耐高溫高濕可食性蛋白膜的研制

屠蘭英　趙啟文　岳向國

摘要：可食性蛋白膜以其可食、營養、優越的機械及隔油阻氣性能成為食品包裝研究的熱點，適用于做糖果、糕點、蜜餞等食品的內包裝膜。但在南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象。為此，試驗采用L9（3）4正交試驗設計，篩選出耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。產品在高溫（40 ℃）、高濕（90%～95%）環境下抗拉強度（TS）達7.88 MPa，斷裂伸長率（Et）為4.81%，回軟、粘黏現象得以解決。

關鍵詞：可食性蛋白膜；高溫高濕；包裝；抗拉強度

中圖分類號：TS206 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5497-02

一直以來，塑料以其優越的性能及較低的成本廣泛地用于食品包裝，據國際包裝工業發展情況統計，食品包裝材料約占全部包裝材料用量的50%，在破壞環境的垃圾中塑料占72%[1]，而且塑料包裝袋中殘留的溶劑向食品中遷移，給食品帶來毒副作用。在此背景之下，研發和制造新型可食性食品包裝膜成為食品包裝行業的熱點?？墒衬じ鶕湓喜煌譃槎嗵穷悺⒅?、蛋白質類、復合型可食膜[2]。不同類型可食膜具備各自優缺點，其中蛋白質可食膜因口感好、具有營養價值、對氧氣的透過性較低、交聯作用強、機械性能好而廣泛應用于糖果、方便面、醫藥等行業。蛋白質可食膜的形成材料主要來自植物和動物分離蛋白，如大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白和小麥面筋蛋白、骨膠膠原蛋白、乳清蛋白等。本研究針對青海豐富的畜牧業資源優勢提出發展骨膠膠原蛋白可食膜，不僅充分利用了青海當地肉類工業的廢棄物，提高了產品附加值，而且還提高了被包裝食品的整體營養價值。

膠原蛋白膜的早期研究將改善膠原蛋白功能特性放在制備工藝上，而忽略了產品在使用和儲存過程中功能特性也受環境溫度、濕度等因素的影響而發生改變[3，4]，如在我國南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象而影響產品的使用和儲存。目前國內外關于在高溫高濕使用和存儲條件下?？墒衬さ膬灮芯可猩伲S著食品工業的發展，現代食品加工業對可食膜的要求越來越高，因此耐高溫高濕可食性蛋白膜研制對產品的生產、儲存及應用具有現實指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

膠原蛋白：食品級，青海明膠股份有限公司；瓊脂：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；復合D-多糖：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；丙三醇：化學純，煙臺市雙雙化工有限公司；其他試劑均為化學純。

YJ-P型鋪膜機，青海益潔生物工程有限公司；智能人工氣候箱，浙江托普儀器有限公司；HHS-4S型電子恒溫不銹鋼水浴，上海光地儀器設備有限公司；WE-300型萬能材料測試儀，長春試驗機廠；FA2104S型電子天平，北京金科利達電子科技有限公司；KH-1000KDE型超聲波儀，西安中諾儀器有限公司。

1.2 試驗方法

溶液調配→熱處理→加入交聯劑、表面改性劑等→溶解、反應→過濾→增稠→真空脫氣→涂布→烘干→分切→收卷→包裝制樣→性能測試。

1.3 正交試驗

根據單因素試驗結果，設置正交試驗，因素與水平見表1?？墒衬さ男阅苤笜酥饕估瓘姸龋═S）和斷裂伸長率（Et）等，其中抗拉強度在包裝生產中最為重要，試驗是在高濕（90%～95%）、高溫（40 ℃）環境下測試制備出的可食性膜。

