CN109943081A - 一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，属于生物材料及食品包装领域。该发明首先通过超声辅助胰蛋白酶和碱性蛋白酶改性技术提高鸡蛋全蛋液热稳定性，将大豆分离蛋白与处理后的全蛋液混合，其中大豆分离蛋白的含量15g,全蛋液的含量15g，增塑剂的含量为0.1‑0.3％，交联剂的含量为0.065％‑0.070％。超声辅助胰蛋白酶和碱性蛋白酶改性后的全蛋液与大豆蛋白形成致密、均匀的三维立体网状结构，显著提高了复合膜的机械性能和阻隔性能，同时该膜具有突出的可食性营养价值，即使废弃在环境中也会迅速降解，完全不存在污染问题。该方法得到的可食包装膜可作为食品接触的新型材料用于食品包装也可以直接食用，具有可持续发展的经济效益和环境效益。

Description

一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法

技术领域

本发明提供了一种本发明提供了一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，更具体地说涉及大豆分离蛋白/鸡蛋蛋白复合包装膜及其制备方法，属于生物材料及食品包装技术领域。

背景技术

随着人们对食品安全和环境保护意识的不断深入，食品包装的重要性也随之突显出来，相较于塑料包装膜的无法降解，污染环境等特点，可食性膜可作为食品接触包装材料也可以直接食用，它既能替代现行塑料性能,又不造成白色污染的塑料替代品,尤其当其达到一定使用寿命废弃后在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。它们可以替代合成聚合物薄膜，减少负面环境影响和处理成本，近年来受到食品行业与包装行业的广泛关注。其中大豆分离蛋白是一类资源丰富、价格低廉的天然高分子原料，基于其良好的成膜性、可食、生物相容性以及完全降解性能而受到关注，是现代健康无毒包装理念的理想包装材料。然而因大豆分离蛋白机械性能稳定性差，防水防油性能差等缺点是不可忽视，是一直以来研究的重点。所以，如何能改善大豆分离蛋白包装膜的机械强度，提高其阻隔性能是一直困扰研究者的难题。

鸡蛋中存在营养丰富的蛋白质，含有人体所必需的8种氨基酸，其中含硫氨基酸较多。作为一种重要的食品加工原料，它也有许多重要的功能特性，如起泡性、凝胶性、溶解性和成膜性等。但是鸡蛋蛋白质对热极其不稳定，加热易凝固，很大程度上限制了鸡蛋的加工利用。

目前国内关于提高鸡蛋热凝固温度研究目前多集中在使用相关酶对鸡蛋进行改性，还尚未有利用超声辅助特定蛋白酶改性的方法提高鸡蛋热凝固温度的相关文献，且国内外对大豆分离蛋白膜以及鸡蛋蛋白成膜的研究较多，但将改性后的蛋液与大豆分离蛋白相结合制备机械性能和阻隔性能良好的可食性包装膜还鲜见报道。如专利CN 1743379A通过将SPI和明胶混合制成具有一定机械强度且廉价的可食性大豆蛋白膜；专利CN108676367 A以大豆蛋白和虾壳蛋白为主要原料，得到一种可食性大豆蛋白复合膜；然而上述复合膜虽都为可食性包装膜，但并没有将营养方便与机械强度、阻隔强度强这些优点结合到同一种膜上。

发明内容

本发明的目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明提供一种具有安全低廉、操作方便、工艺简单等优点的双蛋白可食性包装膜的制备方法。利用两种蛋白质复合，不仅能改善单一蛋白质功能性上的不足，还能起到营养互补的作用，可以扩大分离大豆蛋白和鸡蛋利用途径，提高产品的附加值。

本发明解决的技术问题：首先解决在制膜过鸡蛋容易不稳定产生凝固的问题，同时解决了目前国内外食品包装研究领域所制备的包装膜机械性能、阻隔性能较差的问题。

本发明解决的技术方案：一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于按照以下步骤制备：

(1)鸡蛋去壳，将蛋黄和蛋清打匀，得到全蛋液，取15g全蛋液加入50ml蒸馏水，用1mol/L NaOH将PH调节至8.0，加入5000U/g(底物)胰蛋白酶和碱性蛋白酶；

(2)在酶解开始后对酶解体系采用超声处理，处理条件为频率20kHz,功率225W，温度50℃。超声处理采用间歇式超声，在酶解的第0、20、40min分别进行超声处理3min，酶解时间为1h；

(3)向烧杯中加入250ml温度为40-60℃蒸馏水，以蒸馏水重量百分比计，加入15g的大豆分离蛋白，再与经过前处理得到的全蛋液混合，加入增塑剂和交联剂，经过磁力搅拌后获得混合溶液；

