耐高温高湿可食性蛋白膜的研制

作者：屠兰英，赵启文，岳向国

来源：《湖北农业科学》2014年第22期

屠兰英，赵启文，岳向国

（青海大学化工学院，西宁８１００１６）

摘要：可食性蛋白膜以其可食、营养、优越的机械及隔油阻气性能成为食品包装研究的热

点，适用于做糖果、糕点、蜜饯等食品的内包装膜。但在南方夏季高温高湿使用环境下，可食

性蛋白膜易出现回软、粘黏、易断等现象。为此，试验采用Ｌ９（３）４正交试验设计，筛选

出耐高温高湿可食性蛋白膜的最佳配方为胶原蛋白含量４０％、琼脂含量２０％、复合Ｄ－多

糖含量１５％。产品在高温（４０℃）、高湿（９０％～９５％）环境下抗拉强度（ＴＳ）达

７．８８ＭＰａ，断裂伸长率（Ｅｔ）为４．８１％，回软、粘黏现象得以解决。

关键词：可食性蛋白膜；高温高湿；包装；抗拉强度

中图分类号：ＴＳ２０６

文献标识码：Ａ

文章编号：０４３９－８１１４（２０１４）２２－５４９7－０２

ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１

４．２２．０４３

收稿日期：２０１４－０５－１５

基金项目：青海省科技厅高新产业攻关项目（２０１２－Ｇ－Ｃ０３）

作者简介：屠兰英（１９６９－），女，天津人，教授，主要从事中藏药资源开发及提取

工作，（电话）１３９９７１５８５５９（）ｔｕｌａｎｙ１９６９＠１２６．ｃｏ

ｍ。

一直以来，塑料以其优越的性能及较低的成本广泛地用于食品包装，据国际包装工业发展

情况统计，食品包装材料约占全部包装材料用量的５０％，在破坏环境的垃圾中塑料占７２％

［１］，而且塑料包装袋中残留的溶剂向食品中迁移，给食品带来毒副作用。在此背景之下，

研发和制造新型可食性食品包装膜成为食品包装行业的热点。可食膜根据其原料不同分为多糖

类、脂类、蛋白质类、复合型可食膜［２］。不同类型可食膜具备各自优缺点，其中蛋白质可

食膜因口感好、具有营养价值、对氧气的透过性较低、交联作用强、机械性能好而广泛应用于

糖果、方便面、医药等行业。蛋白质可食膜的形成材料主要来自植物和动物分离蛋白，如大豆

分离蛋白、玉米醇溶蛋白和小麦面筋蛋白、骨胶胶原蛋白、清蛋白等。本研究针对青海丰富

的畜牧业资源优势提出发展骨胶胶原蛋白可食膜，不仅充分利用了青海当地肉类工业的废弃物，

提高了产品附加值，而且还提高了被包装食品的整体营养价值。

胶原蛋白膜的早期研究将改善胶原蛋白功能特性放在制备工艺上，而忽略了产品在使用和

储存过程中功能特性也受环境温度、湿度等因素的影响而发生改变［３，４］，如在我国南方

夏季高温高湿使用环境下，可食性蛋白膜易出现回软、粘黏、易断等现象而影响产品的使用和

储存。目前国内外关于在高温高湿使用和存储条件下。可食膜的优化研究尚少，但随着食品工

业的发展，现代食品加工业对可食膜的要求越来越高，因此耐高温高湿可食性蛋白膜研制对产

品的生产、储存及应用具有现实指导意义。

１材料与方法

１．１材料与仪器

胶原蛋白：食品级，青海明胶股份有限公司；琼脂：食品级，郑州优然食品化工有限公司；

复合Ｄ－多糖：食品级，郑州优然食品化工有限公司；丙三醇：化学纯，烟台市双双化工有限

公司；其他试剂均为化学纯。

ＹＪ－Ｐ型铺膜机，青海益洁生物工程有限公司；智能人工气候箱，浙江托普仪器有限公

