專利名稱：：一種乳清蛋白可食用單/雙層復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于食品包裝材料領(lǐng)域，特別涉及一種乳清蛋白/酪蛋白磷酸肽可食用單層復(fù)合膜和雙層復(fù)合膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的包裝材料，雖然價格低廉，但容易造成環(huán)境污染并且危害人類健康。隨著人們對環(huán)境與安全問題的日益關(guān)注，傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝與塑料包裝材料已逐漸被"綠色包裝"所替代。而可食用膜提供了無需環(huán)?；ㄙM(fèi)的替代包裝，是一種安全、環(huán)保的生物可降解的材料。因而開發(fā)以天然生物材料制成的可食用包裝已成為世界食品工業(yè)科技發(fā)展的一個主要趨勢。目前研究比較多的是以脂類、多糖、蛋白質(zhì)等為原料制成的可食用膜。例如，發(fā)明專利CN101341977介紹了一種含有魚皮膠原蛋白的可食膜及其生產(chǎn)方法；發(fā)明專利CN1499926提供一種無支鏈淀粉可食用膜組合物的制備方法。乳清蛋白(WheyProteinIsolate,WPI)因其具有良好的成膜能力，可以形成柔軟、有彈性、不溶于水，且在一定的濕度下具有優(yōu)良的氧氣、芳香物質(zhì)和油脂阻隔性能的透明薄膜，而成為新型的可食用包裝材料。以乳清蛋白膜為基礎(chǔ)，添加營養(yǎng)元素和功能因子提高乳清蛋白膜的營養(yǎng)價值和附加功能成為新的研究方向。中國專利CN101502295公開了一種向乳清蛋白膜中加入無機(jī)鈣離子的制備方法，將膜中鈣含量提高至1%(Ca/WPI，w/w)。鈣離子在弱堿性環(huán)境中易與磷酸根等生成不溶性鈣鹽，降低游離鈣濃度，從而減少機(jī)體對牽丐的吸收。酪蛋白磷酸肽(Caseinphosphop印tides，CPPs)是一類富含-Ser(P)-基團(tuán)的小分子生物活性肽，在小腸弱堿性環(huán)境中能與鈣等二價陽離子螯合，形成可溶性酪蛋白磷酸肽-磷酸鈣，增加腸內(nèi)游離鈣離子濃度，提高鈣的吸收和利用率。酪蛋白磷酸肽中含有7.4%的鈣(w/w)，因此將乳清蛋白與酪蛋白磷酸肽復(fù)配，一方面可以提高純?nèi)榍宓鞍啄さ臓I養(yǎng)附加值，另一方面雙層復(fù)合膜可大幅度提高鈣含量和鈣的生物利用率。通過對國內(nèi)外專利文獻(xiàn)、期刊雜志及其他公開發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，本發(fā)明在國內(nèi)外未見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種乳清蛋白/酪蛋白磷酸肽可食用單層復(fù)合膜和雙層復(fù)合膜。本發(fā)明的另一目的在于提供上述復(fù)合膜的制備方法?！N乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜，所述單層復(fù)合膜是在添加增塑劑的情況下將乳清蛋白溶液和酪蛋白磷酸肽溶液混合而制成的，其中，酪蛋白磷酸肽與乳清蛋白的質(zhì)量比為1_8%?！N乳清蛋白可食用雙層復(fù)合膜，所述雙層復(fù)合膜的第一層是上述乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜；第二層是覆蓋于第一層之上，原料為質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液?！