CN104693468B - 一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法。其特征是：将大豆分离蛋白（SPI）和季铵盐加入到水中，加热搅拌溶解。真空脱气，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜。本发明方法可使大豆分离蛋白膜的机械性能大大提高，充分保证膜的延展性和耐用性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法。
背景技术
大豆蛋白是一种质优价廉、来源丰富的植物蛋白，具有较高的营养价值和一定的保健功能。大豆蛋白质分子具有许多重要的生化功能（如乳化性），成膜性能较好。大豆分离蛋白膜不仅可食用，而且易于处理，符合环保要求。大豆分离蛋白膜具有良好的阻氧性和较好的阻止CO2迁移的能力，能够保持水分，确保脂肪类食品的原味，可用于水果和肉制品的涂膜保鲜及可食性包装等，是一种很有发展前途的可食性膜。
机械特性通常用拉伸强度（TS）和断裂伸长率（E）等来衡量。蛋白质分子由20种氨基酸组成，由于其特殊结构，分子之间的交联作用较为强烈，所成膜的机械特性优于多糖和脂肪膜。然而膜的机械性能会随着存储环境温度的降低和湿度的增大而减弱。
很多学者尝试通过各种物理、化学、酶和共混的方法来改善蛋白膜的此项性能。许多研究表明，通过超声波处理的空化作用和超混合效应可使分子中的一些化学键断裂，降低粒子大小，得到均匀的溶液或分散液，大量反应基团暴露，加强分子间相互作用，从而可得到更坚韧、更紧密的膜。超声波处理可有效提高大豆分离蛋白膜的抗拉强度和阻湿性，但伸长率会有所下降。Ghorpade等人报道了通过表面膜法制备的大豆分离蛋白/聚乙烯膜，但检测发现该聚乙烯虽然提高了断裂伸长率，但降低了膜的抗拉强度。唐亚丽等人研究了使用增塑剂和干燥温度对大豆蛋白膜阻油性能的影响，发现增加增塑剂的用量可提高膜的断裂伸长率、却会降低膜的抗拉强度。郭宽等人在制膜工业中加入蜂蜡，以固体小颗粒的状态分散于大豆蛋白膜中，能够一定程度地提高大豆蛋白膜的抗张强度，但蜂蜡不易得，使得制膜成本较高，难以适应工业化生产的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高大豆分离蛋白膜阻氧性能的方法。
本专利所提供的提高大豆分离蛋白膜阻油性能的方法，其特征是工艺为：将大豆分离蛋白和季铵盐加入到水中，加热搅拌溶解。真空脱气，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜。
本发明所述的季铵盐包括苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵和四丁基硫酸氢铵。
本发明所述的季铵盐的浓度为5%~25%（W/W，季铵盐/大豆分离蛋白）。
本发明所述的水浴加热的温度为50~90 ℃。
本发明所述的水浴加热的时间为30~120 min。
机械特性的测定方法为：将大豆分离蛋白膜裁成2.0 cm×5.0 cm的长条，用TMS-2000质构仪做拉伸试验。拉伸速率为1 mm/s，测定膜的最大断裂张力（F）和抗拉强度（TS）以及断裂延伸率（E）。测定前先将膜在相对湿度60%的饱和KCl溶液中平衡48 h，每种膜测定3个样，取平均值。
其中抗拉强度的计算公式如下：
TS为抗拉强度（KPa）；
F为试样断裂时所承受的最大张力（N）；
S为试验截面积（m2）。
其中断裂延伸率计算公式如下：
E为断裂延伸率（%）；
L 1为试样被拉伸后得长度（mm）；
L 0为试验被拉伸前的长度（mm）。
在本发明的一个优选实施例中，将5 g大豆分离蛋白（SPI）和5%的苄基三乙基氯化铵、或者苄基三乙基氯化铵、或者四丁基溴化铵、或者三辛基甲基氯化铵、或者四丁基硫酸氢铵（W/W，季铵盐/蛋白）加入到100 mL水中，加热至80 ℃，搅拌溶解，并持续30 min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
具体实施方式
以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。
实施例1
将5 g大豆分离蛋白（SPI）和25%的苄基三乙基氯化铵（W/W，苄基三乙基氯化铵/蛋白）加入到100 mL水中，加热至80 ℃，搅拌溶解，并持续30 min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
根据上述机械特性的测定方法，测定该SPI膜的抗拉强度TS值为17680 KPa，断裂延伸率E为64.47%。
实施例2
将5 g大豆分离蛋白（SPI）和5%的四丁基溴化铵（W/W，四丁基溴化铵/蛋白）加入到100 mL水中，加热至60 ℃，搅拌溶解，并持续120 min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
根据上述机械特性的测定方法，测定该SPI膜的抗拉强度TS值为23741 KPa，断裂延伸率E为75.98%。
实施例3
将5 g大豆分离蛋白（SPI）和15%的三辛基甲基氯化铵（W/W，三辛基甲基氯化铵/蛋白）加入到100 mL水中，加热至90 ℃，搅拌溶解，并持续60 min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
根据上述机械特性的测定方法，测定该SPI膜的抗拉强度TS值为16123 KPa，断裂延伸率E为57.66%。
实施例4
将5 g大豆分离蛋白（SPI）和10%的四丁基硫酸氢铵（W/W，四丁基硫酸氢铵/蛋白）加入到100 mL水中，加热至50 ℃，搅拌溶解，并持续90 min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
根据上述机械特性的测定方法，测定该SPI膜的抗拉强度TS值为27580 KPa，断裂延伸率E为79.11%。
实施例5（未加入季铵盐类的对照组）
将5 g大豆分离蛋白（SPI）加入到100 mL水中，加热至80 ℃，搅拌溶解，并持续90min。真空脱气10 min，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜，揭膜后于温度25 ℃，相对湿度50%的干燥器中贮藏48 h备用。
根据上述机械特性的测定方法，测定该未加入季铵盐的SPI膜的抗拉强度TS值为3963 KPa，断裂延伸率E为12.19%。
Claims (5)
1.一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法，其特征在于，将大豆分离蛋白（SPI）和季铵盐加入到水中，加热搅拌溶解，真空脱气，倾倒在聚丙烯膜上自然冷却成膜。
2.根据权利要求1中所述的一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法，其特征在于，所述季铵盐为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种。
3.根据权利要求1中所述的一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法，其特征在于所加入的季铵盐/大豆分离蛋白的质量浓度为5%~25%。
4.根据权利要求1中所述的一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法，其特征在于水浴加热的温度为50~90 ℃。
5.根据权利要求1中所述的一种提高大豆分离蛋白膜机械强度的方法，其特征在于水浴加热的时间为30~120 min。
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| CN101801888A (zh) * | 2007-09-18 | 2010-08-11 | 阿克佐诺贝尔股份有限公司 | 包含季铵化合物的混合物及其用途 |
| CN101935364A (zh) * | 2009-09-15 | 2011-01-05 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种壳聚糖季铵盐及其应用 |
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