不同添加劑對可食性大豆蛋白-海藻酸鈉復合膜性能的影響

□ 高 惠 李瑜濤 戴曉娟 孫會剛 陳學紅 徐州工程學院食品工程學院

可食性膜可通過涂層的方式在食品表面形成一層薄膜，減少食品表面水分的蒸發，抑制食品的呼吸作用和氧化反應，從而延長食品的貨架壽命[1]。大豆蛋白和海藻酸鈉是常用的蛋白質、多糖涂膜材料。大豆分離蛋白是從豆粕中提取到的一種蛋白質含量不低于90%的混合物，由于氫鍵、離子鍵和疏水鍵等的作用，使得大豆蛋白具有良好的成膜性能。以大豆分離蛋白為基質制成的蛋白膜，具有良好的機械性能和透氣性能，但單獨使用時機械性能不如其他食品包裝材料[2]。海藻酸鈉是從海藻或細菌中提取的一種天然多糖物質，具有良好的溶解性、成膜性和抑菌作用，作為一種安全、環保、天然的食品保鮮劑，已被廣泛應用于各類水果、肉類及海產品保鮮領域[3]。本研究擬用大豆蛋白與海藻酸鈉制膜，在研究此復合膜成膜性能的基礎上，選擇幾種添加劑加入到此混合膜中，以改善此復合膜的性能。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白，臨沂市山松生物制品有限公司；海藻酸鈉，天津市大茂化學試劑廠；硬脂酸，天津市天力化學試劑有限公司；軟脂酸，成都市科龍化工試劑廠；月桂酸，國藥集團化學試劑有限公司；大蒜素，陜西新天域生物科技有限公司；茶多酚，河南三化生物科技有限公司；迷迭香，上海鼎盛食品科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜（對照膜）的制備

首先配制5%大豆分離蛋白溶液、1%海藻酸鈉溶液，將5%大豆分離蛋白溶液和1%海藻酸鈉溶液以體積比2 ∶1 混合，加入少量甘油，磁力攪拌30 min，70 ℃恒溫水浴40 min，過濾，取等體積的大豆分離蛋白—海藻酸鈉溶液均勻涂在干凈的玻璃板上，于65 ℃下干燥3 h，即為對照膜，揭膜后測定其性能。

1.2.2 不同添加劑大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的制備

于大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜溶液中分別加入0.2%硬脂酸、0.75%軟脂酸、0.5%月桂酸、0.8%大蒜素、0.4%茶多酚與0.03%迷迭香[4]，其他操作同1.2.1。

1.2.3 膜厚度測定

參照G B/T 6 6 7 2—2 0 0 1《塑料薄膜和薄片厚度測定機械測量法》，用千分尺隨機測5 個點，取平均值。

1.2.4 膜色度測定

采用WF32 精密色差儀測定。L＊值代表色澤亮度，L＊值越大，膜色澤越亮；a＊值代表紅綠色度值，正a＊值表示紅度，a＊越大，膜色澤越紅，負a＊值表示綠度，a＊絕對值越大，膜色澤越綠；b＊值代表黃藍色度值，正b＊值表示黃度，b＊值越大，膜越黃。ΔE 表示不同膜與對照膜之間的色度差異[5]，計算公式見式（1）。

1.2.5 膜溶脹度測定

將膜樣品裁成8 mm×8 mm 的正方形，置于105 ℃電熱鼓風干燥箱中，干燥2 ～3 h，得到復合膜的干態質量（Wd），取出膜，室溫下浸入蒸餾水中24 h，取出，用濾紙吸干表面水分，稱重得到復合膜的濕態質量（Ww）[6]。溶脹度（%）計算公式如式（2）所示。

1.2.6 膜拉伸強度測定

采用TA—XTPlus 質構儀測定膜的拉伸強度。將膜樣品裁成15 mm×50 mm 大小。測試前速度10 mm/s，測試速度1.00 mm/s，測試后速度10 mm/s，初始夾距50 mm，測試距離120 mm，起始力0.05 N。

1.2.7 膜透光率測定

將膜樣品裁剪成合適大小，貼在比色皿的內側。在500 nm測其透光率。

1.2.8 膜透水汽率測定

參考GB1037—1988，選用擬杯子法測定。用復合膜密封盛有一定體積蒸餾水的杯口，置于30 ℃恒溫恒濕箱中。每24 h 取出稱重。膜的透水汽率與水蒸氣透過系數WVP 呈正相關。WVP 計算公式如式（3）所示。

式（3）中：WVP 為水蒸氣透過系數，g·mm/h·m2·KPa；q/t 為時間t 內杯增加的質量，g/h；d 為膜厚度，mm；S 為膜面積，m2；?P 為膜兩側的蒸汽壓差，KPa。

1.2.9 膜阻氧性測定

將膜樣品裁剪成合適大小，密封在裝有大豆油的錐形瓶瓶口處，室溫下放置一周，測定瓶內油脂的過氧化值（POV）[7]。瓶內油脂過氧化值越小，膜阻氧性越好。

1.2.10 膜性能綜合評定方法

復合膜性能的綜合評定參考楊曉波等[8]的方法，評分標準見表1。

表1 可食性復合膜性能綜合評分標準

在各組試驗中，“厚度”“透光率”和“拉伸強度”的最大值計作滿分，其他指標的最小值計作滿分，其余的數據按照百分比進行折算，得到相應分值。最后計算加入各種添加劑的大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的綜合分值。