N乳清蛋白可食用單/雙層復(fù)合膜的制備方法，按照如下操作步驟進(jìn)行(1)乳清蛋白溶液的制備將乳清蛋白加入到水中持續(xù)攪拌使其充分溶解，調(diào)節(jié)乳清蛋白溶液pH值為69，759(TC加熱2030min，制得的乳清蛋白溶液的質(zhì)量百分比濃度為810%;(2)酪蛋白磷酸肽溶液的制備將酪蛋白磷酸肽加入水中持續(xù)攪拌使其充分溶解，調(diào)節(jié)酪蛋白磷酸肽溶液pH值與乳清蛋白溶液的pH值相同，制得質(zhì)量百分比濃度為20X的酪蛋白磷酸肽溶液；(3)將乳清蛋白溶液和酪蛋白磷酸肽溶液混合，制得的混合液中乳清蛋白的質(zhì)量百分比濃度為810%，酪蛋白磷酸肽與乳清蛋白的質(zhì)量比為1_8%，然后向混合液中加入增塑劑，在室溫下混合均勻后真空脫氣，得到成膜液，其中，增塑劑與乳清蛋白的質(zhì)量比為(0.3-0.5):1;(4)將步驟(3)的成膜液加入到平底有機(jī)玻璃器皿中，其中，成膜液的用量為0.09-0.lg/cm、在20-24。C，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h，制得單層復(fù)合膜；(5)將步驟(3)的成膜液加入到平底有機(jī)玻璃器皿中，其中，成膜液的用量為0.03-0.06g/cm、在20-24t:，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h得第一層膜，然后將質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液加入到第一層膜上，使其均勻分散，其中，質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液的用量為0.03-0.07g/cm2，在20_24°C，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h，制得雙層復(fù)合膜。所述增塑劑為甘油或山梨醇。本發(fā)明的單層/雙層復(fù)合膜的厚度最好控制在100iim左右。為了提高雙層復(fù)合膜的鈣含量，可盡量減薄第一層膜的厚度，第一層膜只是作為第二層膜的支撐物。上述乳清蛋白溶液和CPPs溶液的溶劑均為水。上述乳清蛋白優(yōu)選乳清分離蛋白。本發(fā)明的有益效果為原料乳清蛋白是干酪生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其營養(yǎng)價值高，容易被人體吸收。且具有良好的成膜性，所形成的薄膜透明、柔軟、有彈性、不溶于水，在一定的濕度下具有優(yōu)良的氧氣、芳香物質(zhì)和油脂的阻隔性。酪蛋白磷酸肽是以牛乳酪蛋白為原料，經(jīng)水解、分離純化而得到一類富含磷酸絲氨酸的生物活性肽，它可促進(jìn)腸膜對鈣、鐵、鋅、硒、尤其是鈣的吸收和利用；本發(fā)明采用乳清蛋白與酪蛋白磷酸肽復(fù)配，形成的雙層復(fù)合膜不但可以將膜中的鈣離子的添加量由富鈣乳清膜的1%(Ca/WPI，w/w)提高至28.34%(Ca/WPI，w/w)，還因?yàn)橐氲睦业鞍琢姿犭膶︹}的促進(jìn)吸收作用，增加了可食用乳清蛋白膜中鈣的生物利用率，從而達(dá)到更好的補(bǔ)鈣效果。圖1是純?nèi)榍宸蛛x蛋白膜、本發(fā)明單層復(fù)合膜、本發(fā)明雙層復(fù)合膜的透光率圖譜。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中關(guān)于膜厚度、拉伸性能、水蒸汽透過系數(shù)、含水量和溶解性、以及透光率和透明度的測定方法如下(1)膜厚度的測定方法用數(shù)顯千分尺測量厚度。(2)拉伸性能的測定方法參照ASTM(1995)法，使用TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀測定拉伸性能，其中拉伸速度為lmm/sc拉伸強(qiáng)度(TS，MPa)按式(1)計(jì)算75*=式中，F(xiàn)「丄x『—最大拉力(N)(1)-膜樣品的厚度(n-膜樣品的寬度(n斷裂拉伸率(E，％)按式(2)計(jì)算五(0/0)=^><100%丄>(2)-樣品拉伸前的原始長度(mm)—樣品斷裂被拉長的長度(mm)式中，L?！