專利名稱：一種超聲波處理提高大豆蛋白可食用膜機(jī)械強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種采用超聲波處理強(qiáng)化大豆蛋白可食用膜的方法，屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，白色污染以及食品安全問(wèn)題受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，能夠替代塑料袋的可食用膜在食品包裝領(lǐng)域成為新的研究熱點(diǎn)。大豆蛋白膜以其良好的強(qiáng)度、彈性和防潮性尤其是優(yōu)異的阻氧性能引起研究者的重視。大豆蛋白質(zhì)為緊密卷曲的球狀分子結(jié)構(gòu)，在水中相對(duì)穩(wěn)定。在成膜過(guò)程中需要采用一定方法處理，破壞蛋白質(zhì)內(nèi)部的相互作用，使蛋白質(zhì)亞基解離，分子得到一定程度的伸展，內(nèi)部基團(tuán)暴露，加強(qiáng)分子間的相互作用，從而形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在合適的條件下形成具有一定強(qiáng)度和阻隔性能的膜。常用的處理方法有物理處理、化學(xué)處理、酶處理等。超聲波對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生空穴作用、機(jī)械作用和超混合效應(yīng)等，促使介質(zhì)化學(xué)鍵的斷裂，形成和暴露更多的反應(yīng)中心，從而加速反應(yīng)進(jìn)行，使膜內(nèi)部形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更為緊致，增加膜的機(jī)械強(qiáng)度， 改善其阻隔性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用超聲處理改變大豆蛋白可食性膜微觀結(jié)構(gòu)，改善其應(yīng)用性能的方法。大豆蛋白經(jīng)熱處理后在超聲場(chǎng)中變性解離重新形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，添加增塑劑、增稠劑等輔劑干燥成膜。通過(guò)測(cè)定可食用膜的各項(xiàng)指標(biāo)如抗拉強(qiáng)度、延伸率、透油系數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)等確定可食用膜的制備工藝，本發(fā)明制備得到的可食用膜具有較好的機(jī)械強(qiáng)度、阻隔特性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種采用超聲波處理提高大豆蛋白可食用膜機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征是原料采用大豆分離蛋白，配制3-10%的蛋白乳，70-90°C恒溫水浴并不斷攪拌加熱預(yù)處理，用調(diào)節(jié)溶液PH至4. 0-10. 0，冷卻至25-65°C采用500-2000w的超聲波處理l-30s，選擇添加增塑劑(甘油、丙二醇、山梨醇等)、還原劑(半胱氨酸、亞硫酸鈉等)、交聯(lián)劑(阿魏酸、果膠等)、增稠劑(海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等)等輔劑中的一種或幾種， 取一定量成膜液于成膜模具內(nèi)，60-95 °C干燥2-12h后揭膜，在25 °C相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中平衡24h后獲得成品膜。進(jìn)行可食用膜性能的評(píng)價(jià)(機(jī)械強(qiáng)度，阻隔特性等)和結(jié)構(gòu)分析。對(duì)制成的膜進(jìn)行性能測(cè)定(以未經(jīng)超聲處理的大豆蛋白膜為空白)1、膜厚度(d)測(cè)定利用電動(dòng)厚度測(cè)定儀在待測(cè)膜上隨機(jī)取5點(diǎn)測(cè)定，取平均值， 單位mm。2、抗拉強(qiáng)度(TS)和伸長(zhǎng)率(E)測(cè)定采用長(zhǎng)條型試樣，寬度20mm，標(biāo)距50mm，利用下式計(jì)算。每個(gè)樣品做5個(gè)平行試樣，取平均值。TS = p/ (b · d) (MPa)式中TS-抗拉強(qiáng)度；ρ-斷裂負(fù)荷，N ；b-試樣寬度，mm ；d_試樣厚度，mm。
E =(L-Ltl)/L。(％)式中E-伸長(zhǎng)率，％;LQ-試樣原始標(biāo)線距離，mm ;L-試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，mm。3、透光率(TL)的測(cè)定將膜裁成合適的長(zhǎng)條，貼在比色皿一側(cè)，在500nm下測(cè)定透光度，以空皿做空白，每個(gè)樣品做5個(gè)平行試樣，取平均值。根據(jù)以下公式計(jì)算透光率TL = T/d式中TL_透光率；T-透光度；d-試樣厚度，mm。4、透油性測(cè)定將5mL色拉油加入試管中，以待測(cè)膜封口，倒置于濾紙上，每24h稱量濾紙1次，持續(xù)1周。根據(jù)以下公式計(jì)算透油系數(shù)(PO)。
Γ πAWxdPO =-
