一種可食性蛋清蛋白納米膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可食性蛋清蛋白納米膜的制備方法，屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料包裝的難以降解給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的白色污染問題，因而可食性包裝材料應(yīng) 運(yùn)而生，可食用膜是一種以天然高分子聚合物(蛋白質(zhì)、多糖、脂類等)為原料，在添加增塑 劑的情況下，通過分子間作用力形成的具有一定機(jī)械強(qiáng)度和阻隔能力的膜。
[0003] 蛋白膜普遍存在機(jī)械性能和阻水能力差的問題。有文獻(xiàn)報(bào)道通過蛋清蛋黃復(fù)配， 以期改善蛋白膜的機(jī)械性能和阻水能力，但是效果并不理想；另外近年來有研究報(bào)道通過 蛋清蛋白與木糖美拉德反應(yīng)對(duì)蛋清蛋白進(jìn)行糖基化改性，用其反應(yīng)產(chǎn)物做膜，但其伸長(zhǎng)率 最大在30 %左右，且抗拉強(qiáng)度也僅有2MPa左右，并沒有太大的改善。目前來看，對(duì)于蛋清蛋 白膜的研究還比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本方法提供了一種可食性蛋清蛋白納米膜的制備方法。本發(fā) 明方法以蛋清蛋白制備膜溶液，將膜溶液進(jìn)行均質(zhì)處理。均質(zhì)處理可能使得蛋白質(zhì)分子展 開，基團(tuán)暴露，有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，且均質(zhì)處理之后膜溶液的粒徑變小，處于納米 級(jí)，所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，可以有效提高膜的機(jī)械性能和阻水能力。另外在膜溶液中 加入疏水性油脂，通過均質(zhì)處理，使其成為穩(wěn)定的納米乳液，所成膜可以有效阻止水分的透 過。
[0005] 本發(fā)明的制備方法，包括:配置6-8% (w/w)的蛋清蛋白溶液并充分?jǐn)嚢?，加?-5% (v/v)甘油混勻，然后調(diào)節(jié)pH 10-12，水浴加熱0.5-2.5h，冷卻后加入2-5% (v/v)的植物 油預(yù)均質(zhì)，然后在40-100MPa條件下進(jìn)行高壓均質(zhì)，得到體系穩(wěn)定的乳液(膜溶液），然后倒 入平置容器中，在烘箱中干燥，干燥后放入相對(duì)濕度60-80%的環(huán)境中平衡，平衡后撕膜。
[0006] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述蛋清蛋白溶液為7 %。
[0007] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述水浴加熱是在40_80°C下進(jìn)行，優(yōu)選60°C。
[0008] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述水浴時(shí)間優(yōu)選為0.5-1.5h。
[0009]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述預(yù)均質(zhì)是在高速分散機(jī)8000rpm-12000rpm轉(zhuǎn)速 下預(yù)均質(zhì) l_3min。優(yōu)選 10000rpm-12000rpm。
[0010] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述平置容器中膜溶液倒入后溶液厚度3-10mm。
[0011] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述膜溶液是取10mL膜溶液倒入直徑9cm的圓底平 置容器中制膜。
[0012] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述干燥是在40-80°C烘箱中干燥2-6h。優(yōu)選60°C烘 箱中干燥2-5h。
[0013] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法得到的膜的膜厚度為〇. 05-0.15mm。
[0014] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述平衡是平衡24h。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：
