可食性納米花生蛋白復合膜及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物【技術領域】，公開了一種可食性納米花生蛋白復合膜的制備工藝，其包括如下步驟，1）花生分離蛋白的制備；2）納米花生蛋白的制備；3）納米玉米淀粉溶液的制備以及4）復合膜的制備。本發(fā)明還公開了利用上述工藝制備的可食性納米花生蛋白復合膜。本發(fā)明各原料選擇獨特，配伍合理，制備的復合膜性能優(yōu)于其他產(chǎn)品；制備工藝獨特，而且操作流程簡單，符合規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
【專利說明】可食性納米花生蛋白復合膜及其制備工藝
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于生物【技術領域】，涉及一種可食性納米花生蛋白復合膜及其制備工藝。
[0003]
【背景技術】
[0004]塑料膜是用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他樹脂制成的薄膜，用于包裝，以及用作覆膜層。塑料包裝及塑料包裝產(chǎn)品在市場上所占的份額越來越大，特別是復合塑料軟包裝，已經(jīng)廣泛地應用于食品、醫(yī)藥、化工等領域，其中又以食品包裝所占比例最大，比如飲料包裝、速凍食品包裝、蒸煮食品包裝、快餐食品包裝等，這些產(chǎn)品都給人們生活帶來了極大的便利。塑料膜自問世以來，得到越來越廣泛的應用，然而普通的塑料膜屬于石油基高分子材料，在自然條件下不能降解。近年來，塑料制品造成的“白色污染”對人類生活及生存環(huán)境帶來了極大的危害，同時對食品安全也產(chǎn)生了嚴重威脅。國務院辦公廳發(fā)出通知，自2008年6月I日起，在所有超市、商場、集貿(mào)市場等商品零售場所實行塑料購物袋有償使用制度，一律不得免費提供塑料購物袋。國家倡導的限制塑料袋使用政策，對減少環(huán)境污染做出了重要的貢獻，但這無法從根本上解決白色污染問題，環(huán)境保護形式依然嚴峻。因此尋求取代塑料包裝的材料是“包裝與環(huán)境”中一個重要的課題，根據(jù)國家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出的倡導環(huán)境保護的要求及人們對食品品質要求的提高，研究開發(fā)安全、可全生物降解的食用級納米復合膜用于取代部分塑料包裝，以引領食品包裝新的發(fā)展趨勢。
[0005]可食膜是以可食性生物大分子物質及其衍生物為主要基質，輔以可食性增塑劑，經(jīng)過混合、加熱、加壓、涂布和擠出等工藝，使各成膜劑分子相互作用，干燥后形成一種具有一定工程性質和選擇透過性的薄膜。通常把預先制備好的獨立膜稱為薄膜，把涂布、浸潰、噴灑在食品表面而成的薄膜成為涂層。它主要用于食品內(nèi)包裝和新鮮食品的表面包裝，以阻止食品吸水或失水，防止食品氧化等化學反應，調節(jié)生鮮食品呼吸強度，提高食品表面機械強度，改善食品表現(xiàn)，減少油炸食品吸油量等；也常作為食品特殊成分如防腐劑、色素、風味物質等的載體。使這些成分在食品表面或界面上發(fā)揮作用。
