CN102134400A - 一种水解酶改性制备大豆蛋白为基质可食用膜的方法 - Google Patents

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陈�光
孙旸
王刚
魏峰
苏玉春
孙春玉
汪树生
李艳丽
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Abstract

本发明是一种大豆蛋白为基质的可食用膜的制备方法，属于食品包装技术领域。本发明以大豆分离蛋白为主要原料，经过水解酶处理改造大豆蛋白的结构，然后添加增塑剂、交联剂、增稠剂等，使大豆蛋白形成更为致密的网络结构，本发明的特点是：用此方法制备的膜材料较非此方法处理的膜机械强度更高，阻隔性能更好，水中速溶性能有所改善。可用于制作食品内包装膜。

Description

一种水解酶改性制备大豆蛋白为基质可食用膜的方法
技术领域
一种大豆蛋白为基质的可食用膜的制备方法，属于食品包装技术领域。
背景技术
近年来，随着人们环保意识的增强，塑料包装材料对环境的污染以及食品安全问题引起人们越来越多的关注，对食品包装材料有了更高的要求，绿色包装的呼声日益高涨。可食性膜一般是指在食品上覆盖的或置于食品组分之间的一层由可食性材料组成的薄膜，是一种新型的可以取代塑料的无污染的食品内包装材料。可食性膜按原料大体上可分为4类：多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、脂类可食性膜和复合型可食性膜。
以大豆蛋白粉为基质，添加增塑剂、增强剂等辅剂，可制成各种用途的可食性膜或涂层。近年来对大豆分离蛋白膜的研究较多，它具良好的强度、弹性和防潮性，有的还具有一定的抗菌消毒能力。将其用于食品包装可以保持水分，阻止氧气进入，还能确保脂肪类食品的原味，提高食品营养价值。尤其其极低的透氧率可有效防止包装内物质的氧化变性，大豆分离蛋白膜的透氧率约比小麦面筋蛋白膜的透氧率低72％-85％，比多糖基质膜(如CMC及其衍生物)低200倍左右，比聚乙烯膜(高密或低密)低325～1750倍。
发明内容
本发明的目的是提供一种大豆蛋白为基质，采用酶处理为主要技术手段的可食用膜的制备方法。采用热处理使蛋白质适度变性，经酶处理后添加增塑剂、增稠剂等辅剂干燥成膜。通过测定可食用膜的各项指标如抗拉强度、延伸率、透油系数、透氧系数、溶解焓变、微观结构等确定可食用膜的原料配方，本发明制备得到的可食用膜具有较好的机械强度、阻隔特性和溶解性。
本发明采用如下技术方案：一种水解酶改性制备大豆蛋白为基质可食用膜的方法，其特征是原料采用大豆分离蛋白，配制3-10％的蛋白乳，70-90℃恒温水浴并不断搅拌加热预处理，用调节溶液pH至4.0-10.0，冷却至25-65℃按比例加入蛋白水解酶(Alcalase、Protamex等蛋白水解酶中的一种，酶用量为蛋白量的1-10％)，选择添加增塑剂(甘油、丙二醇、山梨醇等)、还原剂(半胱氨酸、亚硫酸钠等)、交联剂(阿魏酸、果胶等)、增稠剂(海藻酸钠、羧甲基纤维素钠等)等辅剂中的一种或几种，取一定量成膜液于成膜模具内，60-95℃干 燥2-12h后揭膜，在25℃相对湿度为50％的环境中平衡24h后获得成品膜。进行可食用膜性能的评价(机械强度，透湿系数、透油系数与透氧系数等)。
对制成的膜进行性能测定：
1、抗拉负荷(Tensile Strength，TS)的测定按6813022-91进行。将裁好的试样在电子拉力实验机上进行拉伸性能试验，每个试验做3个平行，取其算术平均值。
2、水溶性的测定：先将适量的蛋白膜在100℃的条件下干燥24h，精确称重后放入盛有50ml蒸馏水的烧杯中，在室温下溶解24h(定期搅拌)后，以100目筛过滤，筛上物在100℃条件下干燥24h，称重，根据膜溶解前后重量的变化计算蛋白膜的水溶性，公式如下：
溶解率(％)＝(M1-M2)/M1
式中：M1-溶解前重量
M2-溶解后重量
3、沸水破裂时间：将9cm2蛋白膜在相对湿度为50％的环境中平衡24h后放入100℃沸水中，记录膜破裂时间。
4、透光率的测定：将蛋白膜剪裁成大小合适的条状，紧贴于比色皿的一侧，利用722分光光度计，在600nm的波长下测定其透光率，以空皿作为对照。
5、水蒸汽透过系数(Water Vapor Permeability，WVP)的测定：利用拟杯子法测定。用石蜡将制备好的膜密封于装有3g干燥剂Cacl2的同一类型的小瓶(口径相同，瓶口有边缘的小三角瓶)瓶口处，然后将小瓶放在相对湿度为80％的密闭容器中(内装有1000ml蒸馏水)，每12h称重一次，持续一周。通过杯重的增加量确定水蒸汽的透过量，公式如下：
WVP＝Δm×L×24/A×t×ΔP
式中：WVP-水蒸汽透过系数，g·mm/m2·h·kPa
Δm-水蒸汽迁移量，g
A-膜的面积，m
t-测定时间，h
L-膜厚，mm
ΔP-膜两测的水蒸气压差，kPa
24-24h
纯水25℃时的饱和水蒸气压为3.1671Kpa；KBr饱和溶液的水蒸气压为纯水 的83Kpa。
创新点：
本发明以大豆分离蛋白为主要原料，采用蛋白水解酶进行改性，得到一种性能优良的复合型可食性膜。该发明在以下几个方面具有创新性：
1、本发明制备的可食用膜克服了大豆分离蛋白膜水溶性差的缺点，并进一步提高了膜的机械强度和阻隔性，制成抗拉强度和延伸性都较好的可食膜；
2、本发明首次采用蛋白水解酶为改性剂，对蛋白复合膜进行改性，得到性能优良的复合型可食性膜。
3、本发明扩大了蛋白质的应用范围，为解决环境污染提供了一条有效新途径。
可食性高性能复合膜应用于食品包装可以和食品一起直接食用，是真正的绿色包装材料；此外，它还可以拓宽大豆等农产品的利用途径，提高其农产品附加值。本发明将在一定程度上解决使用塑料包装制品对环境造成的污染，产生巨大的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实施例1：
原料采用大豆分离蛋白，配制5％的蛋白乳，90℃恒温水浴并不断搅拌加热预处理，调节溶液pH至8.0，冷却至60℃，加入Alcalase蛋白酶(酶用量为蛋白量的4％)，搅拌处理2min，添加甘油2％、海藻酸钠1％，取一定量成膜液于成膜模具内，95℃干燥2h后揭膜，在25℃，在相对湿度为50％的环境中平衡24h后获得成品膜。
性能测试：
水解度：2.23％
抗拉负荷：23.83N
溶解率：17.06％
沸水破裂时间：2.83s
透光率：47.9％。
水蒸汽透过系数：9.923(g·mm/m2·h·kPa)
实施例2：
原料采用大豆分离蛋白，配制5％的蛋白乳，70℃恒温水浴并不断搅拌加热预处理，调节溶液pH至6.0，冷却至40℃，加入Protamex蛋白酶(酶用量为蛋白量的5％)，搅拌处理3min，添加甘油2％，玉米淀粉1％，倒入成膜模具内，75℃干燥12h后揭膜，在25℃，在相对湿度为50％的环境中平衡24h后获得成品膜。
性能测定：
水解度：1.64％
抗拉负荷：20.23(N)，
溶解率：12.6％
沸水破裂时间：2.32s
透光率：62.3％
水蒸汽透过系数：9.82(g·mm/m2·h·kPa)。

