粮食与饲料工业/2002年第11期 CEREA L &FEED I NDUSTRY /2002,No. 11
39
可食用包装膜的研
制
彭海萍, 王 兰
(郑州工程学院粮油食品学院, 河南郑州 450052)
摘 要:以小麦面筋蛋白为原料, 制备可食用包装膜。首先, 度和增塑剂用量、成膜溶剂、成膜溶液的pH 试验, 确定了小麦面筋成膜的最佳工艺条件:3. 5, 40%, 成膜溶液的pH 值为3, 热处理温度为90℃。关键词:小麦面筋蛋白; 可食用包装膜; 彭海萍 硕士研究生
中图分类号:TS206 :1003-6202(2002) 11-0039-03Development of ABSTRACT were prepared with wheat gluten. The effects of such conditions as the proportion of wheat gluten and concentration of ethanol , the pH value and heat -treatment of the s olution were studied through single -factor ex periments. T hen by means of orth og onal ex periments the follow ing optimum techn ological conditions were attained :ratio of wheat gluten and glycerol 3. 5∶1, concentration of ethan ol 40%;pH value of packing film s olution 3, tem perature of heat -treatment 90℃. KE YWOR DS wheat gluten ; edible packing film
0 前言
目前商业上大量使用的聚合包装膜, 因其长期存留引起环境污染具有一定毒性而逐渐被禁用[1]。随着人们对食品品质和保藏期的要求的提高, 以及人们环保意识的提高, 以天然生物材料制成的可食用包装膜逐渐成为热点。而可食用膜的原料为多糖、蛋白质、脂类或几种成分的复合, 能通过防止气体、水汽和溶质等的迁移来保持食品的质量, 延长储藏期, 并可降低生产成本。与合成包装材料相比, 可食用膜能被生物降解, 无任何污染, 还可以作为食品风味料、营养强
[2]
化剂。而且蛋白膜具有较高的营养价值, 口感好, 透性小等特点, 是食品保鲜的理想材料[3]。因而, 开发以天然生物材料制成的可食性蛋白包装膜具有广阔的应用前景。
小麦面筋主要由麦醇蛋白和麦谷蛋白组成, 还有少量淀粉、脂肪、矿物质等。其中麦醇蛋白含量占40%~50%, 麦谷蛋白含量占30%~40%。面筋蛋白质(gluten proteins ) 主要是由溶于体积分数70%乙醇溶液的麦醇溶蛋白和溶于稀酸或稀碱溶液的麦谷蛋白组成。作为优质的植物蛋白源, 面筋本身具有很高的营养价值[4]。
由于麦醇蛋白具有延伸性, 麦谷蛋白具有弹性, 能与水形成网络结构, 从而具有优良的粘弹性、延伸型、吸水性、吸脂乳化性、薄膜成型特性及清淡醇香味或略带谷物味等独特的物理特性[5]。天然蛋白质靠分子中的氢键、离子相互作用、偶极相互作用、二硫键等来维持其稳定的结构。通过加热或酸、碱、盐等处理会破坏这些相互作用, 使蛋白质亚基解离, 分子变性, 分子内部的疏水基团、硫基暴露出来, 蛋白质分子通过疏水键、二硫键的结合, 形成立体网络结构, 适当条件下便可得到具有一定阻隔性和强度的膜[6,7]。
本研究以小麦面筋蛋白为原料, 制备可食用包装膜, 探索影响膜性能的各种因素, 确定最佳工艺条件。
1 材料与方法111 材料与仪器
小麦面筋蛋白(即谷朊粉) 市售;
恒温磁力搅拌器(常州国华仪器厂) ; T A. XT 2物性测试仪(英国S MS 公司) ; PHS -3C 精密PH 计(上海雷磁仪器厂) ; 真空干燥箱(上海实验仪器总厂) 。112 实验方法11211 谷朊粉理化指标的测定
谷朊粉蛋白质含量的测定:微量凯氏定氮法. G B5511-85; 谷朊粉水分含量的测定:G B5497-85; 谷朊粉溶解度的的测定:双缩脲法。11212 膜的制备
称取一定量的谷朊粉于乙醇与蒸馏水的混合溶液中, 加入一定量的增塑剂, 在磁力搅拌器上搅拌30min , 使其均匀; 接着用乙酸调节成膜溶液的pH 值, 在恒定温度的水浴锅中反应30min 。然后将成膜溶液置于真空度为0. 1MPa 的真空干燥箱中脱气约10min , 冷却后倒膜。在室温条件下放置24h 后揭膜, 放在相对湿度为50%的干燥器中保存2d 后测定膜的性能指标。1121211 膜厚度的测定
