可食性复合蛋白成膜条件研究

蔡花真 徐艳艳 李梦琴 闫晓丽

（河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002）

可食性复合蛋白成膜条件研究

蔡花真 徐艳艳 李梦琴 闫晓丽

（河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002）

研究大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白复合膜的制备，分析甘油添加量、pH值、水浴温度和水浴时间对可食性复合蛋白膜拉伸强度、断裂伸长率和透光率的影响，通过正交试验以综合平衡法分析确定了大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白复合膜的优化制备条件：甘油添加量0.20mL/g，pH 8，水浴温度80℃，水浴时间50min。

大豆分离蛋白；玉米醇溶蛋白；可食性膜；综合性能

可食性包装是顺应人们对食品包装的方便化和无公害化而迅速发展起来的新型食品包装，它既能对食品起保护作用，又能防止因抛弃包装袋而形成的环境污染。可食性包装膜（edible packaging films，简称 EPF）是以天然可食性物质（如蛋白质，多糖，脂类）为原料，通过不同分子间互相作用而形成具有网络结构的薄膜［1～2］。但是，至今尚无工业化生产，目前国内外可食性包装膜的研究已经从单一基料逐步转向复合基料包装膜及对可食性包装膜改性的研究上［3］，成膜材料的选择、成膜工艺及膜性能的提高等是目前亟待解决的问题。为此本试验以玉米醇溶蛋白和大豆分离蛋白为基料，制备可食性复合膜，优化了制备条件，为以后的改性研究及可食性复合膜的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米醇溶蛋白：实验室自制；

大豆分离蛋白：蛋白质含量95.1%，美国杜邦公司；

盐酸、氢氧化钠、甘油、无水乙醇：均为市售分析纯。

1.2 仪器与设备

恒温磁力搅拌器：HG－5，常州国华电器有限公司；

鼓风干燥箱：101型，天津市泰斯特仪器有限公司；

分光光度计：722S，上海精密科学仪器有限公司；

电子拉力实验机：LDZ－01，济南东方实验仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可食性膜的制备 按1∶7（m∶m）的比例称取大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白，混合均匀后以料液比为1∶10（m∶V）［4］溶于70%乙醇溶液中，用 HCl或NaOH调节pH值，按照一定比例加入甘油，在恒温磁力搅拌器上搅拌均匀后于一定水浴温度下反应，消泡，取一定体积的上清液在不锈钢盘中倒膜，60℃下干燥17～18h，取出后放入相对湿度（RH）70%，30℃程控人工气候箱中回软15min，揭膜，室温下平衡24h后将膜裁成100mm×20mm矩形后对膜的性能进行测定。

1.3.2 膜性能的测定方法

（1）膜厚度：选取平整均匀的膜用螺旋测微器在膜上对称称取4个点测膜厚度，取其平均值。在取膜过程中将膜的厚度控制在（0.05±0.002）mm范围内［5］。

（2）拉伸强度 （TS）和断裂伸长率（E）：将裁好的标准试样，在电子拉力实验机上做抗拉试验，每个试验做3个平行样品，取算术平均数［5］。

（3）透明度：将待测样品切成矩形（10mm×50mm），贴于比色皿表面，在460nm下测定透光率，以透光率大小间接表示膜透明度［6］。

2 结果与分析

2.1 不同因素对膜性能的影响

2.1.1 pH对膜性能的影响 分别在水浴温度80℃，水浴时间30min，甘油添加量0.15mL/g复合蛋白的条件下制膜，考察不同的pH 值（7，8，9，10，11）对膜 TS、E和透光率的影响。结果显示，pH为9时TS、E都最大，小于或大于9时TS、E均降低。而pH值对膜透光率影响不显著。试验结果以TS、E和透光率越大越好，综合考虑pH取9最适宜。

2.1.2 水浴温度对膜性能的影响 在pH 9，水浴时间30min，甘油添加量0.15mL/g复合蛋白的条件下制膜，考察不同的水浴温度（50，60，70，80，90℃）对膜TS、E和透光率的影响。结果显示随着水浴温度的升高，TS呈先上升后下降的趋势，而E则呈上升趋势。膜的透光率呈先上升后下降的趋势。试验结果以TS、E、透光率越大越好，综合分析，温度为70℃和80℃时膜性能都很好，且相差不大，但70℃能耗少，成本低，综合考虑，水浴温度取70℃最合适。

