大豆分離蛋白較高的營養(yǎng)價(jià)值和生理作用，以其作為基材的膜具有良好的阻氣性、一定的阻濕性和機(jī)械強(qiáng)度。李 紅[4]利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶對大豆分離蛋白進(jìn)行交聯(lián)作用，所成的膜透油率很低，適用于含油較高的食 品。郭乾初[5]等研究了阿魏酸在大豆分離蛋白膜中的應(yīng)用，添加適量的阿魏酸可增加蛋白分子間的交 聯(lián)，從而增加膜的機(jī)械強(qiáng)度和阻氣性。歐仕益[6]等研究了大豆分離蛋白成膜后營養(yǎng)特性的變化，其消 化率和賴氨酸有效性隨成膜液pH的升高而下降，并因交聯(lián)劑(如單寧、阿魏酸和過氧化氫）的添加而降 低。作者以大豆分離蛋白作為可食薄膜的基材，研究了一種能迅速溶于熱水的可食薄膜用以替代塑料 膜，作為豆粉、調(diào)料粉等粉料的內(nèi)包裝[7]。食用時(shí)無需撕開，可以同內(nèi)包裝物一起食用，安全衛(wèi)生，能有 效地解決廢棄物的污染問題。
1材料與方法
1!試驗(yàn)原料
大豆分離蛋白：黑龍江省哈爾濱高科技大豆食品有限責(zé)任公司。明膠：化學(xué)純，上?；瘜W(xué)試劑采購 供應(yīng)站分裝廠。海藻酸鈉:化學(xué)純，上?；瘜W(xué)試劑站分裝廠。羧甲基纖維素鈉:上海三浦化工有限公司。 甲基纖維素：中國醫(yī)藥(集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑公司。瓊脂:海南省瓊海市長坡瓊脂二廠。甘油：分析純，長 春市化學(xué)試劑廠。
1.2膜制備工藝
膜的制備工藝路線如下：
原料混合！溶解！熱處理！加入增塑劑及交聯(lián)劑！保溫！均質(zhì)！脫氣！成膜！干燥！成品 工藝條件為:熱處理溫度為80 C，持續(xù)15 min;保溫溫度為65 C，持續(xù)15 min;均質(zhì)速度為1200 r/min，持續(xù)2 min;脫氣米用抽真空的方法，壓力為-0.09 MPa;成膜工具用有機(jī)玻璃板制作。性能測 試前的膜處理?xiàng)l件為:溫度為23 C，相對濕度(RH)為50% ~60%，處理時(shí)間為4 h。
1.3膜性能測試
(1)膜厚(FT)
用千分尺在被測膜上隨機(jī)取5點(diǎn)測定，取平均值，單位為mm。
(2)抗張強(qiáng)度（TS)與斷裂伸長率(£)
按照GB13022 -91，采用長條型試樣，試樣寬度25 mm，標(biāo)距50 mm，試驗(yàn)速度50 mm/min。
(3)熱水速溶率（頂）
膜的熱水速溶率指膜在沸水中短時(shí)溶解的質(zhì)量與原膜質(zhì)量的百分比，以此來評價(jià)膜的速溶性。本 試驗(yàn)將膜放入約為其質(zhì)量100倍的沸水中攪拌溶解3 min，用濾網(wǎng)過濾，將濾網(wǎng)及濾渣放入干燥皿中干 燥至恒重。膜的速溶率按下式計(jì)算：
R % =饑1-(m3-m2)/(1-Xl% ) > 誦 m\
式中:Zi%為膜中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；mi為膜的質(zhì)量；m2為干燥皿及濾網(wǎng)的質(zhì)量；m3為干燥皿、濾網(wǎng)及殘 留物的質(zhì)量。
2結(jié)果與討論
2!增強(qiáng)劑的選擇
分別向SPI膜液中添加適量的海藻酸鈉(Alg)、羧甲基纖維素鈉（CMC)甲基纖維素(MC)、明膠 (G1)、瓊脂(Ag)作為增強(qiáng)劑，甘油(Gly)作為增塑劑制膜。其中SPI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%，增強(qiáng)劑的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)均為1.0%，甘油的體積分?jǐn)?shù)為1.0%。各種膜的性能試驗(yàn)結(jié)果見表1。
試驗(yàn)結(jié)果表明，在SPI膜液中，主要起到構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作用的是增強(qiáng)劑，SPI均勻分散在膠狀液的
網(wǎng)絡(luò)中。SPI-Alg膜和SPI-CMC膜較細(xì)膩且表1不同增強(qiáng)劑對膜的性能的影響
具有較高熱水速溶率。SPI-MC 膜較透明，Table 1 Influence of different intensifiess on filmproperties
有最高的抗張強(qiáng)度，較好的延展性，但膜的熱原料FT/mmTS/MPaEl %!R/%
水速溶率低。SPI-G1膜有很好的延展性，但SPI-CMC0.1103.9340.3199.,61
抗張強(qiáng)度過低，不適合作為食品包裝袋。SPI-Ag0.1343.5726.1399.■ 58
SPI-Ag膜雖抗張強(qiáng)度和延展性較好，但熱水SPI-MC0.1257.3733.6341 .20
速溶率較低。所以本文選擇了 CMC作為SPI-G10.1011.62142.9131.■ 53
S:PI膜的增強(qiáng)劑。SPI-Ag0.1355.7754.2450.,44
2.2SP][膜成膜工藝及配方的確定
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，選擇干燥溫度，SPI、CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Gly的體積分?jǐn)?shù)作為試驗(yàn)因素，根據(jù) LK(45)正交表[8]進(jìn)行四因素四水平正交試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)為抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率和熱水速溶率，結(jié)果采 用方差分析。各試驗(yàn)因素的范圍：因素A:干燥溫度丁 = 40~70C、因素B: w(SPI2 = 1 % ~6%、因素 C: w( CMC) = 0.4 % ! 1.2%、因素 D: (Gly2 = 0.5 % !2.0%。試驗(yàn)結(jié)果及分析見表 2。