狝L-(3)水蒸汽透過系數(shù)(WVP)的測定方法參照GB1037-88法，采用擬杯子法，并加以適當(dāng)調(diào)整后測定(水蒸氣透過系數(shù)按式(3)計(jì)算:fFKP(g.wm/m2'/z.A;尸a)=『xx(3)式中，w-A——T——AP--透濕杯的增重(g)-膜的厚度(mm)-膜外露面積(cm2)-測量間隔時間(h)——膜兩側(cè)的水蒸氣壓差(kPa)(4)含水量和溶解性的測定方法稱取質(zhì)量為m。的膜放在105t:的烘箱中干燥24h，稱重，計(jì)算干燥前后膜質(zhì)jt損失為Am。含水量按式(4)計(jì)算MC(%)=，x100%(o(4)(5)透光率和透明度的測定方法采用紫外-可見分光光度法測定膜在200nm-800nm時的透光率。具體制備實(shí)施例(1)乳清分離蛋白溶液的制備將乳清分離蛋白加入到水中持續(xù)攪拌2h，使其充分溶解，調(diào)節(jié)乳清蛋白溶液pH值為8，9(TC加熱30min，制得的WPI溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%;(2)酪蛋白磷酸肽溶液的制備將酪蛋白磷酸肽加入水中持續(xù)攪拌0.5h，使其充分溶解，調(diào)節(jié)酪蛋白磷酸肽溶液pH值為8，制得質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液；(3)將乳清分離蛋白溶液和CPPs溶液混合，制備五種混合液，其中混合液中乳清分離蛋白的質(zhì)量百分比濃度均為8%，CPPs與WPI的質(zhì)量百分比依次為0%、1%、3%、5%、8X。將各混合液攪拌均勻，分別加入甘油，其中，甘油與WPI的質(zhì)量比為0.5:l，混勻后真空脫氣，得五種配比的成膜液。(4)單層復(fù)合膜的制備步驟(3)的五種配比成膜液分別加入到平底有機(jī)玻璃器皿(直徑8cm)中，其中，成膜液的用量均為0.100g/cm、在22士2t:，相對濕度為56±2%的條件下平衡48h，制得單層復(fù)合膜。(5)雙層復(fù)合膜的制備將步驟(3)制得的CPPs與WPI的質(zhì)量百分比為8%的成膜液加入到平底有機(jī)玻璃器皿(直徑8cm)中，共三組，其中，成膜液的用量依次為0.039g/cm2、0.049g/cm2、0.059g/cm、在22士2t:，相對濕度為56士2X的條件下平衡48h，得第一層膜。將步驟(2)中質(zhì)量百分比濃度為20X的CPPs溶液依次加入到上述的第一層膜上并使其均勻分散，其中，20X的CPPs溶液的用量為0.059g/cm2、0.049g/cm2、0.039g/cm2，在22±2°C，相對濕度為56±2%的條件下平衡48h。制得的雙層復(fù)合膜中，CPPs與WPI的質(zhì)量百分比依次為383%、258%、174%，厚度依次為120.21iim、102.63iim、91.89iim。經(jīng)過測試，膜的指標(biāo)如表1和圖1。表1表明，本發(fā)明單層復(fù)合膜與純?nèi)榍宸蛛x蛋白膜相比，在膜厚度、拉伸強(qiáng)度、斷裂拉伸率、水蒸氣透過率方面沒有顯著性差異。本發(fā)明雙層復(fù)合膜與單層復(fù)合膜相比，膜厚度增加，水蒸氣透過率沒有顯著差異，但雙層膜的鈣含量由單層膜的0.59%(Ca/WPI，w/w)提高至28.34%(Ca/WPI，w/w)。圖l表明，在200-800nm波長范圍內(nèi)，本發(fā)明單層復(fù)合膜與純WPI膜的透光率沒有顯著差異。而本發(fā)明雙層復(fù)合膜在300-400nm處膜的透光率有所降低。但單層復(fù)合膜和雙層復(fù)合膜在200-280nm近紫外區(qū)內(nèi)其透光率均在1%以下，因此單/雙層復(fù)合膜均有較好的抵擋紫外線的作用，具有一定的抗紫外功效。表l各種配比的復(fù)合膜的厚度、機(jī)械性能、含水量和水蒸氣透過率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜，其特征在于，所述單層復(fù)合膜是在添加增塑劑的情況下將乳清蛋白溶液和酪蛋白磷酸肽溶液混合而制成的，其中，酪蛋白磷酸肽與乳清蛋白的質(zhì)量比為1-8％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜，其特征在于，所述乳清蛋白為乳清分離蛋白。