[0016] (1)與普通蛋清蛋白膜相比，本發(fā)明制備得到的膜，其機(jī)械強(qiáng)度和阻水能力得到顯 著提升；其抗拉強(qiáng)度在5MPa左右，伸長(zhǎng)率可達(dá)100%，水蒸氣透過系數(shù)最低可達(dá)0.29g.mm/ h · m2 · kpa;與其他蛋白膜相比，蛋清蛋白本身含有溶菌酶，具有一定的抗菌效果。
[0017] (2)在蛋清蛋白膜溶液中加入2 % -5 %植物油，植物油本身具有很強(qiáng)的疏水性，可 以有效提尚I旲的阻水能力。
[0018] (3)本發(fā)明使用的原料蛋清蛋白，廉價(jià)易得，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且含有人體所 必需的8種氨基酸;蛋清蛋白中卵白蛋白含有1個(gè)二硫鍵與4個(gè)自由巰基，卵轉(zhuǎn)鐵蛋白有15個(gè) 二硫鍵，卵類黏蛋白有9個(gè)二硫鍵，溶菌酶含4個(gè)二硫鍵，豐富的二硫鍵和巰基為蛋清蛋白成 膜提供了豐富的鍵能，同時(shí)蛋清蛋白良好的凝膠性為蛋清蛋白的成膜性提供了基礎(chǔ)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] (l)7jc溶性蛋白膜厚度的測(cè)定
[0020] 在膜上隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，用螺旋測(cè)微器測(cè)量膜的厚度，取其平均值，精確至0.001_。
[0021] (2)水溶性蛋白膜機(jī)械性能的測(cè)定
[0022]將膜裁成2cmX6cm的規(guī)格，用夾具固定好，在物性測(cè)試儀上做拉伸試驗(yàn)，夾具間的 距離設(shè)定為30mm。根據(jù)膜斷裂時(shí)的最大拉力和斷裂時(shí)夾具間的距離計(jì)算膜的抗拉強(qiáng)度(TS) 和斷裂伸長(zhǎng)率(E)。公式如下：
[0023] TS=F/(a*b)
[0024] 式中TS為抗拉強(qiáng)度，MPa;
[0025] F為最大拉力，N;
[0026] a為試樣的寬度，mm;
[0027] b為試樣的厚度，mm〇
[0028] E=(L-Lo)/Lo*100%
[0029] 式中E為斷裂伸長(zhǎng)率，％;
[0030] Lo為試樣的原始標(biāo)線間的距離，mm;
[0031] L為試樣斷裂時(shí)距離標(biāo)線間的距離，mm。
[0032] (3)水蒸氣透過速率和透濕性系數(shù)測(cè)定
[0033] 選擇光滑、均勻和平整的膜，用于密封裝有變色硅膠的瓶口，稱重，再放在相對(duì)濕 度為70±3%的環(huán)境下，每隔一個(gè)周期時(shí)間稱重。根據(jù)以下公式計(jì)算膜的水蒸氣透過速率 (J)和透濕性系數(shù)(WVP)。
[0034] 水蒸氣透過速率公式如下：
[0035] J = C/A
[0036] 式中:J為單位面積水蒸氣透過速率，g/h · m2;
[0037] C為透濕杯重-時(shí)間關(guān)系曲線的斜率，g/h;
[0038] A為透濕杯的有效面積，cm2。
[0039] 膜的透濕系數(shù)公式如下：
[0040] WVP = C*X/(A*AP)
[0041] 式中：WVP透濕系數(shù)，g · mm/m2 · h · kPa;
[0042] X 膜厚，mm;
[0043] Δ P膜兩側(cè)水蒸氣壓差。膜兩側(cè)的水分濕度梯度為RH=75%，25°C時(shí)水蒸氣的飽和 蒸汽壓為3.1684kPa，相對(duì)濕度為75 %的水蒸氣壓為3.1684 X 0.75 = 2.3763kPa，故膜兩側(cè) 的水蒸氣壓差為2.3763kPa。
[0044] 實(shí)施例1:蛋清蛋白納米膜的制備
[0045] 配制6 %濃度的蛋清蛋白溶液于振蕩器上充分?jǐn)嚢枞芙?，加? %的甘油并混勻， 調(diào)節(jié)pH至11.5左右，水浴循環(huán)加熱1.5h，待冷卻至室溫后加入2 % (V/V)的植物油經(jīng)高速分 散機(jī)lOOOOrpm轉(zhuǎn)速下預(yù)均質(zhì)lmin后，在60MPa的條件下進(jìn)行高壓均質(zhì)，得到體系穩(wěn)定的乳 液，每個(gè)平板倒入10mL膜溶液，將其置于60°C烘箱中干燥2h，干燥后放入相對(duì)濕度為60%的 環(huán)境中平衡24h揭膜備用。
[0046] 實(shí)施例2:蛋清蛋白納米膜的制備
[0047] 配制7%濃度的蛋清蛋白溶液于振蕩器上充分?jǐn)嚢枞芙?，加?%的甘油并混勻， 調(diào)節(jié)pH至10左右，水浴循環(huán)加熱1.5h，待冷卻至室溫后加入5 % (V/V)的植物油經(jīng)高速分散 機(jī)12000rpm轉(zhuǎn)速下預(yù)均質(zhì)lmin后，，在lOOMPa的條件下進(jìn)行高壓