表2 SPI膜正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析 Table 2 Results of opsimizd expesimtent and variance analysis
>910n1213141516
1 2 3 4 7 J J
%%^^RSF TS
15.757.8012.7427.9814.94
18.4518.7512.1520.0418.76
14.7422.4024.7215.2215.82
22.8222.8122.158.5322.24
2.023.753.144.861.83
9.7936.7831.0450.298.15
1.204.513.816.17—
1 2 3 4 7 J J
%%%%RSF E
135.96369.93222.0244.51134.94
243.69165.68237.38105.53237.25
231.38140.03199.32274.88171.21
148.6184.00100.92334.72261.24
26.9371.4834.1172.5525.58
2407.1011674.802823.1014112.801576.40
2.257.411.798.95—
1.86
3.42 5.54 4.92 1.03 0.64 9.49 7.30 0.69 3.51 5.10
5.43 4.22
11.19
2.27
5.15
36.93
30.54
40.44
28.05
145.62
94.42
1.69
1.96
153.24
37.04
38.89
2.21
34.14
3.68
59.01
51.78
98.51
99.12
97.73
98.70
99.16
100.00
100.00
99.10
95.58
96.23
100
99.57
96.44
95.85
99.55
91.63
8.51
9.12
7.73
8.70
9.16
10.00
10.00
9.10
5.58
6.23
10.00
9.57
6.44
5.85
9.55
1.63
5= S(M-y)2 =
i = 1
f = a — 1 = 15 a = 0.05
a
~~ha
士(！丨 2
a i = i
se = !5 = s空 c空
試驗(yàn)序號ABCDETSERZR-90
34.0629.6930.1433.9333.39
38.2631.2037.4034.6626.33
31.3837.2828.2624.7533.74fj =b — 1 =
23.4729.0031.3833.8333.71FJ =Sjf,
3.702.702.292.481.85Sjfe
29.1010.6711.7116.649.97
2.921.071.181.67—
試驗(yàn)結(jié)果表明，對抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率影響最顯著的因素是Gly的體積分?jǐn)?shù)，其他依次是SPI的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、干燥溫度。Gly對膜機(jī)械性能的影響主要是由于它對于膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟 化作用造成的;另外，增加膜的構(gòu)架物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和膜中大分子排列的有序性將提高膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致 密度，從而提高膜的機(jī)械性能。對熱水速溶率影響最顯著的因素是干燥溫度，其他依次是Gly的體積分 數(shù)、CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、SH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在SPI膜液中，SPI均勻分散在CMC膠狀液的網(wǎng)絡(luò)中，使親水 基團(tuán)暴露在網(wǎng)絡(luò)外側(cè)，與水分子的締合容易，膜在水中迅速分散并溶解。干燥溫度是綜合影響因素，關(guān) 系到膜液中各分子的順序排列、增塑作用的程度等。Gly對高分子鏈段和網(wǎng)絡(luò)的緩沖、SPI與CMC羧 基結(jié)合程度的影響都對熱水速溶率產(chǎn)生了重要的影響。本研究以熱水速溶率為優(yōu)選指標(biāo)，對其影響較 顯著的因素為干燥溫度、Gly的體積分?jǐn)?shù)，選擇其最優(yōu)水平，其余因素考慮使膜性能較優(yōu)的搭配，得到最 佳工藝條件和最優(yōu)配方:干燥溫度為50 °C、SPI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5%、CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%、Gly的 體積分?jǐn)?shù)為1.0%。
3結(jié)束語
以大豆分離蛋白為基材、羧甲基纖維素鈉為增強(qiáng)劑、甘油為增塑劑制得的可食薄膜具有良好的機(jī)械 性能，可用于豆粉、調(diào)料粉等粉料包裝，此種包裝可食速溶、安全衛(wèi)生，具有廣泛的應(yīng)用前景。