[0006]可食膜具有以下特點:可以接受的感官特征，具有使用安全性和衛(wèi)生性，可與被包裝食品一起食用，對食品和環(huán)境無污染；適當?shù)淖韪粜阅?，可延緩食品中水、油及其他成分的遷移和擴散，與不可食用薄膜構成多界面、多層次的復合包裝，提高了整體阻隔性能；較好的物理、機械性 能，可提高食品表面機械強度，使其易于加丁處理；作為食品色、香、昧、營養(yǎng)強化劑(維生素或礦物質)、抗氧化劑或抑菌劑等添加劑的載體，并可控制其在食品中的擴散速率；可選擇的透氣性，適合各種不同需求的包裝，如降低果實的呼吸速率來延緩果實的衰老過程；可用于食品小量包裝和單體包裝，防止因食品組分間水分和其他物質的遷移而導致的食品變質。[0007]淀粉具有來源廣泛、價格低廉、可生物降解等優(yōu)點，故淀粉基可食膜是可食膜中研究開發(fā)最早的類型。淀粉一般分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。直鏈淀粉含量越高，分子間結合越緊密，越易發(fā)生凝沉，成膜性能越好，所成膜抗拉強度越大，透氣性越低，且無味、無臭、無毒，具有抗水和抗油性能，所以高直鏈淀粉是一種較好的成膜材料。淀粉基可食膜是以淀粉主要是直鏈淀粉為基質，多元醇(如甘油、聚乙二醇、山梨醇等)為增塑劑，少量動植物膠(褐藻膠、瓊脂等)為增強劑制作而成。在眾多可食膜中淀粉基可食膜具有拉伸性、透明度、耐折性、水不溶性良好和透氣率低等特點。但是到目前為止，淀粉膜的工業(yè)化生產(chǎn)和實際商業(yè)應用還沒有，最重要的原因之一是淀粉膜的機械強度和阻濕性稍差。
[0008]植物蛋白是一種優(yōu)質的蛋白資源，近年來，植物蛋白膜的開發(fā)越來越受到關注。然而國內(nèi)外有關蛋白膜的研究主要集中在大豆蛋白。我國花生年產(chǎn)量已經(jīng)達到1400萬噸左右，接近大豆產(chǎn)量水平，其中約有60%的花生用于榨油。榨油后剩余的花生餅柏除小部分用于飼料生產(chǎn)外，其余均未被充分利用，造成了資源的大量浪費。馮治平等研究表明，花生蛋白分子中存在著大量的氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵和配位鍵，使其具有較好的成膜性倉泛。
[0009]有機納米材料粒徑在I~1000nm之間，由于其自身的特殊結構而具有表面效應、體積效應(小尺寸效應)和量子尺寸效應。納米材料的分散相與基體相之間的界面面積特別大，與基體材料復合后，使基體材料變得很致密。將納米材料的尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性及介電性完美地結合起來，使基體材料的強度、剛性、韌性得到明顯的改善。納米材料的優(yōu)勢突出體現(xiàn)在對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改性上,這種改變成本低,但產(chǎn)品性能卻能大幅度提高，具備市場活力。如何利用納米技術對現(xiàn)有技術的復合膜進行改性，以達到商業(yè)化要求是現(xiàn)有技術需要解決的技術問題。
[0010]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了克服現(xiàn)有技 術復合膜的缺陷，本發(fā)明提供了一種可食性納米花生蛋白復合膜，該復合膜具備較好的機械性質和阻水性能，能夠適應食品商業(yè)化需要；本發(fā)明還提供了一種可食性納米花生蛋白復合膜的制備工藝。
[0012]本發(fā)明的技術方案是通過如下方式來實現(xiàn)的:
一種可食性納米花生蛋白復合膜的制備工藝，其包括如下步驟:
I)花生分離蛋白的制備；2)納米花生蛋白的制備；3)納米玉米淀粉溶液的制備以及4)復合膜的制備；
優(yōu)選地，具體包括如下步驟:
1)花生分離蛋白的制備:
