CN103819910B - 一种改性花生蛋白膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性花生蛋白膜及其制备方法，本发明通过利用木糖对花生蛋白进行枝接改性得到改性花生蛋白，使用所得到的改性花生蛋白进行制膜，得到改性花生蛋白膜，使其拉伸强度、断裂延伸率及溶解性均得到有效的改善，经过测定，其拉伸强度大于9.0MPa，断裂延伸率大于90％，溶解性低于40％，远远优于未进行改性的花生蛋白膜及用其他小分子糖类对花生蛋白进行改性所得改性花生蛋白膜的性能，并更加符合实际生产的需要。另外，通过将所制得的改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥得到固体的改性花生蛋白，使其方便储存及运输，并可直接作为原料，经过复溶后应用于改性花生蛋白膜的制作，有利于大规模工业化生产。

Description

一种改性花生蛋白膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种改性花生蛋白膜及其制备方法。

背景技术

可食性膜是指以天然可食性物质为原料，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，具有可降解、无污染等优点。蛋白、多糖、脂类等天然生物聚合物已普遍应用于制备可食性膜中，其中以蛋白为基料的可食性膜成本较低，同时由于蛋白质分子间存在强烈的交联作用，使蛋白膜的机械性能和阻隔性能优于多糖膜或脂肪膜，因此备受人们关注。另一方面，花生粕是花生榨油过程中产生的副产物，产量约达300万吨，但目前主要用作动物饲料，应用价值较低。花生粕中约含蛋白质45％，成本低、来源广等特点使其成为制备蛋白膜的良好原料。

但是，由于植物蛋白含有较多的亲水基团，使蛋白膜亲水性较强，遇水后会发生溶解，曾有研究指大豆蛋白膜的溶解性达80％以上，学者发现花生蛋白膜的溶解性更达96％以上，限制了其在食品包装中的应用。同时蛋白分子链之间的相互作用较强，蛋白质基质间的空隙较小，缺乏柔韧性，使蛋白膜具有脆性大的特点，最终导致蛋白膜加工性能较差，限制了其生产应用。因此需对花生蛋白进行改性。研究指出添加单/双糖对改善蛋白膜耐水性差、脆性大等缺点具有一定作用。因为小分子糖可作为增塑剂，减弱分子链间的相互作用，从而增加蛋白膜的柔韧性；此外，蛋白质与糖类物质发生的羰氨缩合使蛋白分子得到一定程度的伸展，内部的疏水基团、巯基进一步暴露，促使蛋白分子成膜时发生交联，分子间的作用力加强，蛋白空间网状结构紧密，从而改善蛋白膜的机械性能和耐水性。

研究发现，木糖、半乳糖、葡萄糖、蔗糖等对乳清蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜、大豆蛋白膜等均具有一定的增加强度、提高延伸性、改善耐水性等作用，但是改性的程度大小不一，例如，利用木糖改性乳清蛋白膜及蛋清蛋白膜等所得到的改性蛋白膜，经一系列测定，其拉伸强度为3.06-5.93MPa，断裂延伸率仅达22-50％，改性后对其性能的改善效果并不十分理想，仍无法满足实际生产需要，那么，如何得到改性效果理想的改性蛋白膜对于蛋白质在可食性膜中的利用至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性花生蛋白膜及其制备方法，通过利用木糖对花生蛋白进行枝接改性得到改性花生蛋白，使用所得到的改性花生蛋白进行制膜，制得改性花生蛋白膜，其强度、延伸性及耐水性均得到有效的改善。

本发明的另一个目的是，通过将所制得的改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥得到固体的改性花生蛋白，并通过一定的方法使其进行复溶，使改性花生蛋白易储存及运输，并可直接作为原料应用于改性花生蛋白膜的生产。

本发明的技术方案为：

一种改性花生蛋白膜，其特征在于，由下列重量份的组分构成：

花生蛋白50-70

木糖1-8

甘油15-20

优选的是，所述的改性花生蛋白膜中，所述花生蛋白为通过碱溶酸沉法从花生粕中提取得到的花生蛋白。

优选的是，所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，包括以下步骤：

步骤一、花生蛋白-木糖混合溶液的制备，将花生蛋白及木糖与一定量的蒸馏水混合，调节其pH值为9-12，并调节花生蛋白终浓度为3-10％；

步骤二、改性花生蛋白溶液的制备，将所述花生蛋白-木糖混合溶液加热至50-90℃，并保持1-3小时，进行木糖枝接改性花生蛋白反应，得到改性花生蛋白溶液；

步骤三、改性花生蛋白膜的制备，将所述改性花生蛋白溶液与甘油混合，经过滤脱气后进行平板浇注，干燥后得到所述改性花生蛋白膜。

优选的是，所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，步骤二中，可将所制备的改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥，得到固体改性花生蛋白。

