不同添加劑對(duì)可食性大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜性能的影響

高惠　李瑜濤　戴曉娟　孫會(huì)剛　陳學(xué)紅

摘 要：為改善大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的性能，分別向其中加入硬脂酸、軟脂酸、月桂酸、大蒜素、茶多酚與迷迭香等不同添加劑，測(cè)定復(fù)合膜的厚度、色度、溶脹度、拉伸強(qiáng)度、透光率、透水汽率與阻氧性等指標(biāo)，以研究不同添加劑對(duì)可食性大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜性能的影響。結(jié)果表明，添加硬脂酸、軟脂酸和月桂酸能增強(qiáng)復(fù)合膜的交聯(lián)效果，復(fù)合膜吸水后能較好地保持膜的完整性;添加大蒜素、茶多酚和迷迭香的復(fù)合膜透明度高，膜的外觀性能佳，且添加大蒜素的復(fù)合膜阻氧性最佳。通過(guò)對(duì)復(fù)合膜各項(xiàng)性能的綜合評(píng)定，發(fā)現(xiàn)硬脂酸、大蒜素的加入，能綜合提高大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的機(jī)械性能、阻水性能和阻氧性能，這兩類復(fù)合膜的綜合性能較好。

關(guān)鍵詞：大豆蛋白;海藻酸鈉;復(fù)合膜;添加劑;膜性能

可食性膜可通過(guò)涂層的方式在食品表面形成一層薄膜，減少食品表面水分的蒸發(fā)，抑制食品的呼吸作用和氧化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)食品的貨架壽命[1]。大豆蛋白和海藻酸鈉是常用的蛋白質(zhì)、多糖涂膜材料。大豆分離蛋白是從豆粕中提取到的一種蛋白質(zhì)含量不低于90%的混合物，由于氫鍵、離子鍵和疏水鍵等的作用，使得大豆蛋白具有良好的成膜性能。以大豆分離蛋白為基質(zhì)制成的蛋白膜，具有良好的機(jī)械性能和透氣性能，但單獨(dú)使用時(shí)機(jī)械性能不如其他食品包裝材料[2]。海藻酸鈉是從海藻或細(xì)菌中提取的一種天然多糖物質(zhì)，具有良好的溶解性、成膜性和抑菌作用，作為一種安全、環(huán)保、天然的食品保鮮劑，已被廣泛應(yīng)用于各類水果、肉類及海產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域[3]。本研究擬用大豆蛋白與海藻酸鈉制膜，在研究此復(fù)合膜成膜性能的基礎(chǔ)上，選擇幾種添加劑加入到此混合膜中，以改善此復(fù)合膜的性能。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白，臨沂市山松生物制品有限公司;海藻酸鈉，天津市大茂化學(xué)試劑廠;硬脂酸，天津市天力化學(xué)試劑有限公司;軟脂酸，成都市科龍化工試劑廠;月桂酸，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;大蒜素，陜西新天域生物科技有限公司;茶多酚，河南三化生物科技有限公司;迷迭香，上海鼎盛食品科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜（對(duì)照膜）的制備

首先配制5%大豆分離蛋白溶液、1%海藻酸鈉溶液，將5%大豆分離蛋白溶液和1%海藻酸鈉溶液以體積比2∶1混合，加入少量甘油，磁力攪拌30 min，70 ℃恒溫水浴40 min，過(guò)濾，取等體積的大豆分離蛋白-海藻酸鈉溶液均勻涂在干凈的玻璃板上，于65 ℃下干燥3 h，即為對(duì)照膜，揭膜后測(cè)定其性能。

1.2.2 不同添加劑大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的制備

于大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜溶液中分別加入0.2%硬脂酸、0.75%軟脂酸、0.5%月桂酸、0.8%大蒜素、0.4%茶多酚與0.03%迷迭香[4]，其他操作同1.2.1。

1.2.3 膜厚度測(cè)定

參照GB/T 6672-2001《塑料薄膜和薄片厚度測(cè)定機(jī)械測(cè)量法》，用千分尺隨機(jī)測(cè)5個(gè)點(diǎn)，取平均值。

