一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，屬于生物材料及食品包裝制備【技術(shù)領(lǐng)域】。制備工藝按以下步驟進(jìn)行：分別用蒸餾水配制大豆蛋白溶液和海藻酸鈉溶液，按照質(zhì)量體積比4:6,5:5,6:4的比例進(jìn)行攪拌混合均勻后加入交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)并透析除去交聯(lián)劑，然后將成膜溶液平置于玻璃平板中，40℃條件下干燥12-16h后即可制備出不同比例的交聯(lián)膜。交聯(lián)膜在25℃相對濕度50%左右的條件下平衡48h之后進(jìn)行表征。交聯(lián)膜的斷裂伸長點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大豆蛋白-海藻酸鈉共混膜及單純海藻酸鈉，而且有較好的阻水性和阻氧性能。該交聯(lián)膜具有良好的生物相容性和生物可降解性，以及無毒、無味、無刺激等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域。
【專利說明】一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物材料及食品包裝制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大豆蛋白與海藻酸 鈉交聯(lián)膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的逐漸增強(qiáng)，以及對能源危機(jī)和資源約束認(rèn)識 的逐漸加深，利用來源于植物資源的生物可降解性材料代替來源于石油資源的不可降解性 的塑料，制備環(huán)境有好的生物包裝材料的研究受到極大的關(guān)注，并逐漸成為材料發(fā)展的必 然趨勢。
[0003] 大豆蛋白是大豆渣榨油后的副產(chǎn)物中提取的蛋白含量較高的高分子物質(zhì)，由多種 氨基酸組成，它來源廣泛，價格低廉，營養(yǎng)豐富，可再生，具有很好的生物相容性和生物可降 解性，而且有很好的成膜性能及阻氧性能。但是單獨(dú)成膜時脆性大，耐寒性差，阻水性能差。 海藻酸鈉（SA)是一種從天然褐藻中提取的線型的聚糖醛酸，由a -L-古羅糖醛酸（G單元） 和β-D-甘露糖醛酸（Μ單元）通過1，4糖苷鍵連接成的無規(guī)共聚物。G和Μ的比率決定了 海藻酸鈉不同的結(jié)構(gòu)和生物相容性等特性。SA在食品中是安全的，在美國和歐洲的有關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定中，批準(zhǔn)海藻酸鈉作為"安全、適用、可任意使用的成分"。海藻酸鈉具有良好的成膜 性，但是單一的膜可塑性差，光澤不良，膜強(qiáng)度低，阻氧性能也差。本發(fā)明的主要目的是集成 大豆蛋白和海藻酸鈉的優(yōu)良性能，提高大豆分離蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜的阻氧、阻水及 機(jī)械強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，使之可廣泛應(yīng)用與食品方面的性能得到了極大的提高，具有較好的 應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種簡單實(shí)用的大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜的制備方 法，可以應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)配制成膜溶液：蒸餾水配制濃度為1-25%的大豆蛋白及海藻酸鈉溶液，按照 大豆蛋白與海藻酸鈉質(zhì)量比為4:6, 5:5, 6:4的比例進(jìn)行攪拌混合均勻；
[0008] (2)交聯(lián)反應(yīng)：將步驟⑴的混合溶液加入適量的交聯(lián)劑，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)并透析；
[0009] (3)制膜：將步驟⑵的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥12_24h之 后即可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)膜。
[0010] 所述大豆蛋白為水溶性大豆蛋白，分子量為1-10萬，蛋白質(zhì)含量為40-90%。
[0011] 所述交聯(lián)劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀 酰亞胺的組合物。
[0012] 所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽的加入量是海藻酸鈉質(zhì)量 比的1-15倍；所述N-羥基琥珀酰亞胺的加入量是海藻酸鈉質(zhì)量比的1-5倍。
[0013] 所述步驟（2)中加入交聯(lián)劑后室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4-24h。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] (1)本發(fā)明以大豆蛋白為主要原料，綠色無毒，無環(huán)境污染；
