卡拉膠對(duì)豌豆蛋白復(fù)合膜性能的影響

梁月 李源 郭旭 付瑋 孫瑜聰 張春紅

摘要：以豌豆分離蛋白（PPI）為原料，添加卡拉膠（CGN），制備豌豆蛋白—卡拉膠（PPI-CGN）復(fù)合膜，研究卡拉膠對(duì)復(fù)合膜性能的影響。結(jié)果表明：添加0.6%～1.4%的卡拉膠時(shí)，隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合粒子的粒徑和Zeta電位絕對(duì)值顯著增大（p<0.05），復(fù)合膜的厚度、水蒸氣透過率、水溶性、不透明度逐漸增大（p>0.05），復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度、L*值和a*值呈先增大后減小的趨勢(shì)（p>0.05）。與豌豆蛋白膜相比，復(fù)合粒子的粒徑和Zeta電位絕對(duì)值、復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度和色度顯著增大（p<0.05），斷裂伸長(zhǎng)率和溶解度顯著降低（p<0.05）。

關(guān)鍵詞：豌豆分離蛋白;卡拉膠;復(fù)合膜;性能;影響

中圖分類號(hào)：TS206.4? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2022）01-0054-03

收稿日期：2021-12-20

作者簡(jiǎn)介：梁 月（1994—），女，碩士，助理工程師，從事食品包裝檢測(cè)方面的研究工作。

通信作者：張春紅（1968—），女，博士，教授，從事植物蛋白質(zhì)改性及應(yīng)用方面的研究工作。

豌豆蛋白具有來源廣泛、致敏性低、成膜性好等優(yōu)點(diǎn)，成為理想的可降解食用包裝材料。但因單一基質(zhì)蛋白膜的機(jī)械性能和阻隔性較差，其實(shí)際應(yīng)用受到了一些限制?？ɡz是一種水溶性陰離子多糖，具有良好的成膜性。研究表明，蛋白質(zhì)和多糖之間的相互作用有助于提高復(fù)合膜的性能。以豌豆分離蛋白（PPI）為原料，添加卡拉膠（CGN），制備豌豆蛋白—卡拉膠（PPI-CGN）復(fù)合膜，研究卡拉膠對(duì)復(fù)合膜性能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豌豆分離蛋白：自制;鹽酸、溴化鉀、氫氧化鈉和丙三醇：沈陽(yáng)化學(xué)試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004B型電子天平：常州欣耀宇儀器制造有限公司;HH-601型電熱恒溫水浴鍋：常州國(guó)華電器有限公司;pHS-3C型精密pH計(jì)：上海理達(dá)儀器廠;DHG-DHG-9070S型電熱鼓風(fēng)干燥箱：寧波樂電儀器制造有限公司;Q2LF型螺旋測(cè)微器：蘇州量子儀器有限公司;電子拉力試驗(yàn)機(jī)：常州隆和儀器制造有限公司;TG1650-WS型立式高速冷凍離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf;FTIR-650型傅里葉變紅外光譜分析儀：Thermo Nicolet公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豌豆分離蛋白的制備 參照蔡麗美的方法。

1.3.2 豌豆蛋白膜的制備 配置7%的SPI溶液（W/V），調(diào)節(jié)pH值10，80 ℃條件下加熱30 min，加入3.5%的甘油（W/V），充分混合并脫氣。采用流延法將

100 mL膜液倒在15 cm×15 cm的玻璃板上， 60 ℃條件下干燥4 h，待膜回軟后揭膜，備用。

1.3.3 豌豆蛋白—卡拉膠復(fù)合膜的制備 配置7%的SPI溶液，調(diào)節(jié)pH值10，80 ℃條件下加熱30 min，加入0.1%的卡拉膠（W/V）和3.5%的甘油，充分混合并脫氣。采用流延法將100 mL膜液倒在15 cm×15 cm的玻璃板上，60 ℃條件下干燥4 h，待膜回軟后揭膜，備用。

1.3.4 復(fù)合粒子Zeta電位和顆粒的測(cè)定 參照熊文飛的方法。

1.3.5 膜厚度和機(jī)械性能的測(cè)定 參照GB/T 6672—2001和蔡麗美的方法。

1.3.6 膜水蒸氣透過率和水溶性的測(cè)定 參照鐘天辰的方法。

1.3.7 膜氧氣透過率的測(cè)定 參照 GB 5009.227—2016的方法。

1.3.8 膜透光率和色度的測(cè)定 參照鐘天辰的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合粒子粒徑的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合粒子粒徑測(cè)定結(jié)果如圖1所示，圖中字母表示同組存在顯著性差異，p<0.05。

由圖1可以看出：隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合粒子粒徑呈顯著增大趨勢(shì)（p<0.05），這可能是因?yàn)橥愣沟鞍住ɡz復(fù)合物大范圍聚集而導(dǎo)致的。

2.2 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合粒子Zeta電位的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合粒子Zeta電位測(cè)定結(jié)果如圖2所示，圖中字母表示同組存在顯著性差異，p<0.05。