2 結果與分析

根據試驗所得數據進行處理和分析（表2），由極差可知各因素主次順序為瓊脂含量、膠原蛋白含量、復合D-多糖含量，最佳配方為A2B3C2，即膠原蛋白含量40%，瓊脂含量20%，復合D-多糖含量15%。同時根據方差理論，得到方差分析結果見表3。方差分析結果表明因素B（瓊脂含量）對TS影響極顯著（P<0.01），因素A和C對TS影響顯著。根據正交試驗對最佳配方進行了3次重現性試驗，結果測得膜的平均厚度為0.54 mm，抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。

3 小結與討論

以膠原蛋白為原料制作的可食膜因受膠原蛋白本身熱敏感性影響[5]，對溫度、濕度很敏感，導致在南方高溫高濕環境下產生熱降解效應，其凝膠強度、黏度均遭到不同程度破壞，因此出現可食膜的回軟、粘黏、易斷等現象。為此在配方中降低膠原蛋白含量，同時加入高耐熱穩定性的復合D-多糖，并且復合D-多糖與骨膠膠原蛋白有良好的協同作用，以增強凝膠強度，增加膜的抗拉強度等性能。

瓊脂在同一含量下其凝膠溫度為30～39 ℃，遠低于溶膠溫度85 ℃，利用其獨特的性質以改善膠原蛋白可食性膜在高溫高濕環境下的熱敏性和力學性能；而且可食性膜在pH 4.5～9.0之間瓊脂黏度值相對恒定；在凝膠狀態下，瓊脂的強度、彈性非常好，在高濕度下瓊脂的相對滲透性非常小[6]，因此瓊脂的加入極大地改善了蛋白質可食性膜在高溫高濕使用環境下的性能，其抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。經過試驗，耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。所制備的膜折疊性能優良，抗拉強度、斷裂伸長率、膜厚均滿足生產要求，回軟、粘黏現象得以解決。

參考文獻：

[1] 陳 潔，曹春雨，吳海芳.生物可降解包裝膜[J].無錫輕工大學學報，2000，19（4）：354.

[2] 馬春輝，舒子斌，林 煒，等.可食性膠原包裝膜的研究進展[J].中國皮革，2001，30（5）：50.

[3] 張慧君，羅倉學，張新申，等.膠原蛋白的應用[J].皮革科學與工程，2003，13（6）：37-41，46.

[4] 潘麗軍，陳錦權.試驗設計與數據處理[M].南京：東南大學出版社，2008.

[5] 蔣挺大.膠原與膠原蛋白[M].北京：化學工業出版社，2006.

[6] 馬 云，楊玉玲，楊 霞，等.瓊脂凝膠質構特性的研究[J].食品與發酵工業，2007，33（9）：24-27.

（責任編輯 龍小玲）

摘要：可食性蛋白膜以其可食、營養、優越的機械及隔油阻氣性能成為食品包裝研究的熱點，適用于做糖果、糕點、蜜餞等食品的內包裝膜。但在南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象。為此，試驗采用L9（3）4正交試驗設計，篩選出耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。產品在高溫（40 ℃）、高濕（90%～95%）環境下抗拉強度（TS）達7.88 MPa，斷裂伸長率（Et）為4.81%，回軟、粘黏現象得以解決。

關鍵詞：可食性蛋白膜；高溫高濕；包裝；抗拉強度

中圖分類號：TS206 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5497-02

一直以來，塑料以其優越的性能及較低的成本廣泛地用于食品包裝，據國際包裝工業發展情況統計，食品包裝材料約占全部包裝材料用量的50%，在破壞環境的垃圾中塑料占72%[1]，而且塑料包裝袋中殘留的溶劑向食品中遷移，給食品帶來毒副作用。在此背景之下，研發和制造新型可食性食品包裝膜成為食品包裝行業的熱點?？墒衬じ鶕湓喜煌譃槎嗵穷?、脂類、蛋白質類、復合型可食膜[2]。不同類型可食膜具備各自優缺點，其中蛋白質可食膜因口感好、具有營養價值、對氧氣的透過性較低、交聯作用強、機械性能好而廣泛應用于糖果、方便面、醫藥等行業。蛋白質可食膜的形成材料主要來自植物和動物分離蛋白，如大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白和小麥面筋蛋白、骨膠膠原蛋白、乳清蛋白等。本研究針對青海豐富的畜牧業資源優勢提出發展骨膠膠原蛋白可食膜，不僅充分利用了青海當地肉類工業的廢棄物，提高了產品附加值，而且還提高了被包裝食品的整體營養價值。