[0016] (2)本發(fā)明提供一種大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)薄膜的制備方法，操作簡單，制得 的薄膜厚度均勻，表面平整光滑，延伸率大，阻氧阻水性能好，具有很好的生物相容性和生 物可降解性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為實(shí)施例1-4制得的大豆蛋白與海藻酸鈉薄膜的FIRT檢測圖。
[0018] 圖2為實(shí)施例1-4制得的大豆蛋白與海藻酸鈉薄膜的生物可降解性測定圖；將制 好的交聯(lián)膜放入土豆瓊脂培養(yǎng)基中，接入曲霉CGMCC 3. 3928,在26°C的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)7天， 發(fā)現(xiàn)交聯(lián)膜的表面長滿了克隆，表明制得的大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜具有生物可降解 性能。
[0019] 圖3為實(shí)施例1-4制得的大豆蛋白與海藻酸鈉薄膜的細(xì)胞存活率結(jié)果圖；單純的 原料及大豆蛋白與海藻酸鈉的復(fù)合膜的細(xì)胞存活率均在90%以上，表明制得的大豆蛋白與 海藻酸鈉交聯(lián)薄膜具有良好的生物相容性。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜的制備方法，包括如下步驟：
[0022] (1)配制成膜溶液：加入大豆蛋白0. 8g和1. 2g海藻酸鈉，100ml蒸餾水，即原料質(zhì) 量比為4:6,攪拌混合均勻；
[0023] (2)交聯(lián)反應(yīng)：將步驟⑴的混合溶液加入2. 4g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基） 碳酰二亞胺鹽酸鹽，1. 2g N-羥基琥珀酰亞胺，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)16h，之后將反應(yīng)液透析；
[0024] (3)制膜：將步驟⑵的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥16h之后即 可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)薄膜簡稱CS40A60。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] -種食品包裝用大豆分離蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜的制備方法，包括如下步驟：
[0027] (1)配制成膜溶液：加入大豆蛋白1. 5g和1. 5g海藻酸鈉，100ml蒸餾水，即質(zhì)量比 為5:5,100ml蒸餾水，即原料質(zhì)量比為5:5攪拌混合均勻；
[0028] (2)交聯(lián)反應(yīng)：將步驟⑴的混合溶液加入混合溶液加入3. 0g 1-乙基-(3-二甲 基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽，1. 5g N-羥基琥珀酰亞胺，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)16h，之后將反應(yīng) 液透析；
[0029] (3)制膜：將步驟⑵的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥16h之后即 可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)薄膜簡稱CS50A50。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)薄膜的制備方法，包括如下步驟：
[0032] (1)配制成膜溶液：加入大豆蛋白1. 2g和0. 8g海藻酸鈉，100ml蒸餾水，即質(zhì)量比 為5:5,100ml蒸餾水，即原料質(zhì)量比為6:4攪拌混合均勻；
[0033] (2)交聯(lián)反應(yīng)：將步驟⑴的混合溶液加入混合溶液加入1. 6g 1-乙基-(3-二甲 基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽，〇.80g N-羥基琥珀酰亞胺，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)16h，之后將反 應(yīng)液透析；
[0034] (3)制膜：將步驟⑵的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥16h之后即 可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)薄膜簡稱CS60A40。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] -種食品包裝用大豆分離蛋白與海藻酸鈉共混薄膜的制備方法，包括如下步驟：
[0037] (1)配制成膜溶液：加入大豆蛋白1. 5g和1. 5g海藻酸鈉，100ml蒸餾水，即質(zhì)量比 為5:5,100ml蒸餾水，即原料質(zhì)量比為5:5攪拌混合均勻；
[0038] (2)制膜：將步驟⑴的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥16h之后即 可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的共混薄膜簡稱BS50A50。