1.2.4 膜色度測(cè)定

采用WF32精密色差儀測(cè)定。L*值代表色澤亮度，L*值越大，膜色澤越亮;a*值代表紅綠色度值，正a*值表示紅度，a*越大，膜色澤越紅，負(fù)a*值表示綠度，a*絕對(duì)值越大，膜色澤越綠;b*值代表黃藍(lán)色度值，正b*值表示黃度，b*值越大，膜越黃。ΔE表示不同膜與對(duì)照膜之間的色度差異[5]，計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

1.2.5 膜溶脹度測(cè)定

將膜樣品裁成8 mm×8 mm的正方形，置于105 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中，干燥2～3 h，得到復(fù)合膜的干態(tài)質(zhì)量（Wd），取出膜，室溫下浸入蒸餾水中24 h，取出，用濾紙吸干表面水分，稱重得到復(fù)合膜的濕態(tài)質(zhì)量（Ww）[6]。溶脹度（%）計(jì)算公式如式（2）所示。

（2）

1.2.6 膜拉伸強(qiáng)度測(cè)定

采用TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定膜的拉伸強(qiáng)度。將膜樣品裁成15 mm×

50 mm大小。測(cè)試前速度10 mm/s，測(cè)試速度1.00 mm/s，測(cè)試后速度

10 mm/s，初始夾距50 mm，測(cè)試距離120 mm，起始力0.05 N。

1.2.7 膜透光率測(cè)定

將膜樣品裁剪成合適大小，貼在比色皿的內(nèi)側(cè)。在500 nm測(cè)其透光率。

1.2.8 膜透水汽率測(cè)定

參考GB1037-1988，選用擬杯子法測(cè)定。用復(fù)合膜密封盛有一定體積蒸餾水的杯口，置于30 ℃恒溫恒濕箱中。每24 h取出稱重。膜的透水汽率與水蒸氣透過(guò)系數(shù)WVP呈正相關(guān)。WVP計(jì)算公式如式（3）所示。

（3）

式（3）中：WVP為水蒸氣透過(guò)系數(shù)，g?mm/h?m2?KPa;q/t為時(shí)間t內(nèi)杯增加的質(zhì)量，g/h;d為膜厚度，mm;S為膜面積，m2;?P為膜兩側(cè)的蒸汽壓差，KPa。

1.2.9 膜阻氧性測(cè)定

將膜樣品裁剪成合適大小，密封在裝有大豆油的錐形瓶瓶口處，室溫下放置一周，測(cè)定瓶?jī)?nèi)油脂的過(guò)氧化值（POV）[7]。瓶?jī)?nèi)油脂過(guò)氧化值越小，膜阻氧性越好。

1.2.10 膜性能綜合評(píng)定方法

復(fù)合膜性能的綜合評(píng)定參考楊曉波等[8]的方法，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

在各組試驗(yàn)中，“厚度”“透光率”和“拉伸強(qiáng)度”的最大值計(jì)作滿分，其他指標(biāo)的最小值計(jì)作滿分，其余的數(shù)據(jù)按照百分比進(jìn)行折算，得到相應(yīng)分值。最后計(jì)算加入各種添加劑的大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的綜合分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加劑對(duì)復(fù)合膜色度的影響

不同添加劑對(duì)大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜色度的影響結(jié)果見(jiàn)表2。

L*值表示膜的色澤亮度，其值越大，膜色澤越亮，月桂酸的加入增加了復(fù)合膜的L*值，增加了復(fù)合膜的亮度;其他各種添加劑的加入均減小了復(fù)合膜的L*值，且其亮度均低于對(duì)照膜。對(duì)照膜的a*值為負(fù)值，色澤為淡淡的綠色，其他添加劑的加入均增加了復(fù)合膜的a*值，綠色減少，茶多酚的加入改變了復(fù)合膜的紅綠色度，復(fù)合膜發(fā)紅。添加劑的加入改變了復(fù)合膜的b*值，硬脂酸、大蒜素、茶多酚與迷迭香的加入均使b*值增大，復(fù)合膜黃度增加，茶多酚復(fù)合膜最黃，其次是迷迭香膜、大蒜素膜、硬脂酸膜，軟脂酸與月桂酸的加入降低了復(fù)合膜的b*值，黃度減弱，尤其是月桂酸膜。由于各種添加劑的加入改變了復(fù)合膜的L*、a*和b*值，從而造成了各種添加劑復(fù)合膜與對(duì)照膜間的色差，且這種色差由大到小的順序?yàn)椴瓒喾?、軟脂酸、迷迭香、大蒜素、月桂酸和硬脂酸?/p>