用螺旋测微器在制好的膜上随机取5个点, 测厚度, 取平均值。1121212 膜透光率的测定
将膜裁成一定规格的条状紧贴于比色皿的一侧, 在500nm 的波长下测定其透光率。以空比色皿作为对照。1121213 膜的水溶性的测定
将膜在100℃的条件下干燥至恒重, 称重后放入盛有水的烧杯中, 在室温下溶解24h , 再将膜在100℃的条件下干燥至恒重, 称重, 根据重量变化计算水溶性。
收稿日期:2002-07-03
作者简介:彭海萍(1978-) , 女, 硕士研究生, 研究方向为食品生物化学。
40
1121214 膜的阻水性(W VP ) 的测定[3]
将已制备好的膜密封于装有约4g 干燥剂(CaCl 2) 的锥形瓶口中, 然后将锥形瓶放在相对湿度为50%[以Mg (NO 3) 2・6H 2O 饱和溶液保持]的干燥器中, 定期检测锥形瓶的增重量, 按以下公式计算出膜的透水率。W VP =(W ・X ) /A ・T ・(P 1-P 2) 。其中:W VP 为透水率,g/(m ・s ・Pa ) ; W 为一定时间间隔后锥形瓶的增重,g ; X 为膜的厚度,m ; A 为瓶口面积, m 2; T 为时间间隔,s ; P 1-P 2为测定时膜内外水蒸汽分压差(Pa ) 。1121215 膜的阻氧性的测定[3]
用封口机将一定量市售花生油热封于预先制备好的膜纸样品袋中, 对照花生油样品装于烧杯中, 每类膜纸及对照做三个平行样品, 然后将所有的样品都保存于45℃箱, 陈化10d , 测定花生油的脂肪酸值, 装花生油与对照花生油的脂肪酸值, 阻氧性。1121216 , 测定抗拉强度和断裂延伸率2 结果与讨论211 谷朊粉理化指标测定结果
蛋白质含量77. 8%, 水分含量9. 0%, 溶解度1. 0mg/ml 。212 底物浓度(即谷朊粉用量) 对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的pH 值为3, 反应温度为50℃。结果见表1。
表1 不同浓度的底物对膜性能的影响谷朊粉质量分数/%57. 510厚度/mm 0. 0660. 1090. 130透光率/10043. 942. 135. 6水溶性/%30. 228. 724. 2透水率6. 236. 055. 67脂肪酸值26. 826. 125. 6抗拉强度/g 490. 577448. 660326. 63延伸率/%224. 41192. 24179. 73 注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
12. 50. 17530. 023. 85. 4425. 4228. 64158. 36
150. 25426. 023. 65. 2025. 0179. 73127. 03
彭海萍等:可食用包装膜的研制/2002年第11期 由表2可知, 当谷朊粉和甘油配比从4∶1到3∶1时, 膜
的厚度随着甘油用量增加而不断增大, 当谷朊粉和甘油配比从3∶1到2∶1时, 膜的厚度随着甘油量的增加而不断减小; 随着甘油用量的增大, 膜的透光率也不断增大; 但膜的水溶性随着甘油量的增加而逐渐减小, 而且膜的阻水性和阻氧性随着甘油在膜体系中含量的上升而不断下降; 同时, 随着甘油含量在膜体系中的增大, 膜的抗拉强度不断增大, 膜的延伸率减小。故配比取3. 5∶1左右214 :5∶1, 成膜溶液的pH 3, 。
表//透光率/100水溶性/%透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
0. 13147. 411. 04. 2325. 579. 23
200. 12050. 526. 45. 7925. 1136. 41
300. 13742. 030. 66. 3225. 679. 76
400. 14848. 336. 47. 1326. 3144. 02
500. 15836. 446. 07. 3527. 840. 57
600. 19119. 556. 47. 8529. 842. 44
700. 1719. 369. 99. 7532. 471. 39
402. 237732. 948503. 099874. 5681039. 764940. 48666. 4456
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