ST式中Ρ0為透油系數(shù)(g*m/(m2*d)) ； AW為濾紙質(zhì)量變化(g) ；d為膜厚(m) ；S 為膜面積(m2) ；T為時(shí)間(d) ； AW/T為質(zhì)量隨時(shí)間變化曲線線性部分的斜率。5、掃描電鏡觀察采用液氮冷凍法制樣觀察薄膜斷面結(jié)構(gòu)，樣品用雙面膠帶固定在電鏡樣品臺(tái)上， 真空鍍金后置于XL30環(huán)境電子掃描顯微鏡觀察。創(chuàng)新點(diǎn)本發(fā)明以大豆分離蛋白為主要原料，采用超聲波處理進(jìn)行改性，得到一種性能優(yōu)良的可食性膜。該發(fā)明在以下幾個(gè)方面具有創(chuàng)新性1、本發(fā)明采用超聲波處理的方法提高了大豆蛋白可食性膜的機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性，制成抗拉強(qiáng)度和延伸性都較好的可食膜。經(jīng)本發(fā)明方法處理，大豆蛋白可食性膜的結(jié)構(gòu)更加均勻致密，抗拉強(qiáng)度可提升127%，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到空白膜的1. 5倍，透光率增加47%， 透油率降低46%。；2、本發(fā)明采用較高功率的超聲波縮短了超聲處理的時(shí)間，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，速度快， 成本較低，效果明顯，適宜應(yīng)用于大豆蛋白膜的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中；3、本發(fā)明擴(kuò)大了蛋白質(zhì)的應(yīng)用范圍，為解決環(huán)境污染提供了一條有效新途徑。超聲強(qiáng)化可食性膜應(yīng)用于食品包裝可以和食品一起直接食用，是真正的綠色包裝材料；此外，它還可以拓寬大豆等農(nóng)產(chǎn)品的利用途徑，提高其農(nóng)產(chǎn)品附加值。本發(fā)明將在一定程度上解決使用塑料包裝制品對(duì)環(huán)境造成的污染，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 原料采用大豆分離蛋白，配制5%的蛋白乳，90°C恒溫水浴并不斷攪拌加熱預(yù)處理，調(diào)節(jié)溶液PH至8.0，冷卻至60°C，采用IOOOw超聲波處理10s，添加甘油2%、海藻酸鈉 1 %，取一定量成膜液于成膜模具內(nèi)，95°C干燥2h后揭膜，在25°C，在相對(duì)濕度為50 %的環(huán)境中平衡24h后獲得成品膜。性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度4. 65Mpa,(比空白膜提升73% )；斷裂伸長(zhǎng)率54%，(超過(guò)空白膜1.5倍)；透光率-J. 3T/mm(比空白膜增加47% )；
透油率0.176g m/(m' d)(比空白膜降低 46% )；實(shí)施例2 原料采用大豆分離蛋白，配制5%的蛋白乳，70で恒溫水浴并不斷攪拌加熱預(yù)處 理，調(diào)節(jié)溶液pH至6. 0，冷卻至40で，采用1250w超聲波處理k，添加甘油2%，玉米淀粉 1%，倒入成膜模具內(nèi)，75で干燥1 1后揭膜，在25で，在相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中平衡Mh 后獲得成品膜。性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度6. 15Mpa,(比空白膜提升127% )；斷裂伸長(zhǎng)率36%，(接近空白膜)；透光率7. 6T/mm(比空白膜增加56% )；透油率0.314g m/(m' 00(接近空白膜)；


圖1是實(shí)施例1中IOOOw超聲波處理IOs的大豆蛋白液所制備的可食用膜與空白 膜顯微結(jié)構(gòu)的對(duì)比。圖2是實(shí)施例2中1250界超聲波處理IOs的大豆蛋白液所制備的可食用膜與空白 膜顯微結(jié)構(gòu)的對(duì)比。
權(quán)利要求
1.一種采用超聲波處理提高大豆蛋白為基質(zhì)的可食用膜機(jī)械強(qiáng)度的方法。其特征在于原料采用大豆分離蛋白，調(diào)配成一定濃度的蛋白乳，采用特定功率的超聲波處理一定時(shí)間，選擇添加增塑劑、交聯(lián)劑、還原劑、增稠劑等輔劑中的一種或幾種，干燥成型后獲得可食用膜產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的可食用膜制備方法。其特征在于按如下步驟進(jìn)行將原料大豆分離蛋白，配制3-10%的蛋白乳，70-90°C恒溫水浴并不斷攪拌加熱預(yù)處理，調(diào)節(jié)溶液pH至 4. 0-10. 0，冷卻至25-65°C，采用特定功率的超聲波，處理一定時(shí)間。選擇添加增塑劑、還原劑、交聯(lián)劑、增稠劑等輔劑中的一種或幾種，取一定量膜液于成膜模具內(nèi)，60-95°C干燥后揭膜，在25°C，在相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中平衡24h后獲得成品膜。進(jìn)行可食用膜性能的評(píng)價(jià)(機(jī)械強(qiáng)度、阻隔性能等)和結(jié)構(gòu)分析。
3.根據(jù)權(quán)利1、2所述的可食用膜制備方法。其特征在于超聲波功率為采用 500w-2000w，處理時(shí)間為 l-30s。
4.根據(jù)權(quán)利1、2、3所述的可食用膜制備方法。其特征在于增塑劑采用甘油、丙二醇、 山梨醇等；還原劑采用半胱氨酸、亞硫酸鈉等；交聯(lián)劑采用淀粉、葡萄糖、阿魏酸、果膠等； 增稠劑采用羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明是一種采用超聲波處理提高大豆蛋白為基質(zhì)的可食用膜機(jī)械強(qiáng)度的方法，屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以大豆分離蛋白為主要原料，經(jīng)過(guò)超聲波處理改造大豆蛋白的結(jié)構(gòu)，然后添加增塑劑、交聯(lián)劑、增稠劑等，使大豆蛋白形成更為致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的特點(diǎn)是用此方法制備的膜材料較非此方法處理的膜機(jī)械強(qiáng)度更高，阻隔性能、感官指標(biāo)有所改善?？捎糜谥谱魇称穬?nèi)包裝膜。
文檔編號(hào)B65D65/38GK102190805SQ201010118338
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者孫旸, 孫春玉, 王剛, 陳 光 申請(qǐng)人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)