优选的是，所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，所得固体改性花生蛋白可在室温下加入一定量的蒸馏水进行复溶。

优选的是，所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，步骤一中，可先将花生蛋白与蒸馏水混合，并进行磁力振荡一定时间使其溶解，制得花生蛋白溶液，然后加入木糖进一步溶解得到花生蛋白-木糖混合溶液。

本发明具有以下有益效果：本发明通过利用木糖对花生蛋白进行枝接改性得到改性花生蛋白，使用所得到的改性花生蛋白进行制膜，得到改性花生蛋白膜，使其拉伸强度、断裂延伸率及溶解性均得到有效的改善，经过测定，其拉伸强度大于9.0MPa，其断裂延伸率大于90％，其溶解性低于40％，远远优于未进行改性的花生蛋白膜及用其他小分子糖类对花生蛋白进行改性所得改性蛋白膜的性能，并更加符合实际生产的需要。

另外，通过将所制得的改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥得到固体的改性花生蛋白，使其方便储存及运输，并可直接作为原料，经过复溶后应用于改性花生蛋白膜的制作，有利于大规模工业化生产。

附图说明

图1所述改性花生蛋白膜的制备方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。

如图1所示，一种改性花生蛋白膜，其特征在于，由下列重量份的组分构成：

花生蛋白50-70

木糖1-8

甘油15-20

所述的改性花生蛋白膜中，所述花生蛋白为通过碱溶酸沉法从花生粕中提取得到的花生蛋白。其中，具体的提取方法为：将花生粕进行粉碎，得到花生蛋白粉，按照1：10的质量比加入一定量的去离子水进行调浆，调节pH9.0，室温搅拌2h，进行离心后收集滤液，并调节滤液pH4.5。静置30min后再一次离心，收集沉淀，并加入一定量的去离子水进行沉淀的洗涤，洗涤至中性后加水复溶，喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到花生分离蛋白，所述喷雾干燥器的进口温度设置为130-150℃，出口温度为70℃，所得花生分离蛋白的蛋白含量为90.44％。

以花生粕为原料，提取其中的花生分离蛋白并用作制备蛋白膜的原料，有利于花生副产物的综合利用，同时提高花生粕的附加值。

所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，包括以下步骤：

步骤一、花生蛋白-木糖混合溶液的制备，将花生蛋白及木糖与一定量的蒸馏水混合，通过搅拌及震荡使其完全溶解，调节其pH值为9-12，并调节花生蛋白终浓度为3-10％；

步骤二、改性花生蛋白溶液的制备，将所述花生蛋白-木糖混合溶液加热至50-90℃，并保持1-3小时，进行木糖枝接改性花生蛋白反应，得到改性花生蛋白溶液。

步骤三、改性花生蛋白膜的制备，将所述改性花生蛋白溶液与甘油混合，经过滤脱气后进行平板浇注，干燥后进行揭膜，得到所述改性花生蛋白膜。

所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，步骤二中，可将所制备的改性花生蛋白溶液用喷雾干燥器进行喷雾干燥，或采用冷冻干燥机进行冷冻干燥，得到固体改性花生蛋白。其中，所述喷雾干燥器的进口温度设置为130-150℃，出口温度为70℃。

所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，所得固体改性花生蛋白可在室温下加入一定量的蒸馏水进行复溶，使花生蛋白终浓度为3-10％。通过制备固体的改性花生蛋白，使其方便储存及运输，并可直接作为原料，经过复溶后应用于改性花生蛋白膜的制作，有利于大规模工业化生产。

所述的改性花生蛋白膜的制备方法中，步骤一中，可先将花生蛋白与蒸馏水混合，并进行磁力振荡一定时间使其溶解，制得花生蛋白溶液，然后加入木糖进一步溶解得到花生蛋白-木糖混合溶液。因为花生蛋白与木糖的溶解性不同，其中花生蛋白较难溶解，木糖易溶解，所以经过磁力振荡及加热搅拌的方式先制备花生蛋白溶液，有利于花生蛋白的充分溶解。

本发明中所述改性花生蛋白膜的机械性能测定方法如下：

参照GB13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法，采用TA-XT2i型物性测试仪测定花生蛋白膜的机械性能。质构仪初始夹距设定为50mm，拉引速度为0.5mm/s。

拉伸强度TS的计算公式如下：

TS(MPa)=F/(d/W)

