專利名稱：：一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，屬于乳制品
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的可食用膜的原理解釋為構(gòu)成膜基質(zhì)的主要成分是生物大分子一蛋白質(zhì)，增加組成膜的高聚分子鏈的長(zhǎng)度和極性，可使膜的粘性增強(qiáng)，極性基團(tuán)在分子鏈上的均勻分布，也能增加膜的粘性及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的緊密性。這是由于極性基團(tuán)的均勻分布，增加了高分子間氫鍵和靜電引力的作用，從而為形成具有一定可選擇透氣性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。乳清是生產(chǎn)干酪時(shí)從牛乳中分離出來(lái)的液體部分。一般每生產(chǎn)lkg干酪可得到10kg乳清。全世界每年生產(chǎn)干酪所產(chǎn)生的乳清約為9000萬(wàn)噸，可見(jiàn)其數(shù)量是相當(dāng)大的。在90年代，由于膜分離技術(shù)和離子交換技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)乳清蛋白認(rèn)識(shí)的提高，人們逐漸認(rèn)識(shí)到乳清蛋白不僅具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且具有許多獨(dú)特的功能特性。乳清蛋白中含有約48n/。的p-乳球蛋白、19%的01-乳白蛋白、8%的免疫球蛋白、5%的血清白蛋白和20%的蛋白胨等，還有少量的乳鐵蛋白和乳過(guò)氧化物酶等。乳清蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，它含有組成蛋白質(zhì)的全部20種氨基酸，與雞蛋蛋白質(zhì)相似，屬于全價(jià)蛋白質(zhì)，生物價(jià)為88。乳清蛋白具有許多功能特性，其功能特性主要包括溶解性和分散性。乳清蛋白在沒(méi)有熱變性的條件下，在pH2.0—7.0范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的溶解性和分散性。乳化性。乳清蛋白能在脂肪球和水滴之間形成一層界面膜，從而防止乳狀液分層及凝聚沉淀。凝膠作用和持水性。在適當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件下，乳清濃縮蛋白(WPC)溶液能形成熱變性不可逆凝膠。P-乳球蛋白和牛血清白蛋白是乳清中兩種主要凝膠蛋白。乳清蛋白開(kāi)始形成凝膠的溫度和凝膠的特性取決于蛋白質(zhì)濃度，pH值，溶液中其他組分及形成凝膠的工藝條件。蛋白類可食用膜是以各種蛋白質(zhì)為主要原料形成的膜。蛋白質(zhì)類可食用膜在較低的相對(duì)濕度下表現(xiàn)出良好的阻氧性，且形成的膜透明均一，同時(shí)由于蛋白質(zhì)可食用膜具有較高的親水性，在較高相對(duì)濕度條件下其使用受到限制，具有較低的阻水性。鑒于現(xiàn)有合成塑料膜高生產(chǎn)成本的現(xiàn)狀，乳清蛋白可以開(kāi)發(fā)為一種成本低的成膜基質(zhì)，而考慮到WPC和乳清分離蛋白(WPI)所形成的可食用膜性能相當(dāng)且WPC成本較低，WPC具有更大的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。以WPC-80(乳清蛋白濃度為80%)為成膜基質(zhì)，甘油為增塑劑制備可食用膜，研究該可食用膜的抗拉強(qiáng)度、延伸率、溶解性、阻水性、阻氧性等性質(zhì)。由于較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和形成凝膠性能，乳清蛋白已被廣泛應(yīng)用于食品體系中，如可被用來(lái)做膠囊膜，乳清蛋白粒也已成功應(yīng)用于乳狀液體系保護(hù)對(duì)pH敏感的油滴粒子發(fā)生各種生物學(xué)變化。乳清蛋白另外一個(gè)重要的功能性是在增塑劑存在時(shí)可形成生物膜應(yīng)用于各種體系中，如乳清蛋白膜應(yīng)用于深度煎炸的食物表面來(lái)延緩食物內(nèi)部脂肪發(fā)生衰變，乳清蛋白與果膠結(jié)合的復(fù)合膜研究其結(jié)合機(jī)制對(duì)形成的可食用膜性能的影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，通過(guò)測(cè)定可食用膜的各項(xiàng)指標(biāo)如透濕系數(shù)、透氧系數(shù)、抗拉強(qiáng)度、延伸率等確定可食用膜的原料配方，采用熱處理使蛋白質(zhì)適度變性，掃描電鏡可食用膜的超微結(jié)構(gòu)，本發(fā)明制備得到的可食用膜具有較好的阻濕性和阻氧性。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明所制備的可食用膜其透濕系數(shù)和透氧系數(shù)分別可達(dá)到0.0045g'mm/m2'h'kPa和0.17cm3'mm7m2'min'kPa，阻隔性能較優(yōu)。