CN103709424A - 一种可食性膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可食性膜的制备方法，属于可食性包装材料技术领域。本发明采用碱溶酸沉法从葵花籽粕中提出葵花籽蛋白作为可食性膜的基材，使葵花籽粕物尽其用，大幅度提升了葵花籽粕的附加值，为葵花籽粕的综合利用找到一条新路子。其中丁香油为天然抗氧化剂，与葵花籽蛋白结合的酚类化合物绿原酸和咖啡酸也具有抗氧化活性，二者联用可以提高可食性膜的抗氧化活性。本发明的可食性膜采用天然原料制成，加工工艺简单、易操作，成本低廉，无毒、食用安全；制备得到的可食性膜的机械性能和阻隔性能强，抗氧化性能良好。

Description

一种可食性膜的制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种可食性膜的制备方法，属于可食性包装材料技术领域。

背景技术

可食性包装膜是以天然可食性物质如多糖、蛋白质等为原料，通过不同分子间相互作用而形成的具有多孔网络结构的薄膜，通过防止气体、水汽、溶质等的迁移来保持食品的质量并延长储藏期。与合成包装材料相比，可食性膜能被生物降解，无污染，且可作为食品风味料、营养强化剂等（《可食性蛋白膜研究进展》,杨坤等，2009.7）。目前，被广泛研究报道的蛋白质可食膜的原料有大豆蛋白、面筋蛋白、玉米醇溶蛋白以及胶原蛋白等。葵花籽粕是葵花籽制油时的副产物，含有大量的优质蛋白质和少量的绿原酸，目前仅作为饲料使用，浪费了优良的蛋白质和绿原酸资源。

当前，以天然生物材料制成的功能性可食性食品包装膜已成为食品包装领域的研究热点。功能性包装膜可加入一些活性成分以提高膜的抗氧化性能、抗菌性能或营养价值。据资料显示，氧化作用是导致食品腐败主要的原因之一，添加抗氧化剂以制备具有抗氧化性能的包装材料越来越受到重视，而合成抗氧化剂具有一定的毒副作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可食性膜的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可食性膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备葵花籽浓缩蛋白：将葵花籽粕粉按照料液比为1:（13～17）（w/v）加入水中，搅拌，调节溶液pH值为8.5～9.5，离心，残渣按照上述步骤再提取一次，合并两次上清液，调节上清液的pH值为4.5，搅拌，有沉淀析出，离心后弃去上清液，用pH值为4.0的水洗涤沉淀两次，再按照料液比为（1.5～2.2）:1（w/v）将沉淀加入水中溶解得蛋白乳，均质，调节蛋白乳的pH值为8.5～9.5，喷雾干燥得葵花籽浓缩蛋白；

（2）制备可食性膜：将葵花籽浓缩蛋白按照料液比为1:（18～22）（w/v）加入水中，再加入1～2%（w/v）的甘油，搅拌，调节溶液pH值为10～12，搅拌，再按照每克葵花籽浓缩蛋白加入0.5～1mL的丁香油，均质得膜溶液，将膜溶液铺展开，干燥即得。

所述步骤（1）中葵花籽粕粉过60～80目筛。

所述步骤（1）中加水后搅拌的时间为0.9～1.1h，以使葵花籽粕粉在水中均匀分散。

所述步骤（1）中调节pH值为8.5～9.5后离心的转速为3500r/min，时间为15～25min，以便于提取上清液中的碱溶蛋白。

所述步骤（1）中调节pH值为4.5后搅拌的时间为25～35min，以使蛋白质沉淀完全，达到完全分离的目的。

所述步骤（1）中沉淀析出后离心的转速为3500r/min，时间为20min，以便于分离出酸沉的蛋白。

所述步骤（1）中均质分两次进行，第一次均质的压力为2×10⁵Pa，第二次均质的压力为5×10⁵Pa，以减小蛋白质粒子的尺寸，得到均一、稳定的葵花籽浓缩蛋白。

所述步骤（1）中喷雾干燥时入口温度为170～190℃，出口温度为80～90℃，目的为快速干燥葵花籽浓缩蛋白。

所述步骤（2）中加入甘油后在室温下搅拌25～35min，以使溶液均匀混合。

所述步骤（2）中调节pH值为10～12后搅拌的时间为25～35min，以使葵花籽浓缩蛋白充分、快速溶解。

所述步骤（2）中加入丁香油后在20,000rpm下均质2～4min，以提高丁香油的分散性。

所述步骤（2）中将12.5mL膜溶液铺展到R为64mm的平底容器中，于60℃下干燥5h，再置于相对湿度为58%RH、温度20℃的干燥器中放置48h，揭膜即得，以使可食性膜具有良好的机械性能和阻隔性能。

