CN106750430A - 一种明胶‑酪蛋白酸钠复合膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种明胶‑酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于包括如下步骤：（1）将明胶在常温去离子水中吸水膨胀，水浴加热，制得明胶溶液,冷却至室温备用；（2）将乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白分别在常温去离子水中搅拌，完全溶解后水浴，使蛋白质变性，冷却备用；（3）明胶溶液与乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白溶液混合，并分别添加甘油作为增塑剂，搅拌混合，制得成膜溶液；（4）成膜溶液经真空泵排气后倒至成膜塑料平板上，在恒温鼓风干燥箱中烘干成膜。由明胶、酪蛋白酸钠和甘油复合合成的可食性膜具有良好的机械性能、光学性能、阻隔性能和全水溶性，且制备工艺简单，易于操作，适于推广应用。

Description

一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法。
背景技术
食品包装作为保持食品质量、延长食品货架期并提高食品附加值的一种重要方式，在食品行业得到广泛应用。塑料包装材料因为样式丰富、价格便宜、使用方便、加工简单得到大规模使用。然而，当它们给人们的日常生活带来便利和经济的同时，因其不能被重复利用和完全降解带来了严重的环境污染和资源浪费等问题，从而使可降解型的环保材料得到广泛的关注，成为研究热点。以生物大分子为原料的可食性膜是其中的一种。
可食性膜是以多糖、蛋白质、脂质等生物大分子为成膜基质，添加可食性的增塑剂、增强剂等物质，通过交联作用而制备的薄膜。可食性膜的作用机理是通过防止水分、气体和溶质等的迁移，以避免食品在储存和运输过程中发生风味和质地的变化，从而确保食品质量，尽量延长食品的货架期。目前我国科学工作者对可食性膜的研究主要集中在合成材料的选择与改性、合成机理的探索、吸湿性能的改良、阻隔性能的改善以及利用农副产品合成可食性膜等领域。虽然，可食性膜因性能和成本等问题，现在被使用的市场范围有限。
明胶是一种无色或微黄透明的水溶性蛋白质混合物，是皮肤、韧带、肌腱中的胶原经酸或碱部分水解或在水中煮沸而产生。明胶可食性膜具有良好的机械性能和可降解性，是白色污染物塑料包装优良的替代物。
发明内容
本发明旨在提供一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将4g明胶在100g常温去离子水中吸水膨胀1h，45-55℃水浴加热30min，制得明胶溶液,冷却至室温备用；
（2）将6g乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白分别在100g常温去离子水中搅拌2h，完全溶解后，80-85℃水浴30min，使蛋白质变性，冷却备用；
（3）明胶溶液与乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白溶液均以1:1体积比混合，并分别添加15%的甘油作为增塑剂，搅拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液经真空泵排气后倒至成膜塑料平板上，在恒温鼓风干燥箱中烘干成膜。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述酪蛋白酸钠的蛋白质含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述甘油为分析纯。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述烘干成膜的烘干时间为5h。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述恒温鼓风干燥箱的温度为50-55℃。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，由明胶、酪蛋白酸钠和甘油复合合成的可食性膜具有良好的机械性能、光学性能、阻隔性能和全水溶性，且制备工艺简单，易于操作，适于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将4g明胶在100g常温去离子水中吸水膨胀1h，45℃水浴加热30min，制得明胶溶液,冷却至室温备用；
（2）将6g乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白分别在100g常温去离子水中搅拌2h，完全溶解后，80℃水浴30min，使蛋白质变性，冷却备用；
（3）明胶溶液与乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白溶液均以1:1体积比混合，并分别添加15%的甘油作为增塑剂，搅拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液经真空泵排气后倒至成膜塑料平板上，在恒温鼓风干燥箱中烘干成膜。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述酪蛋白酸钠的蛋白质含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述甘油为分析纯。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述烘干成膜的烘干时间为5h。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述恒温鼓风干燥箱的温度为50℃。
甘油添加比例是影响膜抗张强度和伸长率的显著因素，抗张强度随着甘油添加量的增加而降低，伸长率相反。这是因为甘油作为增塑剂，可以通过减弱相邻聚合物链分子间的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低机械抗性和膜的某些阻隔性能。明胶浓度、酪蛋白酸钠浓度和成膜温度对膜的抗张强度和伸长率的影响不显著。