2.2 添加劑對(duì)復(fù)合膜其他指標(biāo)的影響

同添加劑對(duì)大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜其他指標(biāo)的影響情況見(jiàn)表3。

由表3可知，不同添加劑的加入對(duì)大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜厚度的影響很大，加入大蒜素的復(fù)合膜的厚度大于對(duì)照膜，其他各種膜的厚度均低于對(duì)照膜，且各種膜厚度大小順序依次為茶多酚、迷迭香、軟脂酸、月桂酸與硬脂酸。膜的溶脹度越低，越不容易吸水漲破，說(shuō)明膜交聯(lián)效果越好，越能較好地保持膜的完整性。大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜中加入不同添加劑，其溶脹度均會(huì)有不同變化。大蒜素、茶多酚、迷迭香使復(fù)合膜的溶脹度增加，降低膜的交聯(lián)效果，硬脂酸、軟脂酸、月桂酸降低復(fù)合膜的溶脹度，使復(fù)合膜的交聯(lián)效果增加，添加硬脂酸的膜溶脹度最低，說(shuō)明硬脂酸對(duì)大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的交聯(lián)作用最好。

膜的透光率在一定程度上影響涂膜食品的感官，透光率越大，膜的透明度越高，其外觀性能越好，對(duì)食品外觀的影響也越小。月桂酸的加入增加了大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的透光率，復(fù)合膜的透明度增加，大蒜素、茶多酚的加入沒(méi)有顯著改變復(fù)合膜的透光率，迷迭香、硬脂酸、軟脂酸降低了復(fù)合膜的透光率，復(fù)合膜的透明度減弱。透水汽率反映膜的阻水性，透水汽率越低，膜阻水效果越好。月桂酸沒(méi)有顯著改變復(fù)合膜的透水汽率，大蒜素、迷迭香、軟脂酸、茶多酚及硬脂酸均降低了復(fù)合膜的透水汽率，添加硬脂酸的大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜透水汽率最低，阻水性能最佳，其次是茶多酚復(fù)合膜。

膜拉伸強(qiáng)度反映其機(jī)械強(qiáng)度。較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度可以使復(fù)合膜在運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程中較好地保持完整性，保持其對(duì)外界空氣和微生物等的屏障特性。大蒜素、茶多酚及迷迭香的加入均可提高大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度，增加其機(jī)械強(qiáng)度，硬脂酸、軟脂酸、月桂酸則會(huì)降低膜的拉伸強(qiáng)度，從而降低其機(jī)械強(qiáng)度。膜的阻氧性是依據(jù)膜封油脂的過(guò)氧化值進(jìn)行判定的，油脂過(guò)氧化值越小，說(shuō)明膜的阻氧性越好。軟脂酸的加入未改變大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的阻氧性，而其他幾種添加劑的加入降低了油脂的過(guò)氧化值，提高了復(fù)合膜的阻氧性，硬脂酸、大蒜素復(fù)合膜的阻氧性最佳，其次是月桂酸、迷迭香、茶多酚膜。

2.3 膜性能綜合評(píng)定

大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜性能綜合評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，添加硬脂酸的大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的綜合性能最佳，其次是大蒜素膜、茶多酚膜。硬脂酸、大蒜素的加入綜合提高了大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的阻氧性能、阻水性能及機(jī)械性能等。

3 結(jié)論

不同添加劑對(duì)可食性大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜性能的影響不同，硬脂酸、軟脂酸和月桂酸的加入使大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的溶脹度降低，提高了復(fù)合膜的交聯(lián)效果，此類復(fù)合膜吸水后能較好地保持完整性。大蒜素、茶多酚和迷迭香的加入使復(fù)合膜透明度增高，改善膜的外觀性能，且大蒜素的加入使復(fù)合膜的阻氧性提高。通過(guò)對(duì)加入各種添加劑的復(fù)合膜各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定，發(fā)現(xiàn)硬脂酸和大蒜素能綜合提高大豆蛋白-海藻酸鈉復(fù)合膜的機(jī)械性能、阻水性能和阻氧性能，這兩類復(fù)合膜的綜合性能較好。

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作者簡(jiǎn)介：高惠（1998—），女，江蘇東臺(tái)人，本科。研究方向：生物工程。