膠原蛋白膜的早期研究將改善膠原蛋白功能特性放在制備工藝上，而忽略了產品在使用和儲存過程中功能特性也受環境溫度、濕度等因素的影響而發生改變[3，4]，如在我國南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象而影響產品的使用和儲存。目前國內外關于在高溫高濕使用和存儲條件下。可食膜的優化研究尚少，但隨著食品工業的發展，現代食品加工業對可食膜的要求越來越高，因此耐高溫高濕可食性蛋白膜研制對產品的生產、儲存及應用具有現實指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

膠原蛋白：食品級，青海明膠股份有限公司；瓊脂：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；復合D-多糖：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；丙三醇：化學純，煙臺市雙雙化工有限公司；其他試劑均為化學純。

YJ-P型鋪膜機，青海益潔生物工程有限公司；智能人工氣候箱，浙江托普儀器有限公司；HHS-4S型電子恒溫不銹鋼水浴，上海光地儀器設備有限公司；WE-300型萬能材料測試儀，長春試驗機廠；FA2104S型電子天平，北京金科利達電子科技有限公司；KH-1000KDE型超聲波儀，西安中諾儀器有限公司。

1.2 試驗方法

溶液調配→熱處理→加入交聯劑、表面改性劑等→溶解、反應→過濾→增稠→真空脫氣→涂布→烘干→分切→收卷→包裝制樣→性能測試。

1.3 正交試驗

根據單因素試驗結果，設置正交試驗，因素與水平見表1?？墒衬さ男阅苤笜酥饕估瓘姸龋═S）和斷裂伸長率（Et）等，其中抗拉強度在包裝生產中最為重要，試驗是在高濕（90%～95%）、高溫（40 ℃）環境下測試制備出的可食性膜。

2 結果與分析

根據試驗所得數據進行處理和分析（表2），由極差可知各因素主次順序為瓊脂含量、膠原蛋白含量、復合D-多糖含量，最佳配方為A2B3C2，即膠原蛋白含量40%，瓊脂含量20%，復合D-多糖含量15%。同時根據方差理論，得到方差分析結果見表3。方差分析結果表明因素B（瓊脂含量）對TS影響極顯著（P<0.01），因素A和C對TS影響顯著。根據正交試驗對最佳配方進行了3次重現性試驗，結果測得膜的平均厚度為0.54 mm，抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。

3 小結與討論

以膠原蛋白為原料制作的可食膜因受膠原蛋白本身熱敏感性影響[5]，對溫度、濕度很敏感，導致在南方高溫高濕環境下產生熱降解效應，其凝膠強度、黏度均遭到不同程度破壞，因此出現可食膜的回軟、粘黏、易斷等現象。為此在配方中降低膠原蛋白含量，同時加入高耐熱穩定性的復合D-多糖，并且復合D-多糖與骨膠膠原蛋白有良好的協同作用，以增強凝膠強度，增加膜的抗拉強度等性能。

瓊脂在同一含量下其凝膠溫度為30～39 ℃，遠低于溶膠溫度85 ℃，利用其獨特的性質以改善膠原蛋白可食性膜在高溫高濕環境下的熱敏性和力學性能；而且可食性膜在pH 4.5～9.0之間瓊脂黏度值相對恒定；在凝膠狀態下，瓊脂的強度、彈性非常好，在高濕度下瓊脂的相對滲透性非常小[6]，因此瓊脂的加入極大地改善了蛋白質可食性膜在高溫高濕使用環境下的性能，其抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。經過試驗，耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。所制備的膜折疊性能優良，抗拉強度、斷裂伸長率、膜厚均滿足生產要求，回軟、粘黏現象得以解決。

參考文獻：

[1] 陳 潔，曹春雨，吳海芳.生物可降解包裝膜[J].無錫輕工大學學報，2000，19（4）：354.