3.—種乳清蛋白可食用雙層復(fù)合膜，其特征在于，所述雙層復(fù)合膜的第一層是上述乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜；第二層覆蓋于第一層之上，原料為質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液。4.一種乳清蛋白可食用單/雙層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，按照如下操作步驟進(jìn)行(1)乳清蛋白溶液的制備將乳清蛋白加入到水中持續(xù)攪拌使其充分溶解，調(diào)節(jié)乳清蛋白溶液pH值為69，759(TC加熱2030min，制得的乳清蛋白溶液的質(zhì)量百分比濃度為810%;(2)酪蛋白磷酸肽溶液的制備將酪蛋白磷酸肽加入水中持續(xù)攪拌使其充分溶解，調(diào)節(jié)酪蛋白磷酸肽溶液pH值與乳清蛋白溶液的pH值相同，制得質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液；(3)將乳清蛋白溶液和酪蛋白磷酸肽溶液混合，制得的混合液中乳清蛋白的質(zhì)量百分比濃度為810%，酪蛋白磷酸肽與乳清蛋白的質(zhì)量比為1_8%，然后向混合液中加入增塑劑，在室溫下混合均勻后真空脫氣，得到成膜液，其中，增塑劑與乳清蛋白的質(zhì)量比為(0.3-0.5):1;(4)將步驟(3)的成膜液加入到平底有機(jī)玻璃器皿中，其中，成膜液的用量為0.09-0.lg/cm、在20-24。C，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h，制得單層復(fù)合膜；(5)將步驟(3)的成膜液加入到平底有機(jī)玻璃器皿中，其中，成膜液的用量為0.03-0.06g/cm、在20-24t:，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h得第一層膜，然后將質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液加入到第一層膜上，使其均勻分散，其中，質(zhì)量百分比濃度為20%的酪蛋白磷酸肽溶液的用量為0.03-0.07g/cm2，在20_24°C，相對濕度為54-58%的條件下平衡至少48h，制得雙層復(fù)合膜。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乳清蛋白可食用單/雙層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述增塑劑為甘油或山梨醇。全文摘要本發(fā)明公開了一種屬于食品包裝材料領(lǐng)域的乳清蛋白/酪蛋白磷酸肽可食用單/雙層復(fù)合膜及其制備方法。所述單層復(fù)合膜是在添加增塑劑的情況下將乳清蛋白溶液和酪蛋白磷酸肽溶液混合而制成的，其中，酪蛋白磷酸肽與乳清蛋白的質(zhì)量比為1-8％。所述雙層復(fù)合膜的第一層是上述乳清蛋白可食用單層復(fù)合膜；第二層是覆蓋于第一層之上，原料為質(zhì)量百分比濃度為20％的酪蛋白磷酸肽溶液。本發(fā)明的復(fù)合膜引入了酪蛋白磷酸肽，增加了可食用乳清蛋白膜中鈣的生物利用率，雙層復(fù)合膜將膜中的鈣離子添加量由富鈣乳清膜的1％(Ca/WPI，w/w)提高至28.34％(Ca/WPI，w/w)。文檔編號B32B9/00GK101747635SQ2009102430公開日2010年6月23日申請日期2009年12月24日優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日發(fā)明者任發(fā)政,冷小京,劉飛,李彬,李艷霞,王利娜,蔣艷楓申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)