所述步骤（1）、（2）中调节溶液pH值所采用的碱性pH调节剂为2～3mol/L NaOH，酸性pH调节剂为2～3mol/L HCl。

本发明的有益效果：

葵花籽粕是葵花籽制油时的副产物，其中含有29～43％的优质蛋白质，多酚类化合物绿原酸约占1～3%，绿原酸是一种活性成份，具有显著的清热解毒、抗菌消炎、抗氧化等作用，对消化道癌症有明显抑制作用。

丁香油是从丁香树的花蕾、叶子等提取的芳香精油，为我国GB2760-86规定允许使用的食用香料。丁香油主要成分为丁香酚，具有很强的抗氧化作用，除此之外还具有抗菌、抗癌、抗辐射、降血脂、降血糖、降血压等一系列重要保健作用。

本发明采用碱溶酸沉法从葵花籽粕中提出葵花籽蛋白作为可食性膜的基材，使葵花籽粕物尽其用，大幅度提升了葵花籽粕的附加值，为葵花籽粕的综合利用找到一条新路子。其中丁香油为天然抗氧化剂，与葵花籽蛋白结合的酚类化合物绿原酸和咖啡酸也具有抗氧化活性，二者联用可以提高可食性膜的抗氧化活性。

本发明的可食性膜采用天然原料制成，加工工艺简单、易操作，成本低廉，无毒、食用安全；制备得到的可食性膜的机械性能和阻隔性能强，且具有良好的抗氧化性能。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例中可食性膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备葵花籽浓缩蛋白：将葵花籽粕粉按照料液比为1:15（w/v）加入蒸馏水中，磁力搅拌1h，采用3mol/L NaOH调节溶液pH值为9，3500r/min离心20min，残渣按照上述步骤再提取一次，合并两次上清液，采用3mol/L HCl调节上清液的pH值到葵花籽粕蛋白等电点4.5，磁力搅拌30min，有沉淀析出，3500r/min离心20min，弃去上清液，用pH为4.0值的蒸馏水洗涤沉淀两次，再按照料液比为2:1（w/v）将沉淀加入蒸馏水中溶解得蛋白乳，经过两次均质，第一次均质的压力为2×10⁵Pa，第二次均质的压力为5×10⁵Pa，再采用3mol/L NaOH调节蛋白乳的pH值为9，喷雾干燥得葵花籽浓缩蛋白；

（2）制备可食性膜：将葵花籽浓缩蛋白按照料液比为1:20（w/v）加入蒸馏水中，再加入1.5%（w/v）的甘油，室温下磁力搅拌30min，采用2mol/L NaOH调节溶液pH值为11，磁力搅拌30min，再按照每克葵花籽浓缩蛋白加入0.75mL的丁香油，采用高速分散均质机在20,000rpm下均质2min，取12.5mL膜溶液铺展到R为64mm的聚苯乙烯培养皿中，于60℃下干燥5h，再置于相对湿度为58%RH、温度20℃的干燥器中放置48h，揭膜即得。

实施例2

本实施例中可食性膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备葵花籽浓缩蛋白：将葵花籽粕粉按照料液比为1:13（w/v）加入蒸馏水中，磁力搅拌0.9h，采用3mol/L NaOH调节溶液pH值为8.5，3500r/min离心25min，残渣按照上述步骤再提取一次，合并两次上清液，采用3mol/L HCl调节上清液的pH值到葵花籽粕蛋白等电点4.5，磁力搅拌35min，有沉淀析出，3500r/min离心20min，弃去上清液，用pH值为4.0的蒸馏水洗涤沉淀两次，再按照料液比为2.2:1（w/v）将沉淀加入蒸馏水中溶解得蛋白乳，经过两次均质，第一次均质的压力为2×10⁵Pa，第二次均质的压力为5×10⁵Pa，再采用3mol/L NaOH调节蛋白乳的pH值为8.5，喷雾干燥得葵花籽浓缩蛋白；

（2）制备可食性膜：将葵花籽浓缩蛋白按照料液比为1:22（w/v）加入蒸馏水中，再加入2%（w/v）的甘油，室温下磁力搅拌35min，采用2mol/L NaOH调节溶液pH值为10，磁力搅拌35min，再按照每克葵花籽浓缩蛋白加入1mL的丁香油，采用高速分散均质机在20,000rpm下均质4min，取12.5mL膜溶液铺展到R为64mm的聚苯乙烯培养皿中，于60℃下干燥5h，再置于相对湿度为58%RH、温度20℃的干燥器中放置48h，揭膜即得。