由表3可以看出, 随着乙醇用量的增加, 膜的厚度不断增大; 但膜的透光率下降; 膜的水溶性变化比较明显, 逐渐增大; 膜的阻水性和阻氧性下降; 当乙醇浓度从10%增加到50%时, 膜的抗拉强度和延伸率均增大, 但当乙醇浓度进一步增大时, 膜的抗拉强度降低, 延伸率变化不规则。故乙醇浓度的取值范围为40%~60%。215 pH 值对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的配比为3. 5∶1, 乙醇浓度取60%, 反应温度为50℃。结果见表4。
表4 pH 值对膜性能的影响
厚度/mm 透光率/100水溶性/%
0. 08127. 431. 41. 1825. 3242. 822334. 93
0. 16516. 228. 21. 9125. 6353. 938265. 13
0. 16614. 416. 92. 6526. 1201. 633138. 98
由表1可以看出, 随着谷朊粉量的增加, 膜的厚度不断增大; 膜的透光率随着谷朊粉用量的增大而减小; 膜的水溶性也不同。当谷朊粉用量从5%增至10%时, 膜的水溶性变化比较明显; 当谷朊粉的量大于5g 时, 膜的水溶性变化不大; 膜的阻水率和阻氧性随着谷朊粉量的增加而提高; 但随着谷朊粉量的增大, 膜的抗拉强度降低, 延伸率也减小。故底物质量分数选10%。213 甘油添加量对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的pH 值为3, 反应温度为50℃。结果见表2。
表2 不同配比对膜性能的影响
厚度/mm 透光率/100水溶性/%透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
0. 13816. 832. 21. 8225. 5686. 24678. 83
0. 16317. 323. 32. 1125. 7637. 623121. 22
0. 19117. 521. 62. 1626. 3585. 472143. 45
0. 19018. 221. 12. 3327. 1490. 577182. 10
0. 16820. 218. 23. 2029. 4448. 660201. 23
透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
由表4可知, 膜的厚度随pH 值的增大而增大, 而膜的透光率和水溶性却降低, 而且膜的阻水性和阻氧性随着pH 值的增大也不断降低; 同时, 膜的抗拉强度先增大后减少, 而延伸率一直减少。故pH 值选3左右。216 热处理对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的配比为3. 5∶1, 乙醇体积分数取60%,pH 值为3。结果见表5。
表5 不同处理温度对膜厚度的影响
厚度/mm 0. 1510. 1550. 1650. 2830. 2570. 1660. 127透光率/10013. 716. 218. 018. 518. 825. 036. 2水溶性/%39. 138. 121. 415. 511. 96. 14. 1透水率7. 227. 204. 914. 633. 492. 791. 57脂肪酸值28. 626. 425. 825. 324. 523. 121. 2抗拉强度/g 268. 693329. 813462. 432574. 627661. 685782. 987938. 024延伸率/%260. 23189. 528158. 68146. 900137. 033121. 527100. 85 注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
粮食与饲料工业/2002年第11期 CEREA L &FEED I NDUSTRY /2002,No. 11
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由表5可看出, 当热处理温度从40℃升到70℃, 膜的217 正交试验厚度逐渐增大, 但热处理温度超过70℃后, 膜的厚度又逐渐根据单因素的实验结果可知, 影响小麦面筋膜性能的因减小; 膜的透光率增大, 但水溶性减少; 且膜的阻水性和阻氧素主要有四个, 即谷朊粉-甘油配比, 成膜溶剂, 成膜溶液性随着温度的升高不断提高; 同时, 膜的抗拉强度增大, 延伸pH 值及热处理温度。由单因素实验的结果确定各因素的取率减少。故热处理温度高于70℃, 膜的性能较好。值范围, 选用正交表L 9(34) 。正交试验结果见表6。