一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，原料釆用80-120g蛋白質(zhì)含量為80%的乳清濃縮蛋白，加水定容至lL，60-80。C恒溫水浴并不斷攪拌配制混合溶液，用食用堿調(diào)節(jié)溶液pH至8.0，冷卻至室溫加入25-35g甘油配制成膜液，取3mL成膜液于10cmxlOcm有機(jī)玻璃板涂膜，自然干燥后揭膜，在25°C，在相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中平衡48h后用于可食用膜阻隔性能的評(píng)價(jià)，測(cè)定其透濕系數(shù)與透氧系數(shù)，透濕系數(shù)與透氧系數(shù)越小可食用膜的阻隔性能越好。優(yōu)選的工藝條件為原料采用100g蛋白質(zhì)含量為80%的乳清濃縮蛋白，加水定容至1L，7(TC恒溫水浴并不斷攪拌配制混合溶液，用食用堿調(diào)節(jié)溶液pH至8.0，冷卻至室溫加入30g甘油配制成膜液，取3mL成膜液于10cmxlOcm有機(jī)玻璃板涂膜，自然干燥后揭膜，在25'C，在相對(duì)濕度為50M的環(huán)境中平衡48h后用于可食用膜阻隔性能的評(píng)價(jià)。分析方法1.膜的透濕系數(shù)的測(cè)定采用修正的ASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterials)法測(cè)定。膜的透濕系數(shù)(WaterVaporPermeability,以下簡(jiǎn)稱『K尸)，按式(l)計(jì)算式中『FP，透濕系數(shù)(g-mm/n^lvkPa);C，透濕杯重-時(shí)間關(guān)系曲線的斜率(g/h);X，膜厚(mm);爿，透濕杯的有效面積(cm2)，本研究中為7.06xl0'2cm2;d尸，膜兩側(cè)水蒸氣壓差(kPa)，本研究中為2.8516kPa。2.膜的透氧系數(shù)的測(cè)定采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)方法D3985-81(濃度增減法)測(cè)定。透氧系數(shù)(OxygenPermeability,以下簡(jiǎn)稱OP)，按式(2)計(jì)算O戶/cm3飄.m-2'min".kPa-1=②式中O尸，透氧系數(shù)(cm3'mm/m2'min'kPa);《，氧氣透過(guò)速率(cmVmin);X，膜厚(mm);A效膜面積(m2)，本研究中為60.82xl(r4m2;z/尸，膜兩側(cè)氧氣壓差(kPa)，本研究中膜一側(cè)為純的氧氣，另一側(cè)為純氮?dú)?，故可以近似?01.3kPa。單因素試驗(yàn)1.蛋白質(zhì)濃度對(duì)可食用膜阻隔性能的影響配制濃度分別為70g/L、90g/L、100g/L、120g/L及150g/L的WPC-80溶液，攪拌使蛋白質(zhì)充分溶解，溶液的pH為8.0，加熱溫度為7(TC測(cè)定其透濕系數(shù)和透氧系數(shù)。結(jié)果顯示100g/L左右為宜。2.甘油含量對(duì)可食用膜阻隔性能的影響保持成膜液中蛋白質(zhì)濃度為100g/L，溶液的pH值為8.0，加熱溫度為70°C，調(diào)節(jié)成膜液中甘油濃度分別為20、25、30、35及40g/L，研究可食用膜的透濕系數(shù)和透氧系數(shù)。結(jié)果顯示30g/L左右為宜。3.加熱溫度對(duì)可食用膜阻隔性能的影響保持成膜液中蛋白質(zhì)濃度為100g/L，甘油濃度為25g/L，溶液的pH為8.0，調(diào)節(jié)成膜液的加熱溫度分別為50°C、60°C、70°C、80°C、90°C，研究可食用膜的透濕系數(shù)和透氧系數(shù)。結(jié)果顯示70。C左右為宜。響應(yīng)面回歸分析表1成膜工藝優(yōu)化因素水平表水平X/(蛋白質(zhì)濃度/g七—1)XX甘油濃度/g'L一1)Z3(加熱溫度廠C)-l8025600100307011203580采用表1設(shè)置的三因素三水平分別進(jìn)行15組實(shí)驗(yàn)，透氧系數(shù)K，透濕系數(shù)r2、阻隔性能:r響應(yīng)值應(yīng)用SAS軟件的RSREG程序進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表2。5表2Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在蛋白質(zhì)濃度為80-120g/L，甘油濃度為25-35g/L，溶液的pH為8.0，調(diào)節(jié)成膜液的加熱溫度60-8(TC范圍內(nèi)的透氧系數(shù)R，透濕系數(shù)G、阻隔性能均較好。優(yōu)選的工藝條件為蛋白質(zhì)濃度為100g/L，甘油濃度為30g/L，溶液的pH為8.0，調(diào)節(jié)成膜液的加熱溫度70'C。該工藝條件下的重復(fù)試驗(yàn)(試驗(yàn)序號(hào)13-15),顯示透氧系數(shù)，透濕系數(shù)、阻隔性能平均分別達(dá)到0.17，0.0045和93。本發(fā)明的有益效果可食用膜憑借其獨(dú)特的功能特性和樂(lè)觀的應(yīng)用前景引起人們的廣泛關(guān)注。