实施例3

本实施例中可食性膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备葵花籽浓缩蛋白：将葵花籽粕粉按照料液比为1:17（w/v）加入蒸馏水中，磁力搅拌1.1h，采用3mol/L NaOH调节溶液pH值为9.5，3500r/min离心15min，残渣按照上述步骤再提取一次，合并两次上清液，采用3mol/L HCl调节上清液的pH值到葵花籽粕蛋白等电点4.5，磁力搅拌25min，有沉淀析出，3500r/min离心20min，弃去上清液，

用pH值为4.0的蒸馏水洗涤沉淀两次，再按照料液比为1.5:1（w/v）将沉淀加入蒸馏水中溶解得蛋白乳，经过两次均质，第一次均质的压力为2×10⁵Pa，第二次均质的压力为5×10⁵Pa，再采用3mol/L NaOH调节蛋白乳的pH值为9.5，喷雾干燥得葵花籽浓缩蛋白；

（2）制备可食性膜：将葵花籽浓缩蛋白按照料液比为1:18（w/v）加入蒸馏水中，再加入1%（w/v）的甘油，室温下磁力搅拌25min，采用2mol/L NaOH调节溶液pH值为12，磁力搅拌25min，再按照每克葵花籽浓缩蛋白加入0.5mL的丁香油，采用高速分散均质机在20,000rpm下均质4min，取12.5mL膜溶液铺展到R为64mm的聚苯乙烯培养皿中，于60℃下干燥5h，再置于相对湿度为58%RH、温度20℃的干燥器中放置48h，揭膜即得。

检测：一、可食性膜的性能评定方法

（1）膜厚度的测定方法

选择完好、均匀的膜，随机取5个点，用螺旋测微器测量其厚度，取平均值。

（2）膜刺穿性能（PS）的测定

采用质构仪进行测定，将完整均匀的待测膜样品放在两片自制的有机玻璃板之间，其中有机玻璃板中心有3.2cm的圆孔，四周由螺丝钉固定。选用直径2mm的探针，探针下移速度为1mm/s。刺穿强度（PS，N/mm）计算公式如式（1）所示。

$\mathrm{PS}=\frac{F_p}{L}---\left(1\right)$

式中，F_P为最大刺穿力（N）；L为膜样品的厚度（mm）。

（3）膜拉伸性能（TS）的测定

用锋利的刀片将待测膜裁成长条，并将两端分别贴上双面胶以防拉伸过程中从根部断裂，最终有效拉伸长度为40×6mm。使用质构仪的拉伸装置，拉伸速度为1mm/s。拉伸强度（TS，Mpa）可从压力-应变曲线上计算获得，见式（2）。

$\mathrm{TS}=\frac{F_t}{L\×W}---\left(2\right)$

式中，Ft为最大拉力（N）；L为膜样品的厚度（mm）；W为膜样品的宽度（即6mm）。

（4）膜水蒸汽透过系数（WVP）的测定

采用拟杯子法，将完整均匀的膜密封在含有5g无水氯化钙（0%RH）的自制有机玻璃透湿杯表面，膜外露面积为19.6cm²。将透湿杯装置放入恒温恒湿箱中（80%RH，25℃），每隔24小时测定透湿杯的增重量，见式（3）。

$\mathrm{WVP}(g\·\mathrm{mm}/m^2\·d\·\mathrm{KPa})=\frac{W\×x}{A\×T\×\mathrm{\ΔP}}---\left(3\right)$

式中，W为透湿杯的增重（g）；x为膜的厚度（mm）；A为膜外露面积（即19.6cm²）；T为测量间隔时间（即24h）；△P为膜两侧的水蒸气压差（ΔP=2.5347KPa）。

（5）蛋白膜水分含量（MC）的测定

将蛋白膜剪切成大小合适，将其放在铝盒中称其重量；放在105℃烘箱中烘8h，取出后称其重量，根据膜烘干前后重量变化计算蛋白膜平衡水分含量，见式（4）。

$S(\%)=\frac{m_1-m_2}{m_1}\×100---\left(4\right)$

式中，Δm为膜烘干前后重量变化，m₀为膜烘干前重量。

（6）蛋白膜溶解性（S）的测定

称取质量为m₁（≈0.1g）的已干燥的膜放入盛有40mL水的培养皿中，在25℃下溶解24h之后将膜捞出，用滤纸吸干膜表面的水分，再在105℃的条件下干燥至恒重，称得质量为m₂，根据膜前后重量变化计算蛋白膜溶解性（S），见式（5）。