表6 正交试验结果
因素
a b c d e f h i j
配比乙醇/%pH 值
4∶14024∶15034∶16043. 5∶14033. 5∶15043. 5∶16023∶14043∶15023∶1603
温度/℃膜厚/mm 透光率/100
[**************]00. 0840. 1410. 1630. 1570. 1800. 0810. 1700. 0. 56. 133. 844. 453. 818. 746. 124. 64. 9
水溶性
16. 324. 826. 432. 330. 01437. 9
W VP 7. 769. 771. 1. 2. 782. 4. 487. 46
阻氧性
27. 728. 6224. 823. 625. 926. 3
抗拉强度/g
[1**********]9. 196190. 755256. 645119. 598114. 720
延伸率/%
71. 16126. 8864. 52133. 2878. 5838. 6952. 3341. 80231. 99
注:透水率的单位是-9s 由正交试验表6, 膜的各项性能指标与谷朊粉-甘油配比, 成膜溶剂, 成膜溶液pH 值及热处理温度密切相
关。小麦面筋成膜的最佳工艺条件是:A 2B 1C 2D 3, 即谷朊粉-甘油配比为3. 5∶1, 乙醇浓度为40%, 成膜溶液的pH 值为3, 热处理温度为90℃。
3 结论
参考文献
[1] K ester J J , Fennema O R. Edible Films and C oatings :AReview[J].
F ood T cch ,1986,44(11) :47~59.
[2] 阚健全. 可食包装与合成包装综合性质的对比研究食品与发
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[3] 王若兰. 植物蛋白类食品保鲜膜特性及保鲜效果的研究[J].食
品科学,2000,21(3) :58~60.
[4] 邱俊伟. 小麦面筋的营养价值和提取方法[J].食品工业科技,
1998(2) :56~57.
[5] 刘东儿. 小麦面筋出率的影响因素[J].西部粮油科技,1999
(5) :34~38.
[6] 莫文敏. 热处理和碱处理对可食性大豆分离蛋白膜性能的影
影响膜厚度的主要因素是谷朊粉浓度和甘油浓度; 影响膜透光率的主要因素是乙醇浓度, 其次是pH 值; 影响膜水溶性的主要因素是乙醇浓度,pH 值和温度; 影响膜水溶性的主要因素是乙醇浓度和pH 值, 尤其是二者的相互作用; 影响膜阻隔性能的因素较多, 影响膜机械性能的主要因素是谷朊粉浓度, 增塑剂和成膜溶剂及其pH 值。
响[J].食品工业科技,2001,22(3) :22~24.
[7] 王健. 热分析法在食品蛋白质研究中的应用[J].冷饮与速冻食
品工业,2000(4) :14~16. (责任编辑:黄小平)
(上接第38页)
在许多添加单功能取代变性淀粉的食品中, 添加量很少超过5%~6%, 因而每日摄入量也低于1%。在婴儿食品中, 变性淀粉(包括交联淀粉) 提供的能量也很少能达到婴儿摄入能量的10%。研究表明, 交联淀粉、酯化交联复合变性淀粉、醚化交联复合变性淀粉的适宜比例为10∶5∶1。醚化交联复合变性淀粉在婴儿食品中的用量降到很低, 因而单功能取代变性淀粉在婴儿食品中提供的能量很少超过3. 3%。
用变性淀粉饲喂小猪, 包括羟丙基磷酸交联淀粉, 变性淀粉和作对照的未变性淀粉占食物的25%,25d 后, 两组小猪的生长、血液和血清的生化指标以及对盲肠和肝的影响没有统计学上的差别。分别用含羟丙基磷酸交联双淀粉5%, 10%和25%的食物饲喂小鼠, 进行了90d 的研究, 结果表明, 生长、增重、食物摄取和食物的利用率在5%和10%的两个水平上与对照无差异[4]。
在人体上的研究报道较少。Pieters 等人用12名志愿者每天摄入60g 醋酸淀粉(取代度为0. 075) 进行了4d 的研究, 没有发现对胃肠有副作用[8]。
6 结论
综上所述, 仅交联变性的淀粉由于交联键含量很少, 所
以和未变性淀粉相比, 在营养和安全性上没有什么差别。含有单功能取代基团的变性淀粉在摄入过多时, 在小鼠体内消化率降低, 但对于人体, 在每日摄入量之内没有发现对人体的不良影响。
主要参考文献
[1] 侯汉学、董海洲. 我国变性淀粉的应用现状及发展趋势[J].粮
食与饲料工业,2001(2) :44~46. [2] 刘志皋. 食品添加剂手册[M].北京:中国轻工业出版社,1999.