2 結果與分析

2.1 添加劑對復合膜色度的影響

不同添加劑對大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜色度的影響結果見表2。

L＊值表示膜的色澤亮度，其值越大，膜色澤越亮，月桂酸的加入增加了復合膜的L＊值，增加了復合膜的亮度；其他各種添加劑的加入均減小了復合膜的L＊值，且其亮度均低于對照膜。對照膜的a＊值為負值，色澤為淡淡的綠色，其他添加劑的加入均增加了復合膜的a＊值，綠色減少，茶多酚的加入改變了復合膜的紅綠色度，復合膜發紅。添加劑的加入改變了復合膜的b＊值，硬脂酸、大蒜素、茶多酚與迷迭香的加入均使b＊值增大，復合膜黃度增加，茶多酚復合膜最黃，其次是迷迭香膜、大蒜素膜、硬脂酸膜，軟脂酸與月桂酸的加入降低了復合膜的b＊值，黃度減弱，尤其是月桂酸膜。由于各種添加劑的加入改變了復合膜的L＊、a＊和b＊值，從而造成了各種添加劑復合膜與對照膜間的色差，且這種色差由大到小的順序為茶多酚、軟脂酸、迷迭香、大蒜素、月桂酸和硬脂酸。

表2 不同添加劑對大豆蛋白-海藻酸鈉復合膜色度的影響

表3 不同添加劑對大豆蛋白-海藻酸鈉復合膜其他指標的影響

2.2 添加劑對復合膜其他指標的影響

同添加劑對大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜其他指標的影響情況見表3。

由表3 可知，不同添加劑的加入對大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜厚度的影響很大，加入大蒜素的復合膜的厚度大于對照膜，其他各種膜的厚度均低于對照膜，且各種膜厚度大小順序依次為茶多酚、迷迭香、軟脂酸、月桂酸與硬脂酸。膜的溶脹度越低，越不容易吸水漲破，說明膜交聯效果越好，越能較好地保持膜的完整性。大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜中加入不同添加劑，其溶脹度均會有不同變化。大蒜素、茶多酚、迷迭香使復合膜的溶脹度增加，降低膜的交聯效果，硬脂酸、軟脂酸、月桂酸降低復合膜的溶脹度，使復合膜的交聯效果增加，添加硬脂酸的膜溶脹度最低，說明硬脂酸對大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的交聯作用最好。

膜的透光率在一定程度上影響涂膜食品的感官，透光率越大，膜的透明度越高，其外觀性能越好，對食品外觀的影響也越小。月桂酸的加入增加了大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的透光率，復合膜的透明度增加，大蒜素、茶多酚的加入沒有顯著改變復合膜的透光率，迷迭香、硬脂酸、軟脂酸降低了復合膜的透光率，復合膜的透明度減弱。透水汽率反映膜的阻水性，透水汽率越低，膜阻水效果越好。月桂酸沒有顯著改變復合膜的透水汽率，大蒜素、迷迭香、軟脂酸、茶多酚及硬脂酸均降低了復合膜的透水汽率，添加硬脂酸的大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜透水汽率最低，阻水性能最佳，其次是茶多酚復合膜。

膜拉伸強度反映其機械強度。較強的機械強度可以使復合膜在運輸儲存過程中較好地保持完整性，保持其對外界空氣和微生物等的屏障特性。大蒜素、茶多酚及迷迭香的加入均可提高大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的拉伸強度，增加其機械強度，硬脂酸、軟脂酸、月桂酸則會降低膜的拉伸強度，從而降低其機械強度。膜的阻氧性是依據膜封油脂的過氧化值進行判定的，油脂過氧化值越小，說明膜的阻氧性越好。軟脂酸的加入未改變大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的阻氧性，而其他幾種添加劑的加入降低了油脂的過氧化值，提高了復合膜的阻氧性，硬脂酸、大蒜素復合膜的阻氧性最佳，其次是月桂酸、迷迭香、茶多酚膜。

2.3 膜性能綜合評定

大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜性能綜合評定結果見表4。

由表4 可知，添加硬脂酸的大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的綜合性能最佳，其次是大蒜素膜、茶多酚膜。硬脂酸、大蒜素的加入綜合提高了大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的阻氧性能、阻水性能及機械性能等。

表4 大豆蛋白-海藻酸鈉復合膜性能綜合評分

3 結論

不同添加劑對可食性大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜性能的影響不同，硬脂酸、軟脂酸和月桂酸的加入使大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的溶脹度降低，提高了復合膜的交聯效果，此類復合膜吸水后能較好地保持完整性。大蒜素、茶多酚和迷迭香的加入使復合膜透明度增高，改善膜的外觀性能，且大蒜素的加入使復合膜的阻氧性提高。通過對加入各種添加劑的復合膜各項性能指標進行綜合評定，發現硬脂酸和大蒜素能綜合提高大豆蛋白—海藻酸鈉復合膜的機械性能、阻水性能和阻氧性能，這兩類復合膜的綜合性能較好。