取一定量的花生蛋白粉，按料液比1:10 (kg/L)的比例加水溶解，調節(jié)溶液pH至8.5，并于35°C條件下恒溫攪拌lh，然后3000rpm離心15分鐘，取上清液；調節(jié)上清液pH至4.5，3000rpm離心15分鐘,收集沉淀,冷凍干燥,得花生分離蛋白；
2)納米花生蛋白的制備:
取步驟I)制備的花生分離蛋白，配制濃度為6%的花生分離蛋白溶液，調節(jié)溶液pH至
8.5，室溫條件下靜置Ih后 ，然后向溶液中逐滴滴加無水乙醇，至乙醇與溶液中水的體積比為4:1，隨后加入戊二醛，添加量為花生分離蛋白重量的1%，反應16h，進行真空濃縮蒸發(fā)去除乙醇，收集剩余物，冷凍干燥，得納米花生蛋白；
3)納米玉米淀粉溶液的制備:
按照玉米淀粉--水為6g: 100mL的比例，將玉米淀粉攪拌分散在水中，緩緩加熱到80°C，攪拌lh，加入戊二醛，添加量為玉米淀粉重量的1%，繼續(xù)攪拌lh，得到納米玉米淀粉溶液；
4)復合膜的制備:
稱取步驟2)制備的納米花生蛋白IOg,殼聚糖3g以及瓊脂Ig,加入IOOmL蒸懼水中，加入30%的甘油，添加量為IOmL ;磁力攪拌20min，然后用lmol/L的NaOH溶液調節(jié)pH至
9.0,再在沸水浴中攪拌加熱30min,冷卻至50°C,得到復合物A ;再取步驟3)制備的納米玉米淀粉溶液10 mL，倒入復合物A中，攪拌均勻，然后倒入抽濾瓶中，用真空度為0.4MPa的真空泵脫氣約lOmin，得到復合物B ;將復合物B均勻平鋪在平面皿上，置于40°C的鼓風干燥箱中干燥12h，即得。
[0013]本發(fā)明還公開了利用上述制備工藝制備的可食性納米花生蛋白復合膜。
[0014]本發(fā)明取得到有益效果主要包括:本發(fā)明各原料選擇獨特，配伍合理，制備的復合膜性能優(yōu)于其他產(chǎn)品；通過添加納米玉米淀粉，使得機械強度和阻水性能均大大提高；通過多次試驗，添加一定比例的殼聚糖和瓊脂，水蒸氣透過性和溶脹度大大降低；本發(fā)明通過納米化花生蛋白，使得復合膜機械強度和阻水性能均大大提高；本發(fā)明制備工藝獨特，而且操作流程簡單，符合規(guī) 模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1.納米花生蛋白掃描電鏡圖；
圖2.納米花生蛋白粒徑分布圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]以下將采用具體的實施例來對本發(fā)明作進一步的解釋，但是不應當看作是對本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
[0019]實施例1
一種可食性納米花生蛋白復合膜的制備工藝，其包括如下步驟:
1)花生分離蛋白的制備:
取一定量的花生蛋白粉，按料液比1:10 (kg/L)的比例加水溶解，調節(jié)溶液pH至8.5，并于35°C條件下恒溫攪拌lh，然后3000rpm離心15分鐘，取上清液；調節(jié)上清液pH至4.5，3000rpm離心15分鐘,收集沉淀,冷凍干燥,得花生分離蛋白；
2)納米花生蛋白的制備:
配制濃度為6% (100ml水中添加6g)的花生分離蛋白溶液，調節(jié)溶液pH至8.5，室溫條件下靜置Ih后，然后向溶液中逐滴滴加無水乙醇，至乙醇與溶液中水的體積比為4:1，隨后加入戊二醛，添加量為花生分離蛋白重量的1%，交聯(lián)反應16h，進行真空濃縮蒸發(fā)以去除乙醇，收集剩余物，冷凍干燥，得納米花生蛋白；3)納米玉米淀粉溶液的制備:
將玉米淀粉攪拌分散在水中，濃度為6% (100mL水中添加6g)，緩緩加熱到80°C，攪拌lh，加入戊二醛，添加量為玉米淀粉重量的1%，繼續(xù)攪拌lh，得到納米玉米淀粉溶液；
