不同添加剂对可食性大豆蛋白-海藻酸钠复合膜性能的影响

高惠　李瑜涛　戴晓娟　孙会刚　陈学红

摘 要：为改善大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的性能，分别向其中加入硬脂酸、软脂酸、月桂酸、大蒜素、茶多酚与迷迭香等不同添加剂，测定复合膜的厚度、色度、溶胀度、拉伸强度、透光率、透水汽率与阻氧性等指标，以研究不同添加剂对可食性大豆蛋白-海藻酸钠复合膜性能的影响。结果表明，添加硬脂酸、软脂酸和月桂酸能增强复合膜的交联效果，复合膜吸水后能较好地保持膜的完整性;添加大蒜素、茶多酚和迷迭香的复合膜透明度高，膜的外观性能佳，且添加大蒜素的复合膜阻氧性最佳。通过对复合膜各项性能的综合评定，发现硬脂酸、大蒜素的加入，能综合提高大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的机械性能、阻水性能和阻氧性能，这两类复合膜的综合性能较好。

关键词：大豆蛋白;海藻酸钠;复合膜;添加剂;膜性能

可食性膜可通过涂层的方式在食品表面形成一层薄膜，减少食品表面水分的蒸发，抑制食品的呼吸作用和氧化反应，从而延长食品的货架寿命[1]。大豆蛋白和海藻酸钠是常用的蛋白质、多糖涂膜材料。大豆分离蛋白是从豆粕中提取到的一种蛋白质含量不低于90%的混合物，由于氢键、离子键和疏水键等的作用，使得大豆蛋白具有良好的成膜性能。以大豆分离蛋白为基质制成的蛋白膜，具有良好的机械性能和透气性能，但单独使用时机械性能不如其他食品包装材料[2]。海藻酸钠是从海藻或细菌中提取的一种天然多糖物质，具有良好的溶解性、成膜性和抑菌作用，作为一种安全、环保、天然的食品保鲜剂，已被广泛应用于各类水果、肉类及海产品保鲜领域[3]。本研究拟用大豆蛋白与海藻酸钠制膜，在研究此复合膜成膜性能的基础上，选择几种添加剂加入到此混合膜中，以改善此复合膜的性能。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆分离蛋白，临沂市山松生物制品有限公司;海藻酸钠，天津市大茂化学试剂厂;硬脂酸，天津市天力化学试剂有限公司;软脂酸，成都市科龙化工试剂厂;月桂酸，国药集团化学试剂有限公司;大蒜素，陕西新天域生物科技有限公司;茶多酚，河南三化生物科技有限公司;迷迭香，上海鼎盛食品科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 大豆蛋白-海藻酸钠复合膜（对照膜）的制备

首先配制5%大豆分离蛋白溶液、1%海藻酸钠溶液，将5%大豆分离蛋白溶液和1%海藻酸钠溶液以体积比2∶1混合，加入少量甘油，磁力搅拌30 min，70 ℃恒温水浴40 min，过滤，取等体积的大豆分离蛋白-海藻酸钠溶液均匀涂在干净的玻璃板上，于65 ℃下干燥3 h，即为对照膜，揭膜后测定其性能。

1.2.2 不同添加剂大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的制备

于大豆蛋白-海藻酸钠复合膜溶液中分别加入0.2%硬脂酸、0.75%软脂酸、0.5%月桂酸、0.8%大蒜素、0.4%茶多酚与0.03%迷迭香[4]，其他操作同1.2.1。

1.2.3 膜厚度测定

参照GB/T 6672-2001《塑料薄膜和薄片厚度测定机械測量法》，用千分尺随机测5个点，取平均值。

1.2.4 膜色度测定

采用WF32精密色差仪测定。L*值代表色泽亮度，L*值越大，膜色泽越亮;a*值代表红绿色度值，正a*值表示红度，a*越大，膜色泽越红，负a*值表示绿度，a*绝对值越大，膜色泽越绿;b*值代表黄蓝色度值，正b*值表示黄度，b*值越大，膜越黄。ΔE表示不同膜与对照膜之间的色度差异[5]，计算公式见式（1）。