[0039] 對實(shí)施例1-4制得的大豆蛋白與海藻酸鈉薄膜做膜厚度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率、 水蒸氣透過率、氧氣透過率的性能測試，其方法分別如下：
[0040] (1)表征檢測：將制得的膜放入相對濕度為50% ±5,溫度為25±5°C的條件下平 衡 48h。
[0041] ⑵膜厚度：選取10個不同的位點(diǎn)，采用臺州市艾測儀器有限公司生產(chǎn)的數(shù)顯千 分測厚儀測定膜的厚度，求出平均值。
[0042] (3)抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率：根據(jù)ASTM Standard D-882-02標(biāo)準(zhǔn)法采用微機(jī)控制 萬能材料試驗(yàn)機(jī)測定膜的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率。
[0043] (4)氧氣透過率：依據(jù)1888年Winkler提出的測定溶氧量的方法即02 - -2Mn(0H)2一-- ΜηΜη03一-- 212一-^ 4Na2S203采用滴定的方法，分別測定出大豆蛋白與海藻 酸鈉復(fù)合膜的氧氣透過率。
[0044] (5)水蒸氣透過率：剪出適當(dāng)大小的膜密封在體積大小完全相同的小玻璃瓶口 上，玻璃瓶在距離瓶口 lcm處盛滿水，放入相對濕度為50%左右，溫度為25°C的條件下，定 時測定重量的變化；水蒸氣透過率計(jì)算公式為：WAP = Δ w/Δ t*A*L/Δ ρ，Δ w/Δ t是重量隨 時間的變化率，A是瓶口膜的面積大小，L是膜的厚度，Λρ是膜的內(nèi)外壓力差。
[0045] (6)生物相容性檢測：根據(jù)IS010993-5標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行：稱取15mg的膜用蒸餾 水浸泡12h之后干燥，紫外線照射并用培養(yǎng)基清洗3次，加入10ml的培養(yǎng)基后在37°C的培 養(yǎng)箱內(nèi)靜置24h即完成浸提液的制備；老鼠胚胎成纖維細(xì)胞NIH3T3培養(yǎng)到對數(shù)期后消化稀 釋至每毫升含有5-6X 104個細(xì)胞，鋪板37°C培養(yǎng)24h之后，置換浸提液，培養(yǎng)24h，48h，72h 后分別測定其〇D570nm的吸光值，以加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 64%的苯酚作為對照組，根據(jù)公 式 Cellviability (%)= 0D570 (sample) /0D570 (blank) *100 計(jì)算出細(xì)胞存活率。
[0046] (7)生物可降解性：剪取2cm*2cm大小的膜紫外照射后鋪在含有土豆培養(yǎng)基的平 板上，在26 °C的條件下培養(yǎng)7天左右，觀察菌落生長形態(tài)。
[0047] (8)紅外檢測：對復(fù)合膜進(jìn)行傅里葉變換紅外檢測，并繪制出紅外光譜圖。對實(shí)施 例1-4制得的大豆蛋白與海藻酸鈉薄膜做膜厚度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率、
[0048] 水蒸氣透過率、氧氣透過率及細(xì)胞存活率的性能測試，結(jié)果見下表：
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： (1) 配制成膜溶液：蒸餾水配制濃度為1-25%的大豆蛋白及海藻酸鈉溶液，按照大豆蛋 白與海藻酸鈉質(zhì)量比為4:6, 5:5, 6:4的比例進(jìn)行攪拌混合均勻； (2) 交聯(lián)反應(yīng)：將步驟（1)的混合溶液加入適量的交聯(lián)劑，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)并透析； (3) 制膜：將步驟（2)的溶液倒入自制的玻璃板中，在40°C條件下干燥12-24 h之后即 可制得大豆蛋白與海藻酸鈉的交聯(lián)膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，其 特征在于：所述大?蛋白為水溶性大?蛋白，分子量為1 _1〇萬，蛋白質(zhì)含量為40-90%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，其 特征在于：所述交聯(lián)劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽和Ν-羥基琥 珀酰亞胺的組合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，其 特征在于：所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽的加入量是海藻酸鈉質(zhì) 量比的1-15倍；所述Ν-羥基琥珀酰亞胺的加入量是海藻酸鈉質(zhì)量比的1-5倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品包裝用大豆蛋白與海藻酸鈉交聯(lián)膜的制備方法，其 特征在于：所述步驟（2)中加入交聯(lián)劑后室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4-24h。
【文檔編號】C08J5/18GK104194015SQ201410449481
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】唐汝培, 聶潔敏, 韋兵, 張敏 申請人:安徽大學(xué)