Claims (4)

1.一种水解酶改性制备大豆蛋白为基质可食用膜的方法。其特征在于：原料采用大豆分离蛋白，按比例加入蛋白水解酶进行处理，选择添加增塑剂、交联剂、还原剂、增稠剂等辅剂中的一种或几种，干燥成型后获得可食用膜产品。
2.根据权利1所述的可食用膜制备方法。其特征在于：按如下步骤进行：将原料大豆分离蛋白，配制3-10％的蛋白乳，70-90℃恒温水浴并不断搅拌加热预处理，调节溶液pH至4.0-10.0，冷却至25-65℃，按比例加入蛋白水解酶，处理1-10min。选择添加增塑剂、还原剂、交联剂、增稠剂等辅剂中的一种或几种，取一定量膜液于成膜模具内，60-95℃干燥后揭膜，在25℃，在相对湿度为50％的环境中平衡24h后获得成品膜。进行可食用膜性能的评价(机械强度，透湿系数、透油系数与透氧系数等)。
3.根据权利2所述的可食用膜制备方法。其特征在于：蛋白水解酶用量为蛋白量的1-10％，控制水解度＜10％。
4.根据权利2、3所述的可食用膜制备方法。其特征在于：增塑剂采用甘油、丙二醇、山梨醇等；还原剂采用半胱氨酸、亚硫酸钠等；交联剂采用淀粉、葡萄糖、阿魏酸、果胶等；增稠剂采用羧甲基纤维素钠和海藻酸钠。
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