276~291. [3] Otto B. Wurzburg. Nutritional Aspects and Safty of M odified F ood
starches[J].NUTRIT ONA L RE VIEWS ,1986,44(2) :74~79. [4] T A Anders on. W axy S tarch of M aize and Other Creals[J].F ood C osmet
T oxicol ,1973(11) :747~754. [5] M W ootton , M A Chaudhry. M odifeid S tarhes for the F ood Industry[J].Die S tarke , 1979(31) :224~228. [6] Wurzburg O B. F orty Y ears of Indurstry S tarch Research [J].Cereal
F ood W orld ,1986(31) :897~899. [7] A H odgins on ,D Davis ,J F ourman. Safety of M odified F ood S tarches
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(责任编辑:黄小平)
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中图分类号:TS206 :1003-6202(2002) 11-0039-03Development of ABSTRACT were prepared with wheat gluten. The effects of such conditions as the proportion of wheat gluten and concentration of ethanol , the pH value and heat -treatment of the s olution were studied through single -factor ex periments. T hen by means of orth og onal ex periments the follow ing optimum techn ological conditions were attained :ratio of wheat gluten and glycerol 3. 5∶1, concentration of ethan ol 40%;pH value of packing film s olution 3, tem perature of heat -treatment 90℃. KE YWOR DS wheat gluten ; edible packing film
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目前商业上大量使用的聚合包装膜, 因其长期存留引起环境污染具有一定毒性而逐渐被禁用[1]。随着人们对食品品质和保藏期的要求的提高, 以及人们环保意识的提高, 以天然生物材料制成的可食用包装膜逐渐成为热点。而可食用膜的原料为多糖、蛋白质、脂类或几种成分的复合, 能通过防止气体、水汽和溶质等的迁移来保持食品的质量, 延长储藏期, 并可降低生产成本。与合成包装材料相比, 可食用膜能被生物降解, 无任何污染, 还可以作为食品风味料、营养强
[2]
化剂。而且蛋白膜具有较高的营养价值, 口感好, 透性小等特点, 是食品保鲜的理想材料[3]。因而, 开发以天然生物材料制成的可食性蛋白包装膜具有广阔的应用前景。
小麦面筋主要由麦醇蛋白和麦谷蛋白组成, 还有少量淀粉、脂肪、矿物质等。其中麦醇蛋白含量占40%~50%, 麦谷蛋白含量占30%~40%。面筋蛋白质(gluten proteins ) 主要是由溶于体积分数70%乙醇溶液的麦醇溶蛋白和溶于稀酸或稀碱溶液的麦谷蛋白组成。作为优质的植物蛋白源, 面筋本身具有很高的营养价值[4]。
由于麦醇蛋白具有延伸性, 麦谷蛋白具有弹性, 能与水形成网络结构, 从而具有优良的粘弹性、延伸型、吸水性、吸脂乳化性、薄膜成型特性及清淡醇香味或略带谷物味等独特的物理特性[5]。天然蛋白质靠分子中的氢键、离子相互作用、偶极相互作用、二硫键等来维持其稳定的结构。通过加热或酸、碱、盐等处理会破坏这些相互作用, 使蛋白质亚基解离, 分子变性, 分子内部的疏水基团、硫基暴露出来, 蛋白质分子通过疏水键、二硫键的结合, 形成立体网络结构, 适当条件下便可得到具有一定阻隔性和强度的膜[6,7]。
