 MPa，膜溶解時間為34 s，透光率為21%，耐水時間為47 s。除此之外，所得的可食膜顏色淡黃、柔軟均勻，可保證方便面的衛(wèi)生及營養(yǎng)要求。

卞雪等[15]采用馬鈴薯薯渣為成膜基料，以卡拉膠和海藻酸鈉為成膜劑，甘油為增塑劑，硬脂酸為脂肪類物質(zhì)來制備方便面粉包的可食性內(nèi)包裝膜，以抗拉強度為指標，最終通過單因素實驗及正交實驗確定了馬鈴薯薯渣可食性內(nèi)包裝膜的最佳成膜工藝：卡拉膠2.0%、海藻酸鈉1.5%、硬脂酸1.0%、甘油1 mL，此時制成的可食性內(nèi)包裝膜的抗拉強度可達9.12 MPa，溶解時間為33 s，將可食膜應(yīng)用于方便面調(diào)料包中，實驗發(fā)現(xiàn)可食性內(nèi)包裝膜保存一定時間后，其含水量并無明顯變化，儲藏期在60 d之后，其失重率為1.7%。除此之外，薄膜為乳白色、表面光滑、溶解速度快，且富含膳食纖維，營養(yǎng)價值高，有良好的乳化增稠作用，能使飲品及湯料更加濃郁，而且不會影響其原有的風(fēng)味。

周睿等[16]采用羧甲基馬鈴薯渣為成膜基料，以增塑、增強等改良助劑為輔料，研發(fā)一種新型羧甲基馬鈴薯渣可食性包裝膜，實驗以可食性包裝膜的機械性能、阻隔性能、速溶性能和封合特性等為基準，最終研究得出最佳成膜工藝為：羧甲基馬鈴薯薯渣添加量2.0%、殼聚糖添加量0.2%、海藻酸鈉1.2%、硬脂酸0.2%、甘油1 mL。此時制備出的可食性內(nèi)包裝膜膜厚為90 μm，抗拉強度為7.88 MPa，速溶時間為25 s，水蒸氣透過系數(shù)為0.218 g·m·(m2·s·Pa)-1，氧氣透過系數(shù)為2.011 cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1，透油系數(shù)為0 g·mm·(m2·d)-1，封合強度為0.49×10-3N/m。除此之外，得到的可食性包裝膜質(zhì)地光潔均一、細膩耐折，可用于食品調(diào)味料及粉劑等可食性綠色包裝。

4 羧甲基纖維素可食膜研究

羧甲基纖維素是一種纖維素醚，以熱凝膠的形式可以形成優(yōu)良的薄膜，因此，它在醫(yī)藥和食品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 羧甲基纖維素膜是一種高效的氧、二氧化碳和脂質(zhì)屏障，但是它對水汽傳輸?shù)牡挚沽^差，可以通過在成膜溶液中添加疏水材料，如用脂類來改善可食膜的性質(zhì)，因此也被稱為是一種潛在的脂質(zhì)衍生物[17]。

陳妮娜等[18]采用藕粉和羧甲基纖維素為成膜基料，添加甘油、茶樹油共混來制備藕粉-羧甲基纖維素-茶樹油可食性內(nèi)包裝膜，以可食膜的抗拉強度、斷裂延伸率和水蒸氣透過系數(shù)等膜性能為基準，最終通過單因素和正交試驗得到了最佳成膜工藝：羧甲基纖維素16%、藕粉4%、甘油添加量0.25%、茶樹油添加量0.04%。此時得到的薄膜水蒸氣透過系數(shù)為0.53 g·mm·m-2·d·kPa-1，過氧化值為10.60 meq/kg，抗拉強度為18.22 MPa，斷裂伸長率為13.7%，熱封強度為56.98 N/m，在60 ℃時溶解時間為35 s，該可食膜在60天時，油料包過氧化值為15 meq/kg，仍未見濾紙上有油跡，說明該可食膜具有較好的阻油性，同時也未見料包的封口自然開裂，由此驗證了該膜也具備良好的熱封性能。CMC-藕粉-茶樹油可食膜能滿足綠色、安全、無污染的要求，既保證食品品質(zhì)又不降低包裝效果，今后有望開發(fā)應(yīng)用在方便面、速溶咖啡、速溶麥片、豆奶粉類食品的內(nèi)包裝袋替代傳統(tǒng)塑料膜。

王曉玲[19]以羧甲基纖維素為成膜基料，以甘油為增塑劑，通過添加木薯淀粉作為輔料來制備調(diào)味品可食性復(fù)合膜。以可食膜的性能為基準，最終研究表明：在羧甲基纖維素濃度為2.5%，甘油添加量為38%，倒膜量為1.2 g/cm2，干燥溫度為50 ℃，木薯淀粉的最佳添加量為15%的條件下制備出的可食膜的抗拉強度為13 MPa，斷裂延伸率為45%，水溶性為43%，水蒸氣遷移速率為12 g·m2·h-1。制成的薄膜在30 d內(nèi)，油包的過氧化值為5.6 meq/kg，粉包的含水量為8.28%，醋包的總酸度為3.5%。由此得知，本試驗制備的可食性復(fù)合膜較適用于貯存30 d內(nèi)的食醋和粉包的包裝以及長期的油脂包裝膜。