1.2.5 膜溶胀度测定

将膜样品裁成8 mm×8 mm的正方形，置于105 ℃电热鼓风干燥箱中，干燥2～3 h，得到复合膜的干态质量（Wd），取出膜，室温下浸入蒸馏水中24 h，取出，用滤纸吸干表面水分，称重得到复合膜的湿态质量（Ww）[6]。溶胀度（%）计算公式如式（2）所示。

（2）

1.2.6 膜拉伸强度测定

采用TA-XTPlus质构仪测定膜的拉伸强度。将膜样品裁成15 mm×

50 mm大小。测试前速度10 mm/s，测试速度1.00 mm/s，测试后速度

10 mm/s，初始夹距50 mm，测试距离120 mm，起始力0.05 N。

1.2.7 膜透光率测定

将膜样品裁剪成合适大小，贴在比色皿的内侧。在500 nm测其透光率。

1.2.8 膜透水汽率测定

参考GB1037-1988，选用拟杯子法测定。用复合膜密封盛有一定体积蒸馏水的杯口，置于30 ℃恒温恒湿箱中。每24 h取出称重。膜的透水汽率与水蒸气透过系数WVP呈正相关。WVP计算公式如式（3）所示。

（3）

式（3）中：WVP为水蒸气透过系数，g?mm/h?m2?KPa;q/t为时间t内杯增加的质量，g/h;d为膜厚度，mm;S为膜面积，m2;?P为膜两侧的蒸汽压差，KPa。

1.2.9 膜阻氧性测定

将膜样品裁剪成合适大小，密封在装有大豆油的锥形瓶瓶口处，室温下放置一周，测定瓶内油脂的过氧化值（POV）[7]。瓶内油脂过氧化值越小，膜阻氧性越好。

1.2.10 膜性能综合评定方法

复合膜性能的综合评定参考杨晓波等[8]的方法，评分标准见表1。

在各组试验中，“厚度”“透光率”和“拉伸强度”的最大值计作满分，其他指标的最小值计作满分，其余的数据按照百分比进行折算，得到相应分值。最后计算加入各种添加剂的大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的综合分值。

2 结果与分析

2.1 添加剂对复合膜色度的影响

不同添加剂对大豆蛋白-海藻酸钠复合膜色度的影响结果见表2。

L*值表示膜的色泽亮度，其值越大，膜色泽越亮，月桂酸的加入增加了复合膜的L*值，增加了复合膜的亮度;其他各种添加剂的加入均减小了复合膜的L*值，且其亮度均低于对照膜。对照膜的a*值为负值，色泽为淡淡的绿色，其他添加剂的加入均增加了复合膜的a*值，绿色减少，茶多酚的加入改变了复合膜的红绿色度，复合膜发红。添加剂的加入改变了复合膜的b*值，硬脂酸、大蒜素、茶多酚与迷迭香的加入均使b*值增大，复合膜黄度增加，茶多酚复合膜最黄，其次是迷迭香膜、大蒜素膜、硬脂酸膜，软脂酸与月桂酸的加入降低了复合膜的b*值，黄度减弱，尤其是月桂酸膜。由于各种添加剂的加入改变了复合膜的L*、a*和b*值，从而造成了各种添加剂复合膜与对照膜间的色差，且这种色差由大到小的顺序为茶多酚、软脂酸、迷迭香、大蒜素、月桂酸和硬脂酸。

2.2 添加剂对复合膜其他指标的影响

同添加剂对大豆蛋白-海藻酸钠复合膜其他指标的影响情况见表3。

由表3可知，不同添加剂的加入对大豆蛋白-海藻酸钠复合膜厚度的影响很大，加入大蒜素的复合膜的厚度大于对照膜，其他各种膜的厚度均低于对照膜，且各种膜厚度大小顺序依次为茶多酚、迷迭香、软脂酸、月桂酸与硬脂酸。膜的溶胀度越低，越不容易吸水涨破，说明膜交联效果越好，越能较好地保持膜的完整性。大豆蛋白-海藻酸钠复合膜中加入不同添加剂，其溶胀度均会有不同变化。大蒜素、茶多酚、迷迭香使复合膜的溶胀度增加，降低膜的交联效果，硬脂酸、软脂酸、月桂酸降低复合膜的溶胀度，使复合膜的交联效果增加，添加硬脂酸的膜溶胀度最低，说明硬脂酸对大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的交联作用最好。