式中，F为作用在膜两端的最大拉力，N；W为膜的宽度，单位mm；d为膜的厚度，单位mm。

断裂延伸率EB的计算公式如下：

EB(％)=L/L₀×100％

式中，L为膜断裂时被拉伸的长度，mm；L₀为膜的原始长度，mm。

经过测定，未经改性的花生蛋白膜的拉伸强度所述改性花生蛋白膜的拉伸强度大于9.0MPa，其断裂延伸率大于90％。

对于溶解性能的测定，传统的蛋白膜溶解性测定方法为：将蛋白膜于105℃烘干24小时，得到干基蛋白膜并称重，将其浸泡24h，将溶解后剩余膜片再次烘干并称重，通过两次重量差值计算可溶性物质的重量，从而计算其溶解性。大量研究指出经过热处理会使蛋白膜的蛋白分子间或分子内形成交联和紧密的网络结构，因此会导致蛋白膜溶解性有所改变，因此该结果并不能反映蛋白膜溶解性的真实情况。

本发明通过直接浸泡含有水分的湿膜，得到膜中不溶性物质，同时通过水分含量测定结果计算原湿膜中的干基含量，通过两部分结果计算蛋白膜的溶解性，具体操作如下：

步骤一、称取一定重量的改性花生蛋白膜样品，将其重量设定为W₁，于70℃干燥24h至恒重，称取其重量为W₂，通过计算得所述改性花生蛋白膜样品的水分含量WC，其计算公式为：

WC(％)=(W₁-W₂)/W₁×100

步骤二、称取同一改性花生蛋白膜样品，重量为W₃，并剪切成2×2cm小块，置于盛有10mL蒸馏水的离心管中，在室温下震荡24h后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤，并在70℃下干燥24h至恒重，称取其重量为W₄，得到不溶性干性物质，将溶解性以TSM表示，按以下公式计算：

$\mathrm{TSM}(\%)=(1-\frac{w_4}{w_3\×(100-\mathrm{WC})\%})\×100$

经过测定，本发明所述改性花生蛋白膜的溶解性低于40％，而未经过改性的花生蛋白膜溶解性高达96％，利用其他小分子糖类对花生蛋白进行改性后制得的改性蛋白膜溶解性也均在90％以上，远远高于本发明所述的改性花生蛋白膜的溶解性。

具体实施例：

步骤一、称取一定量的花生蛋白，加入蒸馏水，配制成花生蛋白含量为10％的花生蛋白溶液；

步骤二、称取一定量的花生蛋白溶液，并按配比加入木糖或木糖溶液，使花生蛋白/木糖比为10，得花生蛋白-木糖混合溶液；

步骤三、用2MNaOH调节混合液pH至9.0，加水调节蛋白终浓度至5％，在70℃下反应2h，得改性花生蛋白溶液；

步骤四、将所得改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥，得到固体改性花生蛋白；

步骤五、将固体改性花生蛋白中加入一定量的蒸馏水在室温下进行复溶，复溶后加入一定比例的甘油，进行反应得到改性花生蛋白溶液，将其进行过滤脱气、浇注平板及干燥制备为改性花生蛋白膜。

也可用步骤三中所制得的改性花生蛋白溶液直接和甘油混合后，经过滤脱气、浇注平板及干燥制备为改性花生蛋白膜。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种改性花生蛋白膜的制备方法，其特征在于，由下列重量份的组分构成：

花生蛋白50-70；

木糖1-8；

甘油15-20；

制备方法包括以下步骤：

步骤一、花生蛋白-木糖混合溶液的制备，将花生蛋白及木糖与一定量的蒸馏水混合，调节其pH值为9-12，并调节花生蛋白终浓度为3-10％；

步骤二、改性花生蛋白溶液的制备，将所述花生蛋白-木糖混合溶液加热至50-90℃，并保持1-3小时，进行木糖枝接改性花生蛋白反应，得到改性花生蛋白溶液；

步骤三、改性花生蛋白膜的制备，将所述改性花生蛋白溶液与甘油混合，经过滤脱气后进行平板浇注，干燥后得到所述改性花生蛋白膜。

2.根据权利要求1所述的改性花生蛋白膜的制备方法，其特征在于，所述花生蛋白为通过碱溶酸沉法从花生粕中提取得到的花生蛋白。

3.根据权利要求1所述的改性花生蛋白膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，可将所制备的改性花生蛋白溶液进行喷雾干燥，得到固体改性花生蛋白。

4.根据权利要求3所述的改性花生蛋白膜的制备方法，其特征在于，所得固体改性花生蛋白可在室温下加入一定量的蒸馏水进行复溶。

5.根据权利要求1所述的改性花生蛋白膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，可先将花生蛋白与蒸馏水混合，并进行磁力振荡一定时间使其溶解，制得花生蛋白溶液，然后加入木糖进一步溶解得到花生蛋白-木糖混合溶液。