淀粉可食餐具的制備及其性能測定

宋江鋒， 王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

(遼寧石油化工大學 ，遼寧 撫順 113001）

淀粉可食餐具的制備及其性能測定

宋江鋒， 王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

(遼寧石油化工大學 ，遼寧 撫順 113001）

資源的合理利用和保護生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為21世紀重要的課題，研究制備替代發(fā)泡塑料餐具的綠色環(huán)?？山到獠途呔哂兄匾饬x。通過利用淀粉為主要原料制備環(huán)保型可食用餐具，并考察了制備樣品在不同溫度、PH條件下的溶解度及霉變檢測不同的含水率對餐具使用性能的影響；并分析淀粉可食餐具的最佳含水率。結(jié)果表明：含水率為30%時，綜合使用性能最好。

淀粉；餐具；含水率；溶解度；性能

近年來隨著社會不斷進步，旅游業(yè)迅猛發(fā)展，同時也帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)如餐具企業(yè)中一次性餐具（飯盒、碗、盤、杯）的用量與日俱增[1]。十幾年來以發(fā)泡塑料餐具為首的一次性餐具發(fā)展迅速[2,3]，每年生產(chǎn)塑料快餐具115億只以上[4,5]。并且，高發(fā)塑料餐具的用量還在以年均25%的速度遞增[5-7]。雖然發(fā)泡塑料餐具給人們生活帶來極大方便，降低人的勞動強度[2,3]。但也存在著嚴重的環(huán)境污染問題。在我國處理白色污染問題一般采取填埋、焚燒等方法，但由于發(fā)泡塑料餐具含有氟、氯、碳化物等，焚燒后的產(chǎn)物會破壞大氣臭氧層；填埋處理不僅浪費大量土地，同時又不易降解，易污染水質(zhì)，妨礙農(nóng)業(yè)發(fā)展[8，9]。所以研究制備替代發(fā)泡塑料餐具的綠色環(huán)?？山到獠途呔哂兄匾饬x。一些環(huán)保餐具因成本高、會產(chǎn)生二次污染而不能廣泛應(yīng)用，而利用淀粉作為原料來制備綠色環(huán)?？墒秤貌途?，不僅解決塑料餐具對環(huán)境的污染問題及可降解餐具的缺陷問題，還能替代現(xiàn)行塑料餐具在大部分場合應(yīng)用，且和其他類型的一次性可降解餐具如光降解塑料餐具、生物降解塑料餐具、紙質(zhì)餐具及植物纖維餐具[3,10-16]相比，不僅成本低廉、可降解、還可以作為完全綠色環(huán)保且可以作為飼料進行二次利用。

本文利用淀粉制備食品級可食用餐具，并考察了含水率對樣品在酸性溶液和不同溫度水中的溶解度及保質(zhì)期的影響。

1 實驗部分

1.1 淀粉可食餐具的制備

1.1.1 實驗材料

玉米淀粉、 純凈水、羧甲基纖維素鈉、山梨酸鉀、瓊脂、明膠、甘油、強筋劑。

1.1.2 制備方法

按質(zhì)量比1∶1.3稱取玉米淀粉和純凈水，并添加食品級添加劑羧甲基纖維素鈉、強筋劑、山梨酸鉀、甘油、卡納膠、明膠分別按照總質(zhì)量的0.5%、0.5%、0.1%、0.2%、0.8%、1%依序加入攪拌筒并攪拌至混合均勻；水浴鍋加熱，保持最佳溫度；分成若干份，每一份大約16～24 g左右，將其放入成型模具中;在1 800～2 000 N的外力下條件作用50 s，制出胚體；后將溫度升高（按10 ℃/min的速度升溫）至120 ℃下保溫 30 min；取出樣品自然冷卻至室溫；取下模具，對表面光滑的樣品做初步處理，放入烘箱在70 ℃的溫度下蒸發(fā)水分至理想含水率。

1.2 實驗指標及測定方法

1.2.1 淀粉可食餐具含水率的測定

取淀粉可食餐具樣品從中剪下三份（分別取中心處、邊緣處及半徑中心處）分別標記1、2、3并用分析天平稱出質(zhì)量，記錄好后，放入烘箱中烘烤直至前后兩次稱量差別不超過0.001 g。將每份的含水率算出后求其平均值作為其餐具樣品的含水率α。其中含水率計算公式為：

α=（m-m干重）/m干重×100%

式中：m —樣品烘干前質(zhì)量;

m干重—樣品烘干后質(zhì)量。

1.2.2 淀粉可食餐具溶解度的測定

將樣品放在水（或酸性溶液）中溶解一定時間后，放入烘箱干燥直至前后兩次稱量差別不超過0.001 g，并記錄此時的質(zhì)量末重。其中溶解度γ計算公式為：

γ=（m1-m2）/m1×100%

式中：m1—樣品開始時的干重;

m2—樣品的溶解后的干重。

1.2.3 淀粉可食餐具的保質(zhì)期的測定

取淀粉可食餐具樣品三份分別標記并計算出含水率α，分別裝入自封袋中置于室溫中保存，每天分別在早8:00、中午12:00及下午16:00檢查是否出現(xiàn)霉斑，并記錄結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

通過對淀粉可食餐具的外觀分析及對機械強度及機械硬度檢測可知：當含水率超過40%時，餐具的機械硬度較差，承載物體質(zhì)量較小，超過一定質(zhì)量容易變形；但當含水率低于24%時，餐具的機械強度較差，容易受損。故本次實驗選用餐具樣品的含水率取值范圍在24%至40%之間。

