淀粉可食餐具中的食品添加劑劑量的測(cè)定

宋江鋒，王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

淀粉可食餐具中的食品添加劑劑量的測(cè)定

宋江鋒，王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

隨著社會(huì)發(fā)展，資源的合理利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為21世紀(jì)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。以淀粉為原料制備環(huán)保型可食用餐具具備一定的使用性能，但綜合使用性能并不十分理想。通過添加一些食品級(jí)添加劑，能提高淀粉餐具的綜合使用性能。用預(yù)實(shí)驗(yàn)確定影響餐具性能的添加食品添加劑的種類及其范圍，（參考GB2760《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》），利用正交試驗(yàn)確定淀粉餐具綜合使用性能最佳的添加劑配比。結(jié)果表明：當(dāng)其甲基纖維素鈉的添加量為0.75 g/100 g、明膠的添加量為0.9 g/100 g、瓊脂的添加量為1.575 g/100 g、甘油的添加量為1.5 g/100 g時(shí)淀粉可食餐具具有最佳的使用性能。

淀粉餐具；含水率；溶解度；食品添加劑

淀粉是葡萄糖的高聚體，由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成[1-3]，前者具有α-1，4鍵，后者除α-1，4鍵，還有少量α-1，6鍵，即分子間存在著分子極性基團(tuán)和氫鍵的強(qiáng)相互作用，在分子鏈間以范德華力相互作用，且連段活動(dòng)性小[2-7]。能通過添加多元醇等增塑劑削弱聚合物間的次價(jià)鍵，增強(qiáng)分子鍵的移動(dòng)性，從而達(dá)到提高加工流動(dòng)性和制品機(jī)械性能的要求[7-10]。羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等補(bǔ)強(qiáng)劑通過與淀粉分子相互結(jié)合，能由此產(chǎn)生一定協(xié)同的作用。種類不同，與淀粉分子產(chǎn)生的結(jié)合程度也不同，故產(chǎn)生的協(xié)同作用大小也不同[9,10]。

本文通過正交實(shí)驗(yàn)來探究不同種類的添加劑及其劑量對(duì)淀粉餐具性能的影響[11，12]，比較利用淀粉制備的可食用餐具在50 ℃水中溶解度的大小，確定其綜合使用性能最好時(shí)的添加劑的劑量的最佳配比。

1 測(cè)定方法及預(yù)實(shí)驗(yàn)

1.1 淀粉可食餐具含水率的測(cè)定

取淀粉可食餐具樣品從中剪下3份（分別取中心處、邊緣處及半徑中心處）分別標(biāo)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(jì)算公式為：

式中：

m干重—樣品烘干前質(zhì)量;

m —干重樣品烘干后質(zhì)量。

1.2 淀粉可食餐具溶解度的測(cè)定

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

式中：

m1—樣品開始時(shí)的干重;

m2—樣品的溶解后的干重。

1.3 預(yù)實(shí)驗(yàn)

大部分多元醇，如甘油、丙二醇、山梨醇、乙二醇、等都有增塑的作用。羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等補(bǔ)強(qiáng)劑通過與淀粉分子相互結(jié)合，由此產(chǎn)生協(xié)同的作用。種類不同，與淀粉分子產(chǎn)生的結(jié)合程度也不同，故產(chǎn)生的協(xié)同作用大小也不同。

利用控制變量法只改變其中一個(gè)影響因素，保持其他因素不變來探究甘油、明膠、瓊脂、羧甲基纖維素鈉、山梨酸鉀、面粉強(qiáng)筋劑、防水劑等食品添加劑對(duì)淀粉餐具樣品綜合使用性能的影響。

按一定質(zhì)量比稱取玉米淀粉和純凈水，保持其他添加劑的用量不變，只改變其中一種添加劑的劑量。在相同的成型工藝下制備淀粉餐具樣品，控制其含水率都為30%，并在50 ℃的水中測(cè)溶解度。通過比較溶解度的大小確定影響淀粉餐具性能的主要影響因素及其明顯影響餐具性能的添加劑劑量范圍。

