本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
食品包裝作為保持食品質(zhì)量、延長食品貨架期并提高食品附加值的一種重要方式，在食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。塑料包裝材料因為樣式豐富、價格便宜、使用方便、加工簡單得到大規(guī)模使用。然而，當(dāng)它們給人們的日常生活帶來便利和經(jīng)濟(jì)的同時，因其不能被重復(fù)利用和完全降解帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題，從而使可降解型的環(huán)保材料得到廣泛的關(guān)注，成為研究熱點。以生物大分子為原料的可食性膜是其中的一種。
可食性膜是以多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物大分子為成膜基質(zhì)，添加可食性的增塑劑、增強(qiáng)劑等物質(zhì)，通過交聯(lián)作用而制備的薄膜。可食性膜的作用機(jī)理是通過防止水分、氣體和溶質(zhì)等的遷移，以避免食品在儲存和運(yùn)輸過程中發(fā)生風(fēng)味和質(zhì)地的變化，從而確保食品質(zhì)量，盡量延長食品的貨架期。目前我國科學(xué)工作者對可食性膜的研究主要集中在合成材料的選擇與改性、合成機(jī)理的探索、吸濕性能的改良、阻隔性能的改善以及利用農(nóng)副產(chǎn)品合成可食性膜等領(lǐng)域。雖然，可食性膜因性能和成本等問題，現(xiàn)在被使用的市場范圍有限。
明膠是一種無色或微黃透明的水溶性蛋白質(zhì)混合物，是皮膚、韌帶、肌腱中的膠原經(jīng)酸或堿部分水解或在水中煮沸而產(chǎn)生。明膠可食性膜具有良好的機(jī)械性能和可降解性，是白色污染物塑料包裝優(yōu)良的替代物。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，45-55℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后，80-85℃水浴30min，使蛋白質(zhì)變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經(jīng)真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干成膜。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質(zhì)含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱的溫度為50-55℃。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，由明膠、酪蛋白酸鈉和甘油復(fù)合合成的可食性膜具有良好的機(jī)械性能、光學(xué)性能、阻隔性能和全水溶性，且制備工藝簡單，易于操作，適于推廣應(yīng)用。
具體實施方式
實施例1
一種明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，45℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后，80℃水浴30min，使蛋白質(zhì)變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經(jīng)真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干成膜。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質(zhì)含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱的溫度為50℃。
甘油添加比例是影響膜抗張強(qiáng)度和伸長率的顯著因素，抗張強(qiáng)度隨著甘油添加量的增加而降低，伸長率相反。這是因為甘油作為增塑劑，可以通過減弱相鄰聚合物鏈分子間的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低機(jī)械抗性和膜的某些阻隔性能。明膠濃度、酪蛋白酸鈉濃度和成膜溫度對膜的抗張強(qiáng)度和伸長率的影響不顯著。
明膠和酪蛋白酸鈉含量對復(fù)合膜的透光率均有顯著影響，其中明膠的添加可降低膜的透光率，酪蛋白酸鈉相反，且酪蛋白酸鈉的影響顯著程度高于明膠。膜霧度的影響顯著因素為酪蛋白酸鈉添加比例，可提高膜的霧度。甘油添加量和成膜溫度對膜的透光率和霧度無顯著影響。
在常溫條件下，經(jīng)過24 h不斷攪拌后，膜完全溶于蒸餾水中，溶解后所得的溶液呈乳白色半透明狀?？芍瑢嶒炛苽涞哪槿苄缘?，可用于即溶型的方便面調(diào)料包裝袋或者茶葉包裝袋，具有一定的市場價值。
制備的可食性膜具有良好的阻氣性，可用于真空包裝和氣調(diào)包裝。蛋白質(zhì)類可食性膜具有高阻氣性能，與阻隔性能優(yōu)良的鋁箔袋和聚酰胺/聚丙烯/聚對苯二甲酸乙二酯，明膠和酪蛋白酸鈉含量對膜的透氣性均有顯著性影響，兩者含量的增加均可提高膜的阻氣性能。
甘油含量對膜的水蒸氣透過系數(shù)影響的顯著程度大于酪蛋白酸鈉。甘油含量的增加一方面使得聚合物分子間作用力減小，另一方面由于甘油具有親水性，所以甘油添加含量增加導(dǎo)致膜的水分含量增大，水蒸氣阻隔性能降低。所有的明膠-酪蛋白酸鈉膜的質(zhì)量損失分為三個階段。第一階段出現(xiàn)在80-180 ℃，此階段膜的質(zhì)量損失較小，為3.74%，與膜中游離水的損失有關(guān)。第2階段的質(zhì)量損失出現(xiàn)在180 -270 ℃，占17.72%，主要是由于膜中甘油化合物和結(jié)合水的損失導(dǎo)致的。第3階段質(zhì)量損失為44.30%，發(fā)生在270-500 ℃，此階段中膜迅速分解，質(zhì)量大幅下降，原因為蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)因高溫被破壞，迅速降解。由熱重分析可知，明膠-酪蛋白酸鈉膜的熱穩(wěn)定性較高，該結(jié)果也反映出明膠和酪蛋白酸鈉的交聯(lián)反應(yīng)使可食性膜更加緊湊和堅硬。明膠-酪蛋白酸鈉膜適合在溫度低于180 ℃的條件下使用。
實施例2
一種明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，55℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后， 85℃水浴30min，使蛋白質(zhì)變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經(jīng)真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干成膜。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質(zhì)含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
甘油添加比例是影響膜抗張強(qiáng)度和伸長率的顯著因素，抗張強(qiáng)度隨著甘油添加量的增加而降低，伸長率相反。這是因為甘油作為增塑劑，可以通過減弱相鄰聚合物鏈分子間的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低機(jī)械抗性和膜的某些阻隔性能。明膠濃度、酪蛋白酸鈉濃度和成膜溫度對膜的抗張強(qiáng)度和伸長率的影響不顯著。
本發(fā)明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復(fù)合膜的制備方法，所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱的溫度為55℃。明膠和酪蛋白酸鈉的添加量有關(guān)，添加量越大，交聯(lián)越緊密，表面越光滑。為了增加膜橫切面的致密性和光滑性，可以采取添加乳化劑或酶改性的方法來進(jìn)行優(yōu)化。明膠含量對復(fù)合膜的機(jī)械性能和透濕性無顯著影響，但其含量的增加會降低膜的透光率和氧氣透過率。酪蛋白酸鈉含量的增加可增加膜的透光率、霧度和阻隔性能，但是對機(jī)械性能的影響不顯著。甘油添加比例是影響膜拉伸強(qiáng)度、伸長率和水蒸氣透過系數(shù)最顯著的因素，其相應(yīng)的偏回歸系數(shù)分別為：-0.901，2.720和0.9662。明膠和酪蛋白酸鈉均為影響膜透氣率的顯著因素，可增強(qiáng)膜的阻氣性能。