2.1 含水率對樣品在水中溶解度的影響

本組實驗通過對不同含水率的餐具樣品在同一溫度下的溶解情況作對比，探究含水率對餐具樣品在溫水中的溶解度影響。

取成型餐具樣品兩組，每組兩份，樣品厚度均為(1.5±0.1)mm，稱量及記錄初重m，取樣烘干稱量干重為m1，計算出含水率α；將其中一組浸入水浴中恒溫50 ℃，另一組恒溫40 ℃持續(xù)4 h后放入烘箱中烘干，稱量并記錄末重m2，利用溶解度公式計算出各自的溶解度γ。結(jié)果見表1、表2。

表1 樣品在50 ℃的溶解度Table 1 The solubility of the sample at 50 ℃

表2 樣品在40 ℃的溶解度Table 2 The solubility of the sample at 40 ℃

對表1和表2所得的計算結(jié)果繪制溶解度—含水率變化曲線，見圖1。

圖1 含水率—溶解度變化曲線Fig. 1 The solubility -moisture content

由表1和表2及圖1中的折線圖可知：含水率對淀粉餐具樣品在不同溫度的水中的溶解度影響很大；但其溶解度都是先隨含水率升高而降低，達到最小值后再隨含水率升高而升高，達到最大值后再隨含水率升高而降低；其中第一個達到溶解度最小值時含水率在(30±1)%；當含水率高于35%后，溶解度隨含水率升高而降低的趨勢變緩，漸趨向于不變。

2.2 含水率對樣品在酸中溶解度的影響

取餐具樣品厚度均為(1.5±0.1)mm，計算得出含水率α及在40 ℃的酸性水溶液中恒溫4 h后的溶解度γ，實驗結(jié)果見表3，并將表3和表2得出的溶解百分比的計算結(jié)果作對比繪制含水率—溶解百分比變化曲線，見圖2。

表3 樣品在40 ℃酸性溶液中的溶解度Table 3 The solubility of the sample at 40 ℃ in acidic solution

圖2 含水率—溶解度變化曲線Fig. 2 The percentage change in moisture content, dissolution curve

由表3和表2及圖2中折線圖可知：淀粉餐具在酸溶液中與在水溶液中的溶解度相差不是很大，且隨含水率變化的趨勢大致相同；第一個達到溶解度最小值時含水率都在在(30±1)%；加醋酸的和沒加醋酸的溶解度相差大約 1%，故醋酸對淀粉可食餐具表面形成的淀粉膜影響程度不太大。即通過加工工藝及添加一些食品級添加劑后淀粉所形成的淀粉膜耐酸性比較理想。

2.3 含水率對樣品保質(zhì)期的影響

分別選取含水率為 42%、38%、34%、30%、26%、22%及 18%（誤差范圍控制在±0.5%）表面平整、潔凈、無缺陷的樣品各兩份，分別放入自封袋中置于室溫中保存，每天分別在早 8:00、中午12:00及下午16:00檢查是否出現(xiàn)霉斑，并記錄結(jié)果。其數(shù)據(jù)及結(jié)果見表4。

表4 不同樣品在室溫中保存天數(shù)Table 4 Samples shelf-life results

通過表中數(shù)據(jù)可知：含水率的大小是影響保質(zhì)期長短主要因素；保質(zhì)期的天數(shù)與含水率大致呈負相關(guān)，含水率低的比含水率高的保質(zhì)期天數(shù)長。

3 結(jié) 論

玉米淀粉通過添加一些食品添加劑使其可塑性進一步提高，在一定的加工工藝條件下能加工出形狀、色澤、機械性能良好的目標餐具產(chǎn)品。

通過測溶解度得出的結(jié)果可知，含水率對餐具在溫水中的溶解度的影響比較大；相同溫度醋酸對淀粉膜的影響與水相差不大，大約比不加酸多溶解1%；通過測保質(zhì)期可知，含水率對保質(zhì)期的影響較大，含水率越低保質(zhì)期越長。通過綜合分析得知：當含水率保持在28.50%～31.50%范圍內(nèi)，耐水性、耐酸性及保質(zhì)期在可以接受的范圍內(nèi)。

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Preparation and Properties of Starch Edible Tableware

SONG Jiang-feng, WANG Run-ze, WANG Hui, ZHAO De-zhi, WANG Ming-juan
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)

The rational use of resources and protecting the ecological environment have become an important research area in the 21st century, development of green degradation tableware as an alternative to foam plastic tableware is very significant. In this paper, environment-friendly edible tableware was prepared by using starch as the main raw material, and the solubility of prepared test samples under different temperature and PH was investigated as well as effect of water content on the tableware use performance; the optimum moisture content of the starch edible tableware was analyzed. The results show that: when the moisture content is 30%, integrated performance of the starch edible tableware is the best.

Starch; Tableware; Moisture content; Solubility; Performance

TQ 031

A

1671-0460（2014）11-2246-03

2014-04-27

宋江鋒（1993-），男，遼寧朝陽人，研究方向：化學工藝。E-mail：1069891705 @qq.com。

王輝（1981-），女，遼寧沈陽人，博士，講師，研究方向：催化劑和化工產(chǎn)品應(yīng)用研究。E-mail：hui-w@163.com。