5 淀粉可食膜研究

淀粉是由馬鈴薯、玉米和木薯等農(nóng)作物深加工得到的產(chǎn)品，具有可獲性強、操作方便、成本低、可再生、易于生物降解等優(yōu)點，近年來，淀粉已被廣泛用作研究可食膜和各類可生物降解薄膜的材料[20,21]。

梅小虎等[22]采用淀粉和醬油渣為主要成膜基料來制備可食膜。實驗以膜拉伸強度為基準，最終得到的最佳成膜工藝為：干燥溫度76 ℃、玉米淀粉質(zhì)量分數(shù)6.5%、醬油渣質(zhì)量分數(shù)1.5%、甘油質(zhì)量分數(shù)27.0%。在此條件下制得的可食膜厚度為0.145 mm，抗拉強度為14.26 MPa，斷裂伸長率為7.82%。實驗研究表明：添加適量醬油渣可以使淀粉膜的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，抗拉強度增大，溶于水，可以進一步研究將其應(yīng)用于可食性內(nèi)包裝袋。

蘇明慧等[23]采用豌豆淀粉為主要成膜基料，以甘油-塑化劑A復(fù)配物為塑化劑，海藻酸鈉為增強組分來制備淀粉可食膜，并對淀粉成膜工藝及條件進行了細致的研究，通過研究實驗，最終采用正交實驗法確定了最佳的成膜工藝：豌豆淀粉添加量11%、甘油-塑化劑A復(fù)配物添加量1.2%、海藻酸鈉添加量0.4%、反應(yīng)溫度95 ℃、在300 r/min下攪拌30 min、烘干溫度50 ℃。在此條件下制備的可食膜在150 ℃封合2 s，封合強度達到20.0 N/mm，其透油率為0，水蒸氣透過率為0.05～0.06 g·m-2·h-1。將可食膜包裝袋分別裝入一定量的方便面粉料、油料和脫水蔬菜及豆奶粉，封口后存放在37 ℃、濕度70%的恒溫恒濕箱中，每隔10 d稱量感官品質(zhì)和過氧化值，研究結(jié)果表明：除粉包外，豌豆淀粉膜用于其他產(chǎn)品包裝時30 d內(nèi)感官評價均較好。包裝后的方便面油料在貯藏過程中過氧化值呈較快的上升趨勢，貯藏10天即從5.36 meq/kg增加到12.35 meq/kg，貯藏20天包裝出現(xiàn)破損。出現(xiàn)的問題可能與該配方豌豆淀粉膜的水蒸氣和氧氣透過率較高有關(guān)，表明豌豆淀粉膜作為粉包和油包的包裝材料仍需進一步改進配方。

韓永生等[24]采用交聯(lián)羥丙基淀粉與水溶性殼聚糖為主要成膜基料，以甘油為增塑劑，通過流延的方法制備可食性膜。最終研究表明：在交聯(lián)羥丙基淀粉糊溶液與水溶性殼聚糖溶液以固液含量比為1∶1共混，硬脂酸-軟脂酸混合物的添加量為1∶1 (質(zhì)量比)，淀粉的糊化溫度為90 ℃，共混攪拌速度為550 r/min，攪拌時間為50 min，相對濕度為65%時所制備的可食膜的最大拉伸強度可達38.15 MPa，比水溶性殼聚糖單一膜提高了33.33%，斷裂伸長率為66.12%，比水溶性殼聚糖單一膜提高了29.14%，透氧系數(shù)和透濕系數(shù)分別為1.76×10-14cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1和1.90×10-12g·m/m2·s·Pa。對可食膜包裝方便面油料、脫水蔬菜、鹽料等進行驗證性實驗，貯藏30天斷裂伸長率為40%，透氧系數(shù)為1.00×10-14cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1，過氧化值為18 meq/kg。

姬娜等[25]采用綠豆淀粉為主要成膜基料，以甘油作為增塑劑，羧甲基纖維素(CMC)作為增強劑來制備可食性內(nèi)包裝膜，并且以可食性膜厚度、抗拉強度、斷裂延伸率、阻水性為指標，最終得到了最佳成膜工藝：綠豆淀粉添加量5 g、甘油添加量2 g、CMC添加量3 g、烘干溫度80 ℃、烘干時間 4 h，在此條件下制備得到淀粉可食膜的抗拉強度為9.51 MPa，斷裂伸長率為114.55%，水滴滲透時間(Ts)為240.98 min/mm。研究表明：由于綠豆淀粉的直鏈淀粉含量高，故綠豆淀粉膜具有較強的抗拉強度和延伸率，可廣泛用于豆粉、調(diào)料粉等粉料的包裝。

6 結(jié)語

綜上所述，可食性內(nèi)包裝膜的制備和在調(diào)味品包裝上的應(yīng)用研究已有較多報道，由于可食性內(nèi)包裝膜的性能受原料種類及工藝條件的影響較大，因此，對于不同的調(diào)味品，根據(jù)調(diào)味品品質(zhì)需求的特點，今后要有針對性地研究專屬的可食性內(nèi)包裝膜，多從可食膜原料的選擇和工藝條件的調(diào)整方面進行研究，深入進行可食性內(nèi)包裝膜制備的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，盡快開展工業(yè)化生產(chǎn)研究，為提高調(diào)味品的品質(zhì)及貯藏和應(yīng)用性能奠定基礎(chǔ)。