本研究以小麦面筋蛋白为原料, 制备可食用包装膜, 探索影响膜性能的各种因素, 确定最佳工艺条件。
1 材料与方法111 材料与仪器
小麦面筋蛋白(即谷朊粉) 市售;
恒温磁力搅拌器(常州国华仪器厂) ; T A. XT 2物性测试仪(英国S MS 公司) ; PHS -3C 精密PH 计(上海雷磁仪器厂) ; 真空干燥箱(上海实验仪器总厂) 。112 实验方法11211 谷朊粉理化指标的测定
谷朊粉蛋白质含量的测定:微量凯氏定氮法. G B5511-85; 谷朊粉水分含量的测定:G B5497-85; 谷朊粉溶解度的的测定:双缩脲法。11212 膜的制备
称取一定量的谷朊粉于乙醇与蒸馏水的混合溶液中, 加入一定量的增塑剂, 在磁力搅拌器上搅拌30min , 使其均匀; 接着用乙酸调节成膜溶液的pH 值, 在恒定温度的水浴锅中反应30min 。然后将成膜溶液置于真空度为0. 1MPa 的真空干燥箱中脱气约10min , 冷却后倒膜。在室温条件下放置24h 后揭膜, 放在相对湿度为50%的干燥器中保存2d 后测定膜的性能指标。1121211 膜厚度的测定
用螺旋测微器在制好的膜上随机取5个点, 测厚度, 取平均值。1121212 膜透光率的测定
将膜裁成一定规格的条状紧贴于比色皿的一侧, 在500nm 的波长下测定其透光率。以空比色皿作为对照。1121213 膜的水溶性的测定
将膜在100℃的条件下干燥至恒重, 称重后放入盛有水的烧杯中, 在室温下溶解24h , 再将膜在100℃的条件下干燥至恒重, 称重, 根据重量变化计算水溶性。
收稿日期:2002-07-03
作者简介:彭海萍(1978-) , 女, 硕士研究生, 研究方向为食品生物化学。
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1121214 膜的阻水性(W VP ) 的测定[3]
将已制备好的膜密封于装有约4g 干燥剂(CaCl 2) 的锥形瓶口中, 然后将锥形瓶放在相对湿度为50%[以Mg (NO 3) 2・6H 2O 饱和溶液保持]的干燥器中, 定期检测锥形瓶的增重量, 按以下公式计算出膜的透水率。W VP =(W ・X ) /A ・T ・(P 1-P 2) 。其中:W VP 为透水率,g/(m ・s ・Pa ) ; W 为一定时间间隔后锥形瓶的增重,g ; X 为膜的厚度,m ; A 为瓶口面积, m 2; T 为时间间隔,s ; P 1-P 2为测定时膜内外水蒸汽分压差(Pa ) 。1121215 膜的阻氧性的测定[3]
用封口机将一定量市售花生油热封于预先制备好的膜纸样品袋中, 对照花生油样品装于烧杯中, 每类膜纸及对照做三个平行样品, 然后将所有的样品都保存于45℃箱, 陈化10d , 测定花生油的脂肪酸值, 装花生油与对照花生油的脂肪酸值, 阻氧性。1121216 , 测定抗拉强度和断裂延伸率2 结果与讨论211 谷朊粉理化指标测定结果
蛋白质含量77. 8%, 水分含量9. 0%, 溶解度1. 0mg/ml 。212 底物浓度(即谷朊粉用量) 对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的pH 值为3, 反应温度为50℃。结果见表1。
表1 不同浓度的底物对膜性能的影响谷朊粉质量分数/%57. 510厚度/mm 0. 0660. 1090. 130透光率/10043. 942. 135. 6水溶性/%30. 228. 724. 2透水率6. 236. 055. 67脂肪酸值26. 826. 125. 6抗拉强度/g 490. 577448. 660326. 63延伸率/%224. 41192. 24179. 73 注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
12. 50. 17530. 023. 85. 4425. 4228. 64158. 36
150. 25426. 023. 65. 2025. 0179. 73127. 03
彭海萍等:可食用包装膜的研制/2002年第11期 由表2可知, 当谷朊粉和甘油配比从4∶1到3∶1时, 膜
的厚度随着甘油用量增加而不断增大, 当谷朊粉和甘油配比从3∶1到2∶1时, 膜的厚度随着甘油量的增加而不断减小; 随着甘油用量的增大, 膜的透光率也不断增大; 但膜的水溶性随着甘油量的增加而逐渐减小, 而且膜的阻水性和阻氧性随着甘油在膜体系中含量的上升而不断下降; 同时, 随着甘油含量在膜体系中的增大, 膜的抗拉强度不断增大, 膜的延伸率减小。故配比取3. 5∶1左右214 :5∶1, 成膜溶液的pH 3, 。