膜的透光率在一定程度上影响涂膜食品的感官，透光率越大，膜的透明度越高，其外观性能越好，对食品外观的影响也越小。月桂酸的加入增加了大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的透光率，复合膜的透明度增加，大蒜素、茶多酚的加入没有显著改变复合膜的透光率，迷迭香、硬脂酸、软脂酸降低了复合膜的透光率，复合膜的透明度减弱。透水汽率反映膜的阻水性，透水汽率越低，膜阻水效果越好。月桂酸没有显著改变复合膜的透水汽率，大蒜素、迷迭香、软脂酸、茶多酚及硬脂酸均降低了复合膜的透水汽率，添加硬脂酸的大豆蛋白-海藻酸钠复合膜透水汽率最低，阻水性能最佳，其次是茶多酚复合膜。

膜拉伸强度反映其机械强度。较强的机械强度可以使复合膜在运输储存过程中较好地保持完整性，保持其对外界空气和微生物等的屏障特性。大蒜素、茶多酚及迷迭香的加入均可提高大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的拉伸强度，增加其机械强度，硬脂酸、软脂酸、月桂酸则会降低膜的拉伸强度，从而降低其机械强度。膜的阻氧性是依据膜封油脂的过氧化值进行判定的，油脂过氧化值越小，说明膜的阻氧性越好。软脂酸的加入未改变大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的阻氧性，而其他几种添加剂的加入降低了油脂的过氧化值，提高了复合膜的阻氧性，硬脂酸、大蒜素复合膜的阻氧性最佳，其次是月桂酸、迷迭香、茶多酚膜。

2.3 膜性能综合评定

大豆蛋白-海藻酸钠复合膜性能综合评定结果见表4。

由表4可知，添加硬脂酸的大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的综合性能最佳，其次是大蒜素膜、茶多酚膜。硬脂酸、大蒜素的加入綜合提高了大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的阻氧性能、阻水性能及机械性能等。

3 结论

不同添加剂对可食性大豆蛋白-海藻酸钠复合膜性能的影响不同，硬脂酸、软脂酸和月桂酸的加入使大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的溶胀度降低，提高了复合膜的交联效果，此类复合膜吸水后能较好地保持完整性。大蒜素、茶多酚和迷迭香的加入使复合膜透明度增高，改善膜的外观性能，且大蒜素的加入使复合膜的阻氧性提高。通过对加入各种添加剂的复合膜各项性能指标进行综合评定，发现硬脂酸和大蒜素能综合提高大豆蛋白-海藻酸钠复合膜的机械性能、阻水性能和阻氧性能，这两类复合膜的综合性能较好。

参考文献

[1]Ayranci E， Tunc S. A method for the measurement of the oxygen permeability and the development of edible films to reduce the rate of oxidative reactions in fresh foods[J].Food Chemistry，2003，80（3）：423-431.

[2]张毓琛，林述荣，林彬彬，等.TiO2-大豆蛋白复合膜保鲜草莓的研究[J].中国食品学报，2015，15（5）：120-125.

[3]任邦来，秦娜娜.不同浓度海藻酸钠处理对油桃保鲜效果的影响[J].中国食物与营养，2016，22（9）：38-41.

[4]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GB 2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，2014.

[5] Kima K M，David B，Curts L， et al. Influence of sorghumwax， glycerin， and sorbitol on physical properties of soy protein isolate films[J]. JAOCS， 2003（1）：71-72.

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[7]李娜.不同存放条件对油炸食品酸价和过氧化值的影响[J].中国医药指南，2012，10（15）：681.

[8]杨晓波，李小定，胡贝，等.不同添加剂对可食性花生分离蛋白膜性能的影响[J].中国粮油学报，2011，26（5）：87-91.

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划重点项目（编号：xcx2018007）;江苏省高等学校自然科学研究重大项目（编号：19KJA480002）。

作者简介：高惠（1998—），女，江苏东台人，本科。研究方向：生物工程。