4)復合膜的制備:
稱取納米花生蛋白IOg,殼聚糖3g以及瓊脂Ig,加入IOOmL蒸懼水中，加入食品級30%(v/v)甘油，添加量為IOmL;磁力攪拌20min，然后用lmol/L的NaOH溶液調節(jié)pH至9.0，再在沸水浴中攪拌加熱30min,冷卻至50°C,得到復合物A ;再取納米玉米淀粉溶液10 mL,倒入復合物A中，攪拌均勻，然后倒入抽濾瓶中，用真空度為0.4MPa的真空泵脫氣約lOmin，得到復合物B ;將復合物B均勻平鋪在平面皿(直徑15厘米)上，置于40°C的鼓風干燥箱中干燥12h，揭下所成膜即得。
[0020]實施例2
本發(fā)明制備的納米花生蛋白結構的分析
圖1和圖2分別為納米花生蛋白的掃面電鏡圖和粒徑分布圖，從中可以看出，本發(fā)明制備的納米蛋白顆粒呈球形，結構一直，表面光滑；納米蛋白顆粒的粒徑分布從150nm到500nm,主要分布在200nm左右，達到了納米級，且分布較為均勻。
[0021]實施例3 性能測試和影響因素:
1.納米玉米淀粉溶液對花生蛋白復合膜機械強度和阻水性能的影響，見表1，其中，分為四個組別:1組為本發(fā)明實施例1 ;2組:參照實施例1，但不添加納米玉米淀粉溶液；3組:參照實施例1，添加玉米淀粉(未經(jīng)過處理)；4組:參照實施例1，添加豌豆淀粉(未經(jīng)過處理)。
[0022]表1
【權利要求】
1.一種可食性納米花生蛋白復合膜的制備工藝，其包括如下步驟: I)花生分離蛋白的制備；2)納米花生蛋白的制備；3)納米玉米淀粉溶液的制備以及4)復合膜的制備。
2.如權利要求1所述的制備工藝，其特征在于，所述工藝具體包括如下步驟: 1)花生分離蛋白的制備: 取花生蛋白粉，按料液比1:10的比例加水溶解，調節(jié)溶液pH至8.5，并于35°C條件下恒溫攪拌lh，然后3000rpm離心15分鐘，取上清液；調節(jié)上清液pH至4.5，3000rpm離心15分鐘，收集沉淀，冷凍干燥，得花生分離蛋白； 2)納米花生蛋白的制備: 取步驟I)制備的花生分離蛋白，配制濃度為6%的花生分離蛋白溶液，調節(jié)溶液pH至8.5，室溫條件下靜置Ih后，然后向溶液中逐滴滴加無水乙醇，至乙醇與溶液中水的體積比為4:1，隨后加入戊二醛，添加量為花生分離蛋白重量的1%，反應16h，進行真空濃縮蒸發(fā)去除乙醇，收集剩余物，冷凍干燥，得納米花生蛋白； 3)納米玉米淀粉溶液的制備: 按照玉米淀粉:水為6g: 100mL的比例，將玉米淀粉攪拌分散在水中，緩緩加熱到80°C，攪拌lh，加入戊二醛，添加量為玉米淀粉重量的1%，繼續(xù)攪拌lh，得到納米玉米淀粉溶液；4)復合膜的制備: 稱取步驟2)制備的納米花生蛋白IOg,殼聚糖3g以及瓊脂Ig,加入IOOmL蒸懼水中，加入30%的甘油，添加量為IOmL ;磁力攪拌20min，然后用lmol/L的NaOH溶液調節(jié)pH至9.0,再在沸水浴中攪拌加熱30min,冷卻至50°C,得到復合物A ;再取步驟3)制備的納米玉米淀粉溶液10 mL，倒入復合物A中，攪拌均勻，然后倒入抽濾瓶中，用真空泵脫氣lOmin，得到復合物B ;將復合物B均勻平鋪 在平面皿上，置于40°C的鼓風干燥箱中干燥12h，即得。
3.按照權利要求1-2任其一所述的工藝制備的食性納米花生蛋白復合膜。
【文檔編號】C08J5/18GK103881400SQ201410140079
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權日:2014年4月9日
【發(fā)明者】高冠勇, 陳寧 申請人:山東金勝糧油集團有限公司