2.1.3 水浴时间对膜性能的影响 分别在pH 9，水浴温度70℃，甘油添加量0.15mL/g复合蛋白的条件下制膜，考察不同的水浴时间（10，30，50，70，90min）对膜TS、E和透光率的影响。结果显示，随着水浴时间的增长，TS、E均呈现先上升后下降的趋势。随着水浴时间的增长，透光率先上升后呈平缓下降的趋势。试验结果以TS、E、透光率越大越好，水浴时间为50min时膜的综合性能最好，故水浴时间选为50 min。

2.1.4 甘油添加量对膜性能的影响 分别在pH 9，水浴温度70℃，水浴时间50min条件下，考察不同甘油添加量（0.05，0.10，0.15，0.20，0.25mL/g）对膜TS、E和透光率的影响，结果显示，随着甘油添加量的增加，TS呈下降趋势，E呈上升趋势。随着甘油添加量的增加，透光率呈下降趋势。综合考虑当甘油/复合蛋白为0.15mL/g时，膜的综合性能最好。

2.2 复合蛋白膜制备条件优化

在单因素试验的基础上，以pH、水浴温度、水浴时间、甘油添加量为考察因子，TS、E和透光率为评价指标，设计L9（34）正交试验，优化复合蛋白膜的制备工艺。正交试验的因素水平见表1，试验结果及分析见表2。

表1 L9（34）正交实验设计表Table 1 Table of orthogonal test design

表2 L9（34）正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of L9（34）orthogonal test

根据表2各指标的k1，k2，k3确定出因素对各指标影响的主次顺序和各指标的最优水平组合为：

TS：C＞D＞A＞B；A1B2C2D2

E：A＞C＞D＞B；A3B2C1D2

透光率：B＞C＞A＞D；A3B1C3D3

对因素A而言，其对E的影响大小排第1位，此时取A3最好；其对TS、透光率的影响大小都排第3位，对TS，取A1最好，对透光率，取A3最好。综合考虑A应取A3。

对因素B而言，其对透光率的影响大小排在第1位，此时取B1最好；其对TS、E的影响大小排在第4位，为次要因素，因此B应取B1。

对因素C而言，其对TS的影响大小排在第1位，此时取C2最好；其对E和透光率的影响大小均排在第2位，对E，C取C1最好；对透光率，C取C3最好。对TS而言，当C取C2时比取C1时大了4.83%，而对E，C取C1时比取C2时大了55.18%，两者相比，C取C1较好。同理，对透光率，C取C3时比C1大了22.31%，而对E，C取C1时比C3大了6.94%，所以C1与C3相比，取C3较合适。故综合考虑，C应取C3。

对因素D而言，其对TS的影响大小排在第2位，此时取D2最好，其对E的影响大小排在第3位，此时取D2最好，其对透光率的影响为次要因素可忽略。综合考虑应取D2。

以综合平衡法分析［7］，较优条件为A3B1C3D2，即甘油添加量0.20mL/g复合蛋白，pH 8，80℃下水浴50min。

2.3 验证实验

在正交试验优化出的条件下重复试验3次，测得膜的TS平均值为5.89MPa，E平均值为6.01%，透光率平均值为44.7，此膜综合性能最佳，证明该制膜工艺参数合理可行。

1 姚晓敏，孙向军，卢杰.可食性玉米醇溶蛋白成膜工艺的研究［J］.食品工业科技，2002，23（1）：20～23.

2 唐伟强，王飞.热收缩膜收缩温度的自适应模糊控制研究［J］.食品与机械，2009，25（5）：101～105.

3 杨君.可食性膜及其研究进展［J］.广东农工商职业技术学院学报，2001，17（2）：77～81.

4 李梦琴，安晓琼，张剑，等.复合膜制备工艺优化研究［J］.粮油食品，2007（12）：36～40.

5 安晓琼.谷阮粉－大豆分离蛋白复合型可食性膜的改性研究［D］.郑州：河南农业大学，2007.

6 罗丽娟，熊键.大豆分离蛋白最佳成膜条件研究［J］.现代食品科技，2007，23（12）：12～16.

7 林松毅，刘静波，刘瑜，等.利用二次回归正交组合设计法构建卵黄高磷蛋白磷酸肽提取工艺数学模型的研究［J］.食品与机械，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

河南省教育厅自然科学研究计划项目（编号：2010A550008）；河南农业大学重点学科资助项目

蔡花真（1966－），女，河南农业大学在读硕士。E－mail：chz1128＠126.com

李梦琴

2010－06－18