[2] 馬春輝，舒子斌，林 煒，等.可食性膠原包裝膜的研究進展[J].中國皮革，2001，30（5）：50.

[3] 張慧君，羅倉學，張新申，等.膠原蛋白的應用[J].皮革科學與工程，2003，13（6）：37-41，46.

[4] 潘麗軍，陳錦權.試驗設計與數據處理[M].南京：東南大學出版社，2008.

[5] 蔣挺大.膠原與膠原蛋白[M].北京：化學工業出版社，2006.

[6] 馬 云，楊玉玲，楊 霞，等.瓊脂凝膠質構特性的研究[J].食品與發酵工業，2007，33（9）：24-27.

（責任編輯 龍小玲）

摘要：可食性蛋白膜以其可食、營養、優越的機械及隔油阻氣性能成為食品包裝研究的熱點，適用于做糖果、糕點、蜜餞等食品的內包裝膜。但在南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象。為此，試驗采用L9（3）4正交試驗設計，篩選出耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。產品在高溫（40 ℃）、高濕（90%～95%）環境下抗拉強度（TS）達7.88 MPa，斷裂伸長率（Et）為4.81%，回軟、粘黏現象得以解決。

關鍵詞：可食性蛋白膜；高溫高濕；包裝；抗拉強度

中圖分類號：TS206 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5497-02

一直以來，塑料以其優越的性能及較低的成本廣泛地用于食品包裝，據國際包裝工業發展情況統計，食品包裝材料約占全部包裝材料用量的50%，在破壞環境的垃圾中塑料占72%[1]，而且塑料包裝袋中殘留的溶劑向食品中遷移，給食品帶來毒副作用。在此背景之下，研發和制造新型可食性食品包裝膜成為食品包裝行業的熱點。可食膜根據其原料不同分為多糖類、脂類、蛋白質類、復合型可食膜[2]。不同類型可食膜具備各自優缺點，其中蛋白質可食膜因口感好、具有營養價值、對氧氣的透過性較低、交聯作用強、機械性能好而廣泛應用于糖果、方便面、醫藥等行業。蛋白質可食膜的形成材料主要來自植物和動物分離蛋白，如大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白和小麥面筋蛋白、骨膠膠原蛋白、乳清蛋白等。本研究針對青海豐富的畜牧業資源優勢提出發展骨膠膠原蛋白可食膜，不僅充分利用了青海當地肉類工業的廢棄物，提高了產品附加值，而且還提高了被包裝食品的整體營養價值。

膠原蛋白膜的早期研究將改善膠原蛋白功能特性放在制備工藝上，而忽略了產品在使用和儲存過程中功能特性也受環境溫度、濕度等因素的影響而發生改變[3，4]，如在我國南方夏季高溫高濕使用環境下，可食性蛋白膜易出現回軟、粘黏、易斷等現象而影響產品的使用和儲存。目前國內外關于在高溫高濕使用和存儲條件下。可食膜的優化研究尚少，但隨著食品工業的發展，現代食品加工業對可食膜的要求越來越高，因此耐高溫高濕可食性蛋白膜研制對產品的生產、儲存及應用具有現實指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

膠原蛋白：食品級，青海明膠股份有限公司；瓊脂：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；復合D-多糖：食品級，鄭州優然食品化工有限公司；丙三醇：化學純，煙臺市雙雙化工有限公司；其他試劑均為化學純。