表//透光率/100水溶性/%透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
0. 13147. 411. 04. 2325. 579. 23
200. 12050. 526. 45. 7925. 1136. 41
300. 13742. 030. 66. 3225. 679. 76
400. 14848. 336. 47. 1326. 3144. 02
500. 15836. 446. 07. 3527. 840. 57
600. 19119. 556. 47. 8529. 842. 44
700. 1719. 369. 99. 7532. 471. 39
402. 237732. 948503. 099874. 5681039. 764940. 48666. 4456
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
由表3可以看出, 随着乙醇用量的增加, 膜的厚度不断增大; 但膜的透光率下降; 膜的水溶性变化比较明显, 逐渐增大; 膜的阻水性和阻氧性下降; 当乙醇浓度从10%增加到50%时, 膜的抗拉强度和延伸率均增大, 但当乙醇浓度进一步增大时, 膜的抗拉强度降低, 延伸率变化不规则。故乙醇浓度的取值范围为40%~60%。215 pH 值对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的配比为3. 5∶1, 乙醇浓度取60%, 反应温度为50℃。结果见表4。
表4 pH 值对膜性能的影响
厚度/mm 透光率/100水溶性/%
0. 08127. 431. 41. 1825. 3242. 822334. 93
0. 16516. 228. 21. 9125. 6353. 938265. 13
0. 16614. 416. 92. 6526. 1201. 633138. 98
由表1可以看出, 随着谷朊粉量的增加, 膜的厚度不断增大; 膜的透光率随着谷朊粉用量的增大而减小; 膜的水溶性也不同。当谷朊粉用量从5%增至10%时, 膜的水溶性变化比较明显; 当谷朊粉的量大于5g 时, 膜的水溶性变化不大; 膜的阻水率和阻氧性随着谷朊粉量的增加而提高; 但随着谷朊粉量的增大, 膜的抗拉强度降低, 延伸率也减小。故底物质量分数选10%。213 甘油添加量对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的pH 值为3, 反应温度为50℃。结果见表2。
表2 不同配比对膜性能的影响
厚度/mm 透光率/100水溶性/%透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
0. 13816. 832. 21. 8225. 5686. 24678. 83
0. 16317. 323. 32. 1125. 7637. 623121. 22
0. 19117. 521. 62. 1626. 3585. 472143. 45
0. 19018. 221. 12. 3327. 1490. 577182. 10
0. 16820. 218. 23. 2029. 4448. 660201. 23
透水率脂肪酸值抗拉强度/g 延伸率/%
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
由表4可知, 膜的厚度随pH 值的增大而增大, 而膜的透光率和水溶性却降低, 而且膜的阻水性和阻氧性随着pH 值的增大也不断降低; 同时, 膜的抗拉强度先增大后减少, 而延伸率一直减少。故pH 值选3左右。216 热处理对膜性能的影响
反应条件:成膜溶液的配比为3. 5∶1, 乙醇体积分数取60%,pH 值为3。结果见表5。
表5 不同处理温度对膜厚度的影响
厚度/mm 0. 1510. 1550. 1650. 2830. 2570. 1660. 127透光率/10013. 716. 218. 018. 518. 825. 036. 2水溶性/%39. 138. 121. 415. 511. 96. 14. 1透水率7. 227. 204. 914. 633. 492. 791. 57脂肪酸值28. 626. 425. 825. 324. 523. 121. 2抗拉强度/g 268. 693329. 813462. 432574. 627661. 685782. 987938. 024延伸率/%260. 23189. 528158. 68146. 900137. 033121. 527100. 85 注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