2 正交試驗(yàn)

初步研究表明：淀粉通過一定成型工藝，并保持一定的含水率能獲得具備一定性能的淀粉餐具（具備耐水耐酸耐油等性能）但不能滿足實(shí)際需要。淀粉是葡萄糖的聚合物，存在著分子極性基團(tuán)和氫鍵的強(qiáng)相互作用，在分子鏈間以范德華力相互作用，且連段活動(dòng)性小[10]。通過與增塑劑、強(qiáng)筋劑、增稠劑等添加劑相互作用提高延伸性降，改進(jìn)柔軟性及可逆彎曲強(qiáng)度，改進(jìn)韌性和沖擊強(qiáng)度，提高或降低薄膜的封口性，改進(jìn)潤滑性能和減少摩擦，改進(jìn)表面光澤和外觀使表面光滑，易形成光滑表面膜。

當(dāng)羧甲基纖維素鈉的使用劑量在0.3～1.2 g/100 g范圍內(nèi)對(duì)淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響大；明膠的使用劑量超過1.4 g/100 g對(duì)淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響程度變小；瓊脂的使用劑量在0.5～1.8 g/100 g范圍內(nèi)對(duì)淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響效果明顯；甘油的使用劑量在超過4 g/100 g后對(duì)淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響漸漸減小。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)以甘油、明膠、瓊脂、羧甲基纖維素鈉四種食品添加劑作為影響餐具綜合使用性能的水平因子，通過正交實(shí)驗(yàn)以正交表L（4, 5）[12]來探究不同數(shù)量對(duì)餐具性能的影響并確定食品添加劑的最佳配比。4種食品添加劑的使用劑量見表1。

表1 4種食品添加劑用量Table 1 Four kinds of food additive quantity

（按照正交表L（4, 5）中每組實(shí)驗(yàn)中的水平因子組合和表1中食品添加劑的使用劑量稱取淀粉及各種食品添加劑，制備淀粉餐具樣品，取樣品厚度均為（1.5±0.1）mm，含水率α為30%成型餐具樣品每組兩份，稱量記錄初重m，計(jì)算得出干重為m1，分別浸入水浴中恒溫50 ℃持續(xù)4 h后烘干稱量記錄其在水中溶解后的干重m2，并計(jì)算溶解度γ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表2 正交實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

對(duì)表2中的所得的數(shù)據(jù)作溶解度—類別條形圖，見圖1。

圖1 餐具樣品溶解程度Fig.1 Tableware samples dissolution degree

由表2中的數(shù)據(jù)和圖1中的柱形圖可知：J4次制備的餐具樣品的溶解度最大，J13次制備的餐具樣品的溶解度最小，即當(dāng)四種食品添加劑的劑量組合是a4b1c4d2時(shí)是這16次劑量組合結(jié)果中的最佳的一組。

表3 正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直觀分析表Table 3 Orthogonal experimental data visual analysis table

對(duì)表2中的所得的數(shù)據(jù)作溶解度—類別折線圖，見圖2。

圖2 餐具樣品在不同因子下的平均溶解度Fig.2 Average solubility of tableware samples under different factor

表3中的數(shù)據(jù)和圖2中的折線圖可知：淀粉餐具樣品的溶解度先隨羧甲基纖維素鈉劑量增大而降低，達(dá)到最小后反而隨之升高，在劑量為0.75 g/100 g溶解度最低；明膠對(duì)淀粉餐具樣品的溶解度的影響與羧甲基纖維素鈉大致趨勢(shì)相同在劑量為0.9 g/100 g最好；淀粉餐具樣品的溶解度先隨瓊脂劑量增大而升高，在隨之降低，在劑量為1.5 g/100 g溶解度最低；甘油的劑量在1.5 g/100 g時(shí)溶解度最低。