司；ＨＨＳ－４Ｓ型电子恒温不锈钢水浴，上海光地仪器设备有限公司；ＷＥ－３００型万能

材料测试仪，长春试验机厂；ＦＡ２１０４Ｓ型电子天平，北京金科利达电子科技有限公司；

ＫＨ－１０００ＫＤＥ型超声波仪，西安中诺仪器有限公司。

１．２试验方法

溶液调配→热处理→加入交联剂、表面改性剂等→溶解、反应→过滤→增稠→真空脱气→

涂布→烘干→分切→收卷→包装制样→性能测试。

１．３正交试验

根据单因素试验结果，设置正交试验，因素与水平见表１。可食膜的性能指标主要包括抗

拉强度（ＴＳ）和断裂伸长率（Ｅｔ）等，其中抗拉强度在包装生产中最为重要，试验是在高

湿（９０％～９５％）、高温（４０℃）环境下测试制备出的可食性膜。

２结果与分析

根据试验所得数据进行处理和分析（表２），由极差可知各因素主次顺序为琼脂含量、胶

原蛋白含量、复合Ｄ－多糖含量，最佳配方为Ａ２Ｂ３Ｃ２，即胶原蛋白含量４０％，琼脂含

量２０％，复合Ｄ－多糖含量１５％。同时根据方差理论，得到方差分析结果见表３。方差分

析结果表明因素Ｂ（琼脂含量）对ＴＳ影响极显著（Ｐ＜０．０１），因素Ａ和Ｃ对ＴＳ影响

显著。根据正交试验对最佳配方进行了３次重现性试验，结果测得膜的平均厚度为０．５４ｍ

ｍ，抗拉强度为７．８８ＭＰａ，断裂伸长率为４．８１％，折叠性优良。

３小结与讨论

以胶原蛋白为原料制作的可食膜因受胶原蛋白本身热敏感性影响［５］，对温度、湿度很

敏感，导致在南方高温高湿环境下产生热降解效应，其凝胶强度、黏度均遭到不同程度破坏，

因此出现可食膜的回软、粘黏、易断等现象。为此在配方中降低胶原蛋白含量，同时加入高耐

热稳定性的复合Ｄ－多糖，并且复合Ｄ－多糖与骨胶胶原蛋白有良好的协同作用，以增强凝胶

强度，增加膜的抗拉强度等性能。

琼脂在同一含量下其凝胶温度为３０～３９℃，远低于溶胶温度８５℃，利用其独特的

性质以改善胶原蛋白可食性膜在高温高湿环境下的热敏性和力学性能；而且可食性膜在ｐＨ

４．５～９．０之间琼脂黏度值相对恒定；在凝胶状态下，琼脂的强度、弹性非常好，在高湿

度下琼脂的相对渗透性非常小［６］，因此琼脂的加入极大地改善了蛋白质可食性膜在高温高

湿使用环境下的性能，其抗拉强度为７．８８ＭＰａ，断裂伸长率为４．８１％，折叠性优良。

经过试验，耐高温高湿可食性蛋白膜的最佳配方为胶原蛋白含量４０％、琼脂含量２０％、复

合Ｄ－多糖含量１５％。所制备的膜折叠性能优良，抗拉强度、断裂伸长率、膜厚均满足生产

要求，回软、粘黏现象得以解决。

参考文献：

［１］陈洁，曹春雨，吴海芳．生物可降解包装膜［Ｊ］．无锡轻工大学学报，２００

０，１９（４）：３５４．

［２］马春辉，舒子斌，林炜，等．可食性胶原包装膜的研究进展［Ｊ］．中国皮革，

２００１，３０（５）：５０．

［３］张慧君，罗仓学，张新申，等．胶原蛋白的应用［Ｊ］．皮革科学与工程，２００

３，１３（６）：３７－４１，４６．

［４］潘丽军，陈锦权．试验设计与数据处理［Ｍ］．南京：东南大学出版社，２００８．

［５］蒋挺大．胶原与胶原蛋白［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００６．

［６］马云，杨玉玲，杨霞，等．琼脂凝胶质构特性的研究［Ｊ］．食品与发酵工业，

２００７，３３（９）：２４－２７．

（责任编辑龙小玲）