$S(\%)=\frac{m_1-m_2}{m_1}\×100---\left(5\right)$

可食性膜的性能测定结果如下表1所示：

表1实施例1～3制备可食性膜的性能测定结果

二、可食性膜的抗氧化性能评价

（1）样品溶液的配制

称取质量为m₁（≈0.1g）的已干燥的膜放入盛有40mL水的锥形瓶中，室温放入摇床中，转速为1000rpm振摇24h，以促其溶解，然后用滤纸进行过滤，取上清液进行测定。

（2）FRAP（ferric reducing-antioxidant power，铁还原抗氧化能力）法测定抗氧化能力

在反应管中加入0.1mL样品，再准确加入3mlFRAP工作液，300μL双蒸水，混匀，准确反应8min，于593nm处读取吸光度值，蒸馏水调零。以100～1000μmol/L FeSO₄·7H₂O制作标准曲线。样品的抗氧化活性（FRAP value）以达到同样吸光度值所需的FeSO₄毫摩尔数表示，每份试样重复测定3次。FRAP工作液现用现配，由pH3.6的100ml30mmol/L醋酸盐缓冲液、10ml10mmol/LTPTZ溶液和10ml20mmol/L FeCl₃·6H₂O溶液混合在一起组成。

（3）抗脂质过氧化能力的测定

脂质体由大豆卵磷脂制得，将大豆卵磷脂溶解（200mg/L）在0.12mol/L KCl、5mmol/L组氨酸缓冲溶液（pH值6.8）均质后，4℃下进行45min超声波处理，以促其溶解。

将5mL脂质体溶液和1mL样品混合；对照为用1mL蒸馏水代替1mL样品与5mL脂质混合。加入0.1mL50mmol/L FeCl₃和0.1mL10mmol/L抗坏血酸钠引发脂质氧化，然后将样品放在37℃水浴中保温1h，其氧化程度由硫代巴比妥酸（TBA）法测定。样品溶液与0.02mol/L TBA反应后，与氯仿1:1（v/v）混合，旋涡振荡，1800g离心10min。取上清测定在532nm处的吸光值。对脂质氧化抑制率的计算公式见式（6）。

对脂质氧化抑制率（%）=[1-(样品的吸光值/对照溶液吸光值)]×100%    （6）

可食性膜的抗氧化性能测定结果如下表2：

表2实施例1～3制备可食性膜的抗氧化性能测定结果

Claims (10)

1.一种可食性膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备葵花籽浓缩蛋白：将葵花籽粕粉按照料液比为1:（13～17）（w/v）加入水中，搅拌，调节溶液pH值为8.5～9.5，离心，残渣按照上述步骤再提取一次，合并两次上清液，调节上清液的pH值为4.5，搅拌，有沉淀析出，离心后弃去上清液，用pH值为4.0的水洗涤沉淀两次，再按照料液比为（1.5～2.2）:1（w/v）将沉淀加入水中溶解得蛋白乳，均质，调节蛋白乳的pH值为8.5～9.5，喷雾干燥得葵花籽浓缩蛋白；

（2）制备可食性膜：将葵花籽浓缩蛋白按照料液比为1:（18～22）（w/v）加入水中，再加入1～2%（w/v）的甘油，搅拌，调节溶液pH值为10～12，搅拌，再按照每克葵花籽浓缩蛋白加入0.5～1mL的丁香油，均质得膜溶液，将膜溶液铺展开，干燥即得。

2.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加水后搅拌的时间为0.9～1.1h。

3.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中调节pH值为8.5～9.5后离心的转速为3500r/min，时间为15～25min。

4.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中调节pH值为4.5后搅拌的时间为25～35min。

5.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中沉淀析出后离心的转速为3500r/min，时间为20min。

6.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中均质分两次进行，第一次均质的压力为2×10⁵P_a，第二次均质的压力为5×10⁵Pa。

7.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中喷雾干燥时入口温度为170～190℃，出口温度为80～90℃。

8.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入甘油后在室温下搅拌25～35min。

9.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入丁香油后在20,000rpm下均质2～4min。

10.根据权利要求1所述的可食性膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中将12.5mL膜溶液铺展到R为64mm的平底容器中，于60℃下干燥5h，再置于相对湿度为58%RH、温度20℃的干燥器中放置48h，揭膜即得。