所以4種添加劑最佳配比是a3b3c4d2。

3 結(jié) 論

增塑劑、強(qiáng)筋劑、補(bǔ)強(qiáng)劑等食品添加劑能影響餐具的使用性能，但因?yàn)楦鞣N添加劑的作用原理及不同添加劑極其添加劑量的不同，故對(duì)餐具使用性能的影響不同，甘油、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、明膠等能添加劑能使餐具具有良好的耐水耐油及負(fù)載等性能，大大增強(qiáng)了淀粉可食餐具的綜合使用性能。當(dāng)其甲基纖維素鈉的添加量為0.75 g/100 g、明膠的添加量為0.9 g/100 g、瓊脂的添加量為1.575 g/100 g、甘油的添加量為1.5 g/100 g時(shí)淀粉可食餐具具有最佳的綜合使用性能。

［1］杜郢, 王政, 董全江, 羅莉娟. 淀粉膠黏劑的應(yīng)用及改性研究進(jìn)展[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 45(11): 137-141.

［2］劉娟，葉曉楓，王慶南，姜雯翔，韓永斌.玉米發(fā)芽過程中碳水化合物代謝變化研究[J]. 中國糧油學(xué)報(bào), 2012, 27(10): 17-23.

［3］侯營, 韓小賢, 鄭學(xué)玲, 趙亞娟, 逯蕾. 不同直鏈淀粉含量玉米淀粉研究進(jìn)展[J]. 糧食與油脂, 2013, 26(6): 11-14.

［4］于子君, 紀(jì)淑娟. 抗性淀粉的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備, 2010, (5): 13-17.

［5］邱威揚(yáng)，等. 淀粉熱塑性塑料研制［J］. 1998，4: 106-108.

［6］邱清華，等. 全淀粉熱塑性塑料研究進(jìn)展［J］. 現(xiàn)代化工，1999，2: 15-17.

［7］熊漢國, 曾慶想. 淀粉的塑化及其生物降解餐具性能研究 [J]. 中國糧油學(xué)報(bào), 2002, 17(2): 55-56.

［8］高延敏, 周超, 賈寧寧, 曾魯紅, 陸銀. 醇類化合物對(duì)直鏈淀粉增塑效果的影響[J]. 武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 35(5): 356-360.

［9］王超, 王岸娜, 吳立根, 林敏剛. 膳食纖維在面制品中應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧食與油脂, 2012, (10): 49-51.

［10］王穎, 晁桂梅, 楊秋歌, 高金鋒, 王鵬科, 張盼, 馮佰利. 食品添加劑對(duì)糜子淀粉糊化特性的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 40(1): 61-65.

［11］楊中平，閻曉莉.實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)［D］.西安：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2000.

［12］劉瑞江, 張業(yè)旺, 聞崇煒, 湯建. 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2010, 27(9): 52-55.

Determination of Food Additive Dosage in Edible Starch Tableware

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

Along with the social development, the rational use of resources and protecting the ecological environment have become the important subject in the 21st century, development of green environmental protection biodegradable tableware to replace foamed plastic tableware is of great significance. The green edible tableware prepared from starch has certain service performance, but its comprehensive performance is not very ideal. By adding some food additives, the comprehensive performance of the starch tableware can be improved. In this paper, effect of type and dosage of food additives on the performance of tableware were investigated by preliminary experiments (referencing GB2760 "hygienic standards of using food additives"), orthogonal test was used to determine the optimum ratio of additives. The results show that, when the sodium methyl cellulose content is 0.75 g / 100 g, gelatin content is 0.9 g / 100 g, adding amount of AGAR is 1.575 g / 100 g, glycerin content is 1.5 g / 100, prepared getable starch tableware has the best performance.

Starch tableware; Moisture content; Solubility; Food additives

TS 213.3

A

1671-0460（2015）02-0435-03

2014-08-05

宋江鋒（1993-），男，遼寧朝陽人，研究方向：化學(xué)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。