(4)用1mol/L NaOH将溶液pH值调节至9.0，磁力搅拌器搅拌10-15min后，75℃水浴加热30-35min，采用超声波进行消泡脱气处理，超声条件：100-150Hz、时间15-20min，脱气后的溶液倒入的亚克力板槽内，亚克力板的板槽规格为长×宽×300×300×10mm；

(5)将盛有成膜溶液的亚克力板40℃鼓风干燥4h，干燥后室温放置6-7h，水浴温度为60℃回软30-45s后揭膜；

(6)成品。

优选步骤(1)中所述的胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为1：1；或优选步骤(1)中所述的胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为2：3；或优选步骤(1)中所述的胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为3：2。

再优选步骤(3)所述的增塑剂为甘油,添加量为1.0-3.0％；步骤(3)所述的交联剂为氯化钙,添加量为0.065-0.070％。

再优选步骤(5)亚克力板倒膜量为100g。

本发明制得的可食性包装膜可应用于食品内包装袋，特别适用于方便面制品包装领域，即在方便面制品内包装袋的应用，该产品一方面改善可食性包装性能，延长包装食品的保质期，另一方面此包装膜具有两种蛋白的共同优点，能够营养可食，补充人体所需的氨基酸，提供较高的营养价值，是一种绿色健康的包装材料。

本发明的有益效果：

(1)本发明创造性通过超声辅助特定配比的胰蛋白酶和碱性蛋白酶提高鸡蛋热凝固温度，并将处理后的鸡蛋全蛋液与大豆蛋白进行混合，制得机械性能和阻隔性能都优于单纯大豆蛋白膜的可食性包装膜。蛋白聚合物表面光滑平整，薄厚均匀，结构致密。产品呈淡黄色，无异味，外观品质较好，降解速度较快，对环境不造成任何污染。

(2)鸡蛋内蛋白极易变性凝固，在加工中全蛋液的热凝固温度必须控制在62-67℃，限制了全蛋液的加工以及灭菌，使其应用受到很大的局限。而鸡蛋酶解后的蛋液具有较高稳定性，能够提高热凝固温度，但是单纯酶解时间较长，效率较低，但将超声与酶解结合能够提高酶催化活性，促进酶与底物的接触，加速酶促反应进程。使用间歇式超声同时也会使酶保持很好的活性，相较于普通超声，加速作用更好，更利于反映的进行。超声波辅助酶技术改变了鸡蛋蛋白质的空间构象，改善了鸡蛋蛋白的功能特性，更大程度的上对蛋白质进行改性，提高全蛋液热稳定性，有利于后续复合蛋白膜的制备。

(3)鸡蛋中主要发挥成膜作用的为鸡蛋清蛋白，大豆蛋白与鸡蛋清蛋白有良好的相容性，鸡蛋清中的蛋白与大豆蛋白质靠分子中的氢键、离子相互作用、偶极相互作用、二硫键等来维持其稳定的结构。在制膜过程中由于加热会破坏这些相互作用，使蛋白质亚基解离、分子变性，分子内部的疏水基团、巯基暴露出来，蛋白质分子通过疏水键二硫键的结合，形成立体网络结构，并且加入交联剂氯化钙能够促进聚合物共价键或者离子键的形成，因此在适当条件下便可制得具有一定机械性和阻隔性的可食性膜。

具体实施方式

实施例1

(1)鸡蛋去壳，将蛋黄和蛋清打匀，得到全蛋液，取15g全蛋液加入50ml蒸馏水，用1mol/L NaOH将PH调节至8.0，加入2500U/g(底物)胰蛋白酶和2500U/g(底物)碱性蛋白酶；

(2)在酶解开始后对酶解体系采用超声处理，处理条件为频率20kHz,功率225W，温度50℃。超声处理采用间歇式超声，在酶解的第0、20、40min分别进行超声处理3min，酶解时间为1h；

(3)向烧杯中加入250ml温度为40-60℃蒸馏水，以蒸馏水重量百分比计，加入15g的大豆分离蛋白，再与经过前处理得到的全蛋液混合，加入增塑剂和交联剂，经过磁力搅拌后获得混合溶液；

(4)用1mol/L NaOH将溶液pH值调节至9.0，磁力搅拌器搅拌10-15min后，75℃水浴加热30-35min，采用超声波进行消泡脱气处理，超声条件：100-150Hz、时间15-20min，脱气后的溶液倒入的亚克力板槽内，亚克力板的板槽规格为长×宽×300×300×10mm，倒膜量为100g。