首先，可食用膜能被生物降解和再生，使用過(guò)程中不會(huì)引起環(huán)境污染；其次，可食用膜可作為食品添加劑如色素、抗氧化劑等的理想載體；利用其選擇性的阻隔性能可以調(diào)節(jié)并有效控制食品在儲(chǔ)存期間各組分或食品成分與環(huán)境間不希望的物質(zhì)傳遞，如抑制果蔬呼吸及生理活動(dòng)、阻止食品的風(fēng)味物質(zhì)散失、防止食品氧化及失水褐變等，從而達(dá)到食品保鮮及延長(zhǎng)貨架期的效果。以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的可食用膜在90年代后成為可食用膜研究的熱點(diǎn)。蛋白質(zhì)可食用膜有營(yíng)養(yǎng)，易消化，機(jī)械性能好，透明性強(qiáng)，且外觀及口感均較理想，特別是較高的阻氣性，近年來(lái)普遍受到研究者的重視。但是蛋白膜明顯的缺點(diǎn)是阻濕性差，阻氧性受環(huán)境濕度影響大，這主要是由于蛋白質(zhì)的親水性所致。當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)，膜將迅速吸收水而膨脹，使得膜結(jié)構(gòu)松弛，氧氣分子便易　于穿透。但在環(huán)境濕度較低或用于含水量較低的食品如糖果，干果，谷物等，蛋白膜仍不失為一種理想的食品保鮮膜，且大多數(shù)情況下使用單一膜，對(duì)蛋白質(zhì)-脂質(zhì)復(fù)合膜及蛋白-蛋白復(fù)合膜的系統(tǒng)研究較少。目前人們對(duì)可食用膜的研究多集中在淀粉膜，對(duì)蛋白質(zhì)為基質(zhì)的可食用膜也多集中在大豆蛋白，面筋蛋白等，而對(duì)于乳清蛋白這種高生理活性高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)膜的研究不多，采用乳清蛋白為可食用膜基質(zhì)，優(yōu)勢(shì)不僅僅體現(xiàn)在其膜對(duì)果蔬的高效保鮮作用，更體現(xiàn)在其優(yōu)質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。具體實(shí)施方式實(shí)施例1按說(shuō)明書(shū)上述工藝方法制備可食用膜。成膜液配方WPC-80濃度100g/L，甘油含量30g/L，溶液的pH為8.0，加熱溫度7(TC，熱處理維持15min。制作所得到的可食用膜其平均透濕系數(shù)為0.0045g，mm/n^lvkPa和透氧系數(shù)0,17cmTnm/mTnin'kPa。權(quán)利要求1、一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，其特征是原料采用80-120g蛋白質(zhì)含量為80％的乳清濃縮蛋白，加水定容至1L，60-80℃恒溫水浴并不斷攪拌配制混合溶液，用食用堿調(diào)節(jié)溶液pH至8.0，冷卻至室溫加入25-35g甘油配制成膜液，取3mL成膜液于10cm×10cm有機(jī)玻璃板涂膜，自然干燥后揭膜，在25℃，在相對(duì)濕度為50％的環(huán)境中平衡48h后用于可食用膜阻隔性能的評(píng)價(jià)，測(cè)定其透濕系數(shù)與透氧系數(shù)，透濕系數(shù)與透氧系數(shù)越小可食用膜的阻隔性能越好。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，其特征是優(yōu)選的工藝條件為原料采用100g蛋白質(zhì)含量為80%的乳清濃縮蛋白，加水定容至1L，7(TC恒溫水浴并不斷攪拌配制混合溶液，用食用堿調(diào)節(jié)溶液pH至8.0，冷卻至室溫加入30g甘油配制成膜液，取3mL成膜液于10cmxlOcm有機(jī)玻璃板涂膜，自然干燥后揭膜，在25'C，在相對(duì)濕度為50。/。的環(huán)境中平衡48h后用于可食用膜阻隔性能的評(píng)價(jià)。全文摘要一種乳清蛋白為基質(zhì)的可食用膜的制備方法，屬于乳制品
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明以乳清濃縮蛋白WPC-80為主要原料，經(jīng)過(guò)熱處理后按一定比例添加增塑劑甘油，使乳清蛋白溶液形成較好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可用于制作可食用膜?？墒秤媚つ鼙簧锝到夂驮偕?，使用過(guò)程中不會(huì)引起環(huán)境污染；其次，可食用膜可作為食品添加劑如色素、抗氧化劑等的理想載體；利用其選擇性的阻隔性能可以調(diào)節(jié)并有效控制食品在儲(chǔ)存期間各組分或食品成分與環(huán)境間不希望的物質(zhì)傳遞，如抑制果蔬呼吸及生理活動(dòng)、阻止食品的風(fēng)味物質(zhì)散失、防止食品氧化及失水褐變等，從而達(dá)到食品保鮮及延長(zhǎng)貨架期的效果。文檔編號(hào)A23L1/05GK101167536SQ200710190608公開(kāi)日2008年4月30日申請(qǐng)日期2007年11月27日優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日發(fā)明者舉任,盧蓉蓉,張文斌,楊瑞金申請(qǐng)人:江南大學(xué)