YJ-P型鋪膜機，青海益潔生物工程有限公司；智能人工氣候箱，浙江托普儀器有限公司；HHS-4S型電子恒溫不銹鋼水浴，上海光地儀器設備有限公司；WE-300型萬能材料測試儀，長春試驗機廠；FA2104S型電子天平，北京金科利達電子科技有限公司；KH-1000KDE型超聲波儀，西安中諾儀器有限公司。

1.2 試驗方法

溶液調配→熱處理→加入交聯劑、表面改性劑等→溶解、反應→過濾→增稠→真空脫氣→涂布→烘干→分切→收卷→包裝制樣→性能測試。

1.3 正交試驗

根據單因素試驗結果，設置正交試驗，因素與水平見表1?？墒衬さ男阅苤笜酥饕估瓘姸龋═S）和斷裂伸長率（Et）等，其中抗拉強度在包裝生產中最為重要，試驗是在高濕（90%～95%）、高溫（40 ℃）環境下測試制備出的可食性膜。

2 結果與分析

根據試驗所得數據進行處理和分析（表2），由極差可知各因素主次順序為瓊脂含量、膠原蛋白含量、復合D-多糖含量，最佳配方為A2B3C2，即膠原蛋白含量40%，瓊脂含量20%，復合D-多糖含量15%。同時根據方差理論，得到方差分析結果見表3。方差分析結果表明因素B（瓊脂含量）對TS影響極顯著（P<0.01），因素A和C對TS影響顯著。根據正交試驗對最佳配方進行了3次重現性試驗，結果測得膜的平均厚度為0.54 mm，抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。

3 小結與討論

以膠原蛋白為原料制作的可食膜因受膠原蛋白本身熱敏感性影響[5]，對溫度、濕度很敏感，導致在南方高溫高濕環境下產生熱降解效應，其凝膠強度、黏度均遭到不同程度破壞，因此出現可食膜的回軟、粘黏、易斷等現象。為此在配方中降低膠原蛋白含量，同時加入高耐熱穩定性的復合D-多糖，并且復合D-多糖與骨膠膠原蛋白有良好的協同作用，以增強凝膠強度，增加膜的抗拉強度等性能。

瓊脂在同一含量下其凝膠溫度為30～39 ℃，遠低于溶膠溫度85 ℃，利用其獨特的性質以改善膠原蛋白可食性膜在高溫高濕環境下的熱敏性和力學性能；而且可食性膜在pH 4.5～9.0之間瓊脂黏度值相對恒定；在凝膠狀態下，瓊脂的強度、彈性非常好，在高濕度下瓊脂的相對滲透性非常小[6]，因此瓊脂的加入極大地改善了蛋白質可食性膜在高溫高濕使用環境下的性能，其抗拉強度為7.88 MPa，斷裂伸長率為4.81%，折疊性優良。經過試驗，耐高溫高濕可食性蛋白膜的最佳配方為膠原蛋白含量40%、瓊脂含量20%、復合D-多糖含量15%。所制備的膜折疊性能優良，抗拉強度、斷裂伸長率、膜厚均滿足生產要求，回軟、粘黏現象得以解決。

參考文獻：

[1] 陳 潔，曹春雨，吳海芳.生物可降解包裝膜[J].無錫輕工大學學報，2000，19（4）：354.

[2] 馬春輝，舒子斌，林 煒，等.可食性膠原包裝膜的研究進展[J].中國皮革，2001，30（5）：50.

[3] 張慧君，羅倉學，張新申，等.膠原蛋白的應用[J].皮革科學與工程，2003，13（6）：37-41，46.

[4] 潘麗軍，陳錦權.試驗設計與數據處理[M].南京：東南大學出版社，2008.

[5] 蔣挺大.膠原與膠原蛋白[M].北京：化學工業出版社，2006.

[6] 馬 云，楊玉玲，楊 霞，等.瓊脂凝膠質構特性的研究[J].食品與發酵工業，2007，33（9）：24-27.

（責任編輯 龍小玲）