明胶和酪蛋白酸钠含量对复合膜的透光率均有显著影响，其中明胶的添加可降低膜的透光率，酪蛋白酸钠相反，且酪蛋白酸钠的影响显著程度高于明胶。膜雾度的影响显著因素为酪蛋白酸钠添加比例，可提高膜的雾度。甘油添加量和成膜温度对膜的透光率和雾度无显著影响。
在常温条件下，经过24 h不断搅拌后，膜完全溶于蒸馏水中，溶解后所得的溶液呈乳白色半透明状。可知，实验制备的膜为全水溶性的，可用于即溶型的方便面调料包装袋或者茶叶包装袋，具有一定的市场价值。
制备的可食性膜具有良好的阻气性，可用于真空包装和气调包装。蛋白质类可食性膜具有高阻气性能，与阻隔性能优良的铝箔袋和聚酰胺/聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二酯，明胶和酪蛋白酸钠含量对膜的透气性均有显著性影响，两者含量的增加均可提高膜的阻气性能。
甘油含量对膜的水蒸气透过系数影响的显著程度大于酪蛋白酸钠。甘油含量的增加一方面使得聚合物分子间作用力减小，另一方面由于甘油具有亲水性，所以甘油添加含量增加导致膜的水分含量增大，水蒸气阻隔性能降低。所有的明胶-酪蛋白酸钠膜的质量损失分为三个阶段。第一阶段出现在80-180 ℃，此阶段膜的质量损失较小，为3.74%，与膜中游离水的损失有关。第2阶段的质量损失出现在180 -270 ℃，占17.72%，主要是由于膜中甘油化合物和结合水的损失导致的。第3阶段质量损失为44.30%，发生在270-500 ℃，此阶段中膜迅速分解，质量大幅下降，原因为蛋白质的空间结构因高温被破坏，迅速降解。由热重分析可知，明胶-酪蛋白酸钠膜的热稳定性较高，该结果也反映出明胶和酪蛋白酸钠的交联反应使可食性膜更加紧凑和坚硬。明胶-酪蛋白酸钠膜适合在温度低于180 ℃的条件下使用。
实施例2
一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将4g明胶在100g常温去离子水中吸水膨胀1h，55℃水浴加热30min，制得明胶溶液,冷却至室温备用；
（2）将6g乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白分别在100g常温去离子水中搅拌2h，完全溶解后， 85℃水浴30min，使蛋白质变性，冷却备用；
（3）明胶溶液与乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白溶液均以1:1体积比混合，并分别添加15%的甘油作为增塑剂，搅拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液经真空泵排气后倒至成膜塑料平板上，在恒温鼓风干燥箱中烘干成膜。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述酪蛋白酸钠的蛋白质含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述甘油为分析纯。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述烘干成膜的烘干时间为5h。
甘油添加比例是影响膜抗张强度和伸长率的显著因素，抗张强度随着甘油添加量的增加而降低，伸长率相反。这是因为甘油作为增塑剂，可以通过减弱相邻聚合物链分子间的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低机械抗性和膜的某些阻隔性能。明胶浓度、酪蛋白酸钠浓度和成膜温度对膜的抗张强度和伸长率的影响不显著。
本发明所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，所述恒温鼓风干燥箱的温度为55℃。明胶和酪蛋白酸钠的添加量有关，添加量越大，交联越紧密，表面越光滑。为了增加膜横切面的致密性和光滑性，可以采取添加乳化剂或酶改性的方法来进行优化。明胶含量对复合膜的机械性能和透湿性无显著影响，但其含量的增加会降低膜的透光率和氧气透过率。酪蛋白酸钠含量的增加可增加膜的透光率、雾度和阻隔性能，但是对机械性能的影响不显著。甘油添加比例是影响膜拉伸强度、伸长率和水蒸气透过系数最显著的因素，其相应的偏回归系数分别为：-0.901，2.720和0.9662。明胶和酪蛋白酸钠均为影响膜透气率的显著因素，可增强膜的阻气性能。

Claims (5)

1.一种明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将4g明胶在100g常温去离子水中吸水膨胀1h，45-55℃水浴加热30min，制得明胶溶液,冷却至室温备用；
（2）将6g乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白分别在100g常温去离子水中搅拌2h，完全溶解后，80-85℃水浴30min，使蛋白质变性，冷却备用；
（3）明胶溶液与乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白溶液均以1:1体积比混合，并分别添加15%的甘油作为增塑剂，搅拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液经真空泵排气后倒至成膜塑料平板上，在恒温鼓风干燥箱中烘干成膜。
2.根据权利要求1所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于：所述酪蛋白酸钠的蛋白质含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
3.根据权利要求1所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于：所述甘油为分析纯。
4.根据权利要求1所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于：所述烘干成膜的烘干时间为5h。
5.根据权利要求1所述的明胶-酪蛋白酸钠复合膜的制备方法，其特征在于：所述恒温鼓风干燥箱的温度为50-55℃。
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