水溶性可食酸碱指示膜的初步研究

高泽宇，杜无盐，李倩倩，詹 瑶

（1. 天津市第四中学，天津 300222；2. 天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457；3. 圣马特奥社区学院，美国 加州 94402）

0 引言

食物的酸碱性是表征其品质的重要指标之一，目前广泛采用的是以百里酚蓝、甲基橙、中性红、苯酚红等对pH 值敏感的染料制备的化学指示剂，然而这些化学指示剂在与食物接触显色的同时，对食物本身造成了一定程度的污染[1]。

试验以可食性食品原料作为载体，采用紫桑葚粉为原料，利用其自身天然呈色成分在不同酸碱环境中的颜色变化，直接将其作为可食性食物酸碱变化标志物，利用天然食物在不同pH 值范围下的变色效果，将其作为酸碱指示剂，与明胶、普鲁兰多糖等水溶性食品胶共同混合制备出易溶于水的可食性变色膜，当其与食品接触时会根据其酸碱程度而发生相应的颜色变化，在不改变食物及变色膜可食性的前提下，实现对食品酸碱程度的表征[2]。

1 材料与方法

1.1 材料

紫桑葚粉、明胶、海藻糖、普鲁兰多糖、甘油，均为市售、食品级。

1.2 仪器及设备

HH-S4 型恒温水浴锅，郑州长城科工贸有限公司产品；GZX-9240MBE 型鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品；FE20K 型梅特勒pH 计，瑞士梅特勒-托利多集团产品。

1.3 试验过程和评价方法

1.3.1 普鲁兰多糖-海藻糖-甘油-明胶可食膜的制备

将明胶按照一定的浓度溶解在60 ℃的蒸馏水中，进行5 min 的磁力搅拌后备用。将一定量的普鲁兰多糖和海藻糖分别在25 ℃的热水中进行充分溶解后，与明胶溶液混合均匀后，冷却至25 ℃，再向其中添加甘油，进行为期5 min 的磁力搅拌。取50 mL 样品溶液，将其于聚丙乙烯培养皿中均匀倾倒，于60 ℃烘箱中放置8～10 h 成膜。

1.3.2 呈色原料的选择和评价[3]

称取适量紫桑葚粉配成质量分数为0.15%的水溶液，用盐酸和氢氧化钠调整pH 值，采用色差仪测定样品的L*值，a*值，b*值，对其在自然光下进行拍照并比对颜色变化，选择在不同pH 值范围下颜色变化最为明显的原料，用以表征食品的酸碱程度。

1.3.3 质构的评价

对可食膜质构进行感官评价，通过计算得出可食膜性质的综合指标。

感官评价指标计算规则见表1。

表1 感官评价指标计算规则

结合试验要求，设计质构综合指标的计算公式，公式（1） 所示：

1.3.4 溶解性的评价

取剪裁成1.5 cm×1.5 cm 规格的可食膜样品，置于盛满70 ℃水的烧杯中，可以发现可食膜先收缩然后呈很多细小的颗粒状分散于水中，一段时间后阳光下观察水中颗粒状消失为试验溶水时间的终点，记录样品的溶解时间。

溶解性综合评分换算规则见表2。

表2 溶解性综合评分换算规则

1.3.5 综合性质的计算

根据质构综合指标和溶解时间的测定结果，按照公式（2） 的方法，计算出可食膜性质的综合指标。

2 结果与讨论

2.1 普鲁兰多糖添加量对水溶性可食膜品质的影响

配制不同质量分数的可食膜样品，其中基础配方中明胶添加量5%，甘油添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，对不同普鲁兰多糖添加量的样品可食膜的各项指标进行评价。

普鲁兰多糖添加量对可食膜品质影响见表3。

表3 普鲁兰多糖添加量对可食膜品质影响

由表3 可知，综合柔韧性、脆性、黏性得出感官评价综合指标可以得出结论：添加普鲁兰多糖，对其成膜的质构综合指标有着显著提升，特别是对于柔韧性和脆性更为明显。由此可以证明，添加普鲁兰多糖可以有效改善可食膜的质构。通过观察质构综合指标，普鲁兰多糖在添加量为2.5%左右和7.5%左右时是最适宜的。综合考虑质构综合指标和产品总体成本的控制，2.5%左右的添加量较合适，柔韧性达到5 分，脆性达到5 分，黏性达到8 分，溶解评价为9 分。

2.2 呈色原料的选择和评价

按照1.3.2 所述的方法，研究对比玫瑰花粉、绿茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下其色差变化。

玫瑰花粉、绿茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下色差及颜色变化见图1。

试验数据及结果显示，相比玫瑰花粉和绿茶粉，采用桑葚为原料能够有效达到在不同pH 值下明显变色的目的，故后期的试验，以桑葚粉作为可食pH 值酸碱指示剂。

2.3 水溶性可食酸碱指示膜的研究

根据前期试验结果，选取桑葚粉作为可食酸碱指示膜的显色材质，研究0.02%的桑葚粉加入普鲁兰多糖-海藻糖-甘油-明胶可食膜中，其溶胶不同pH 值范围下的呈色效果。

添加0.02%桑葚粉的可溶性胶在不同pH 值范围下的呈色效果见图2。

试验表明，0.02%的桑葚粉在不同的pH 值范围下具有较为明显的显色辨识效果，因此选择以0.2%的桑葚粉作为可食显色指示剂应用于前期所确定的水溶膜中，制备水溶性可食酸碱指示膜。

图1 玫瑰花粉、绿茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下色差及颜色变化

按照2.1 所确定的水溶性可食膜配方，即甘油添加量2.5%，普鲁兰多糖添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，添加以0.02%的桑葚粉作为可食显色指示剂，制备出水溶性可食显色膜。

不同pH 值的水溶性可食显色膜实物见图3。

将水溶性可食显色膜放入不同pH 值的水溶液中，其融化后溶液的显色情况如图4 所示。

水溶性可食显色膜在不同pH 值的水溶液显色照片见图4。

由图4 可知，试验研究的水溶性可食显色膜在不同pH 值的水溶液中溶化后能够通过其颜色的变化达到表征其酸碱程度的效果，验证了试验的可行性。

3 结论

通过对比不同添加量普鲁兰多糖对可食膜柔韧性、脆性、黏性等质构指标和溶解时间等指标，得出添加2.5%普鲁兰多糖可以有效改善可食膜的质构，继而确定水溶性可食膜的配方为明胶添加量5%，甘油添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，普鲁兰多糖添加量2.5%。通过对比分析紫桑葚粉在不同pH 值下色差及颜色变化，确定采用0.02%的桑葚粉加入普鲁兰多糖-海藻糖-甘油-明胶可食膜中，经试验验证，水溶性可食显色膜在不同pH 值的水溶液中溶化后能够通过其颜色的变化达到表征其酸碱程度的效果，验证了试验的可行性，为进一步深入研究水溶性可食酸碱指示膜奠定了基础。

图2 添加0.02%桑葚粉的可溶性胶在不同pH 值范围下的呈色效果

图3 不同pH 值的水溶性可食显色膜实物

图4 水溶性可食显色膜在不同pH 值的水溶液显色照片