(5)将盛有成膜溶液的亚克力板40℃鼓风干燥4h，干燥后室温放置6-7h，水浴温度为60℃回软30-45s后揭膜；

(6)制得一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法。

实施例2

(1)鸡蛋去壳，将蛋黄和蛋清打匀，得到全蛋液，取15g全蛋液加入50ml蒸馏水，用1mol/L NaOH将PH调节至8.0，加入3000U/g(底物)胰蛋白酶和2000U/g(底物)碱性蛋白酶；

(2)在酶解开始后对酶解体系采用超声处理，处理条件为频率20kHz,功率225W，温度50℃。超声处理采用间歇式超声，在酶解的第0、20、40min分别进行超声处理3min，酶解时间为1h；

(3)向烧杯中加入250ml温度为40-60℃蒸馏水，以蒸馏水重量百分比计，加入15g的大豆分离蛋白，再与经过前处理得到的全蛋液混合，加入增塑剂和交联剂，经过磁力搅拌后获得混合溶液；

(4)用1mol/L NaOH将溶液pH值调节至9.0，磁力搅拌器搅拌10-15min后，75℃水浴加热30-35min，采用超声波进行消泡脱气处理，超声条件：100-150Hz、时间15-20min，脱气后的溶液倒入的亚克力板槽内，亚克力板的板槽规格为长×宽×300×300×10mm，倒膜量为100g；

(5)将盛有成膜溶液的亚克力板40℃鼓风干燥4h，干燥后室温放置6-7h，水浴温度为60℃回软30-45s后揭膜；

(6)制得一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法。

实施例3

(1)鸡蛋去壳，将蛋黄和蛋清打匀，得到全蛋液，取15g全蛋液加入50ml蒸馏水，用1mol/L NaOH将PH调节至8.0，加入2000U/g(底物)胰蛋白酶和3000U/g(底物)碱性蛋白酶；

(2)在酶解开始后对酶解体系采用超声处理，处理条件为频率20kHz,功率225W，温度50℃。超声处理采用间歇式超声，在酶解的第0、20、40min分别进行超声处理3min，酶解时间为1h；

(3)向烧杯中加入250ml温度为40-60℃蒸馏水，以蒸馏水重量百分比计，加入15g的大豆分离蛋白，再与经过前处理得到的全蛋液混合，加入增塑剂和交联剂，经过磁力搅拌后获得混合溶液；

(4)用1mol/L NaOH将溶液pH值调节至9.0，磁力搅拌器搅拌10-15min后，75℃水浴加热30-35min，采用超声波进行消泡脱气处理，超声条件：100-150Hz、时间15-20min，脱气后的溶液倒入的亚克力板槽内，亚克力板的板槽规格为长×宽×300×300×10mm，倒膜量为100g；

(5)将盛有成膜溶液的亚克力板40℃鼓风干燥4h，干燥后室温放置6-7h，水浴温度为60℃回软30-45s后揭膜；

(6)制得一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法。

Claims (7)

1.一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于按照以下步骤制备：

(1)鸡蛋去壳，将蛋黄和蛋清打匀，得到全蛋液，取15g全蛋液加入50ml蒸馏水，用1mol/L NaOH将PH调节至8.0，加入5000U/g(底物)胰蛋白酶和碱性蛋白酶；

(2)在酶解开始后对酶解体系采用超声处理，处理条件为频率20kHz,功率225W，温度50℃。超声处理采用间歇式超声，在酶解的第0、20、40min分别进行超声处理3min，酶解时间为1h；

(3)向烧杯中加入250ml温度为40-60℃蒸馏水，以蒸馏水重量百分比计，加入15g的大豆分离蛋白，再与经过前处理得到的全蛋液混合，加入增塑剂和交联剂，经过磁力搅拌后获得混合溶液；

(4)用1mol/L NaOH将溶液pH值调节至9.0，磁力搅拌器搅拌10-15min后，75℃水浴加热30-35min，采用超声波进行消泡脱气处理，超声条件：100-150Hz、时间15-20min，脱气后的溶液倒入的亚克力板槽内，亚克力板的板槽规格为长×宽×300×300×10mm；

(5)将盛有成膜溶液的亚克力板40℃鼓风干燥4h，干燥后室温放置6-7h，水浴温度为60℃回软30-45s后揭膜；

(6)成品。

2.根据权利要求1所述的一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为1：1。

3.根据权利要求1所述的一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为2：3。

4.根据权利要求1所述的一种双蛋白可食性包装膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的复合蛋白酶胰蛋白酶和碱性蛋白酶添加量比为3：2。

5.根据权利要求1所述的一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法其特征在于，步骤(3)中所述的增塑剂为甘油，甘油添加量为1.0-3.0％。

6.根据权利要求1一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的交联剂为氯化钙，氯化钙添加量为0.065-0.070％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种以双蛋白为基质的可食性包装膜及其制备方法，其特征在于，步骤(5)中亚克力板倒膜量为100g。