注:透水率的单位是×10-9g/m ・s ・Pa 。
粮食与饲料工业/2002年第11期 CEREA L &FEED I NDUSTRY /2002,No. 11
41
由表5可看出, 当热处理温度从40℃升到70℃, 膜的217 正交试验厚度逐渐增大, 但热处理温度超过70℃后, 膜的厚度又逐渐根据单因素的实验结果可知, 影响小麦面筋膜性能的因减小; 膜的透光率增大, 但水溶性减少; 且膜的阻水性和阻氧素主要有四个, 即谷朊粉-甘油配比, 成膜溶剂, 成膜溶液性随着温度的升高不断提高; 同时, 膜的抗拉强度增大, 延伸pH 值及热处理温度。由单因素实验的结果确定各因素的取率减少。故热处理温度高于70℃, 膜的性能较好。值范围, 选用正交表L 9(34) 。正交试验结果见表6。
表6 正交试验结果
因素
a b c d e f h i j
配比乙醇/%pH 值
4∶14024∶15034∶16043. 5∶14033. 5∶15043. 5∶16023∶14043∶15023∶1603
温度/℃膜厚/mm 透光率/100
[**************]00. 0840. 1410. 1630. 1570. 1800. 0810. 1700. 0. 56. 133. 844. 453. 818. 746. 124. 64. 9
水溶性
16. 324. 826. 432. 330. 01437. 9
W VP 7. 769. 771. 1. 2. 782. 4. 487. 46
阻氧性
27. 728. 6224. 823. 625. 926. 3
抗拉强度/g
[1**********]9. 196190. 755256. 645119. 598114. 720
延伸率/%
71. 16126. 8864. 52133. 2878. 5838. 6952. 3341. 80231. 99
注:透水率的单位是-9s 由正交试验表6, 膜的各项性能指标与谷朊粉-甘油配比, 成膜溶剂, 成膜溶液pH 值及热处理温度密切相
关。小麦面筋成膜的最佳工艺条件是:A 2B 1C 2D 3, 即谷朊粉-甘油配比为3. 5∶1, 乙醇浓度为40%, 成膜溶液的pH 值为3, 热处理温度为90℃。
3 结论
参考文献
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影响膜厚度的主要因素是谷朊粉浓度和甘油浓度; 影响膜透光率的主要因素是乙醇浓度, 其次是pH 值; 影响膜水溶性的主要因素是乙醇浓度,pH 值和温度; 影响膜水溶性的主要因素是乙醇浓度和pH 值, 尤其是二者的相互作用; 影响膜阻隔性能的因素较多, 影响膜机械性能的主要因素是谷朊粉浓度, 增塑剂和成膜溶剂及其pH 值。
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(上接第38页)
在许多添加单功能取代变性淀粉的食品中, 添加量很少超过5%~6%, 因而每日摄入量也低于1%。在婴儿食品中, 变性淀粉(包括交联淀粉) 提供的能量也很少能达到婴儿摄入能量的10%。研究表明, 交联淀粉、酯化交联复合变性淀粉、醚化交联复合变性淀粉的适宜比例为10∶5∶1。醚化交联复合变性淀粉在婴儿食品中的用量降到很低, 因而单功能取代变性淀粉在婴儿食品中提供的能量很少超过3. 3%。
用变性淀粉饲喂小猪, 包括羟丙基磷酸交联淀粉, 变性淀粉和作对照的未变性淀粉占食物的25%,25d 后, 两组小猪的生长、血液和血清的生化指标以及对盲肠和肝的影响没有统计学上的差别。分别用含羟丙基磷酸交联双淀粉5%, 10%和25%的食物饲喂小鼠, 进行了90d 的研究, 结果表明, 生长、增重、食物摄取和食物的利用率在5%和10%的两个水平上与对照无差异[4]。
在人体上的研究报道较少。Pieters 等人用12名志愿者每天摄入60g 醋酸淀粉(取代度为0. 075) 进行了4d 的研究, 没有发现对胃肠有副作用[8]。
6 结论
综上所述, 仅交联变性的淀粉由于交联键含量很少, 所
以和未变性淀粉相比, 在营养和安全性上没有什么差别。含有单功能取代基团的变性淀粉在摄入过多时, 在小鼠体内消化率降低, 但对于人体, 在每日摄入量之内没有发现对人体的不良影响。
主要参考文献
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(责任编辑:黄小平)