由圖2可以看出：隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合粒子Zeta電位絕對(duì)值顯著增大（p<0.05），這可能是因?yàn)榭ɡz屬于陰離子，隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合粒子中的帶負(fù)電荷量增加，導(dǎo)致Zeta電位絕對(duì)值進(jìn)一步增大。

2.3 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合膜厚度和機(jī)械性能的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合膜厚度和機(jī)械性能測(cè)定結(jié)果見表1。

由表1可知：隨著卡拉膠添加量的增加，膜的厚度顯著增大（p>0.05），這可能是因?yàn)橥愣沟鞍着c卡拉膠之間形成了較為致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);膜的機(jī)械性能呈先增大后減小趨勢(shì)（p<0.05），這可能是因?yàn)榭ɡz和豌豆蛋白之間通過美拉德反應(yīng)形成了共價(jià)作用，當(dāng)卡拉膠添加量超過1%時(shí)美拉德反應(yīng)程度過高。另外，復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度顯著高于對(duì)照膜（p<0.05），斷裂伸長(zhǎng)率顯著低于對(duì)照膜（p<0.05）。

2.4 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合膜水蒸氣透過率和透光率的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合膜水蒸氣透過率和透光率測(cè)定結(jié)果見表2。

由表2可知：隨著卡拉膠添加量的增加，水蒸氣透過率呈逐漸增大趨勢(shì)（p>0.05），這可能是因?yàn)镻PI-CGN在成膜期間發(fā)生了美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致豌豆蛋白和卡拉膠分子之間因較強(qiáng)共價(jià)相互作用力而形成較為致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少水分子滲透到膜中;透光率呈先增大后減小趨勢(shì)（p>0.05），這可能是因?yàn)榭ɡz添加量超過1%后，過多的卡拉膠導(dǎo)致膜液流動(dòng)性變差，光散射變大。另外，復(fù)合膜的水蒸氣透過率顯著低于對(duì)照膜（p<0.05）。

2.5 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合膜水溶性的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合膜水溶性測(cè)定結(jié)果見表3。

由表3可知：隨著卡拉膠添加量的增加，膜的水溶性呈逐漸增大趨勢(shì)（p>0.05），這可能是因?yàn)榭ɡz屬于水溶性多糖;膜的溶脹指數(shù)呈逐漸增大趨勢(shì)（p>0.05），這可能是因?yàn)榭ɡz與豌豆蛋白分子鏈的緊密連接度降低，使更多水分子進(jìn)入豌豆蛋白內(nèi)部，導(dǎo)致膜吸水膨脹。另外，復(fù)合膜的溶解度和溶脹指數(shù)顯著低于對(duì)照膜（p<0.05）。

2.6 卡拉膠對(duì)PPI-CGN復(fù)合膜色度的影響

不同卡拉膠添加量下PPI-CGN復(fù)合膜色度測(cè)定結(jié)果見表4。

由表4可知：隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合膜的L*值和a*值呈先增大后減小趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡S著美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物的形成，膜的亮度和紅度持續(xù)降低。

3 結(jié)論

1） 添加0.6%～1.4%的卡拉膠時(shí)，隨著卡拉膠添加量的增加，復(fù)合粒子的粒徑和Zeta電位絕對(duì)值顯著增大（p<0.05），復(fù)合膜的厚度、水蒸氣透過率、水溶性、不透明度逐漸增大（p>0.05），復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度、L*值和a*值呈先增大后減小的趨勢(shì)（p>0.05）。

2） 與豌豆蛋白膜相比，復(fù)合粒子的粒徑和Zeta電位絕對(duì)值、復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度和色度顯著增大（p<0.05），斷裂伸長(zhǎng)率和溶解度顯著降低（p<0.05）。

參考文獻(xiàn)

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Effect of Carrageenan on Properties of Pea Protein Composite Membrane

LIANG Yue1，2， LI Yuan2， GUO Xu1， FU Wei1， SUN Yucong2， ZHANG Chunhong2*

（1. Shenyang Institute of Product Quality Supervision and Inspection， Shenyang 110022， China; 2. Shenyang Agricultural University， Shenyang 100866， China）

Abstract： Pea protein isolate （PPI） was used as raw material， and carrageenan （CGN） was added to prepare pea protein-carrageenan （PPI-CGN） composite membrane， and the effect of carrageenan on the properties of composite membrane was studied.？The results show that： With the addition of 0.6% ～ 1.4% carrageenan， with the increase of carrageenan， the particle size and absolute value of Zeta potential of composite particles increased significantly （P<0.05）， and the thickness， water vapor transmittance， water solubility and opacity of composite membrane increased gradually （P>0.05）. The mechanical strength， L* value and A* value of the composite membrane increased first and then decreased （P>0.05）. Compared with pea protein membrane， the particle size and absolute value of Zeta potential of composite particles， tensile strength and chroma of composite membrane were significantly increased （P< 0.05）， while the elongation at break and solubility of composite membrane were significantly decreased （P<0.05）.

Key words： pea protein isolate; carrageenan; composite membrane; performance; effect