（材料科學(xué)與工程專業(yè)論文）小麥醇溶蛋白膜的制備與性能研究.pdf

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文小麥醇溶蛋白膜的制備與性能研究 摘要 近年來 合成高分子材料的大量應(yīng)用所造成的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重 隨著 能源需求的增長 資源日益緊缺 環(huán)境友好型生物可降解材料的研究 開發(fā)和產(chǎn) 業(yè)化 成為備受關(guān)注的重要課題 小麥蛋白質(zhì)來源豐富 質(zhì)優(yōu)價廉 以其獨特的 粘彈性和良好的生物可降解性成為一種具有開發(fā)潛能的新材料 本文以小麥醇溶蛋白為主要原料 以甘油為增塑劑 制備硬脂酸與環(huán)氧氯丙 烷改性醇溶蛋白膜以及醇溶蛋白 甲基纖維素復(fù)合膜 研究制備工藝 添加劑含量 環(huán)境濕度等對醇溶蛋白膜結(jié)構(gòu) 機械性能 吸濕與透濕性能 水溶解性等的影響 并考察了醇溶蛋白 甲基纖維素復(fù)合溶液與凝膠的動態(tài)流變行為 分別采用模壓法和溶液澆鑄法制備了硬脂酸改性小麥醇溶蛋白膜 發(fā)現(xiàn)模壓 法制備的膜性能明顯優(yōu)于溶液澆鑄法 隨著硬脂酸含量增大 模壓膜彈性模量增 大 吸濕率略有降低 而透濕率明顯降低 模壓膜呈現(xiàn)相分離結(jié)構(gòu) 在一1 0 0 0 c 到 1 5 0 c 出現(xiàn)三個玻璃化轉(zhuǎn)變峰 硬脂酸改性可降低蛋白質(zhì)富集相的非均質(zhì)程度 并 使甘油富集相玻璃化轉(zhuǎn)溫度 疋 向高溫移動 以環(huán)氧氯丙烷為改性劑 采用溶液澆鑄法制備了小麥醇溶蛋白膜 結(jié)果表明 合適添加量的環(huán)氧氯丙烷可顯著提高醇溶蛋白膜的彈性模量與拉伸強度 降低斷 裂伸長率 環(huán)氧氯丙烷改性造成膜的水溶解度下降 透濕率略有降低 但不影響 吸濕性 改性醇溶蛋白膜呈現(xiàn)相分離結(jié)構(gòu) 甘油富集區(qū)疋略向高溫移動 蛋白質(zhì) 富集相的非均質(zhì)程度明顯降低 以醇溶蛋白為基本成膜物質(zhì) 通過添加不同比例的甲基纖維素 m c 制備復(fù)合 膜 在復(fù)合膜中 m c 與醇溶蛋白發(fā)生物理共混 不存化學(xué)鍵合 添加1 0 以下的 m c 可顯著提高醇溶蛋白膜的力學(xué)性能 使吸濕性略有下降 但同時造成透濕率與 與水溶性增大 動態(tài)力學(xué)性能測試表明 復(fù)合膜呈非均質(zhì)結(jié)構(gòu) m c 的加入可顯著 提高玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)模量 在醇溶蛋白 m c 溶液中 m c 可顯著增大醇溶蛋白醇 水溶液的黏度與屈服應(yīng) 力 m c 濃度較低時 醇溶蛋白醇 水溶液處于線性粘彈念 而m c 濃度較高時 溶液呈現(xiàn)剪切變稀行為 在醇溶蛋白醇 水溶液升溫過程中 醇溶蛋白分子發(fā)生交 聯(lián) 冷卻后溶液彈性行為增強 高濃度m c 可促進蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)反應(yīng) 在2 5 0 c p h 1 l 條件下 m c 可促進醇溶蛋白溶液凝膠 縮短凝膠時間 隨 m c 含量增大 復(fù)合凝膠儲能模量 g 損耗模量 g 損耗因子 t a n 國均顯著增大 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文小麥醇溶蛋白膜的制各與性能研究 同時致使g i 與g t 的頻率敏感性降低 在升溫過程中 m c 造成g 與復(fù)數(shù)黏度礦開 始下降的溫度向高溫移動 凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高 關(guān)鍵詞 小麥醇溶蛋白膜 蛋白質(zhì)凝膠 力學(xué)性能 吸濕性能 流變行為 a bs t r a c t i nt h ep a s tf e wd e c a d e s t h e r eh a sb e e nag r o w i n gd e m a n df o rb i o d e g r a d a b l ea n d e n v i r o n m e n tf r i e n d l yp r o d u c t sb e c a u s eo ft h ep o l l u t i o nc a u s e db ys y n t h e t i cp o l y m e r s s t u d ya n da p p l i c a t i o no fb i o d e g r a d a b l em a t e r i a l s h a v eb e c o m eo n eo ft h em a j o r o r i e n t a t i o n si np o l y m e rs c i e n c ea n de n g i n e e r i n g w h e a tg l u t e nh a sb e e nc o n s i d e r e da sa c l a s so fr e n e w a b l em a t e r i a l sd u et oi t sa b u n d a n tr e s o u r c e l o wc o s t u n i q u ev i s c o e l a s t i c p r o p e r t i e sa n dg o o db i o d e g r a d a b i l i t y i nt h i sd i s s e r t a t i o n w h e a tg l i a d i nf i l m sw e r ep r e p a r e du s i n gg l y c e r o la sp l a s t i c i z e r a n ds t e r a r i ca c i d e p i c h l o r o h y d r i na sm o d i f i e ro rm e t h y l c e l l u l o s e m c a sa d m i x t u r e i n f l u e n c e so fp r e p a r a t i o nt e c h n i q u e m o d i f i e rc o n t e n ta n de n v i r o n m e n t a lh u m i d i t yo n t h es t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fg l i a d i nf i l m sw e r ei n v e s t i g a t e d r h e o l o g i c a l b e h a v i o r so fg l i a d i ns o l u t i o n sa n dg e l sw i t hv a r i o u sc o n t e n t so fm cw e r ea l s o i n v e s t i g a t e d t h ep r o p e r t i e so fg l i a d i nf i l m sp r e p a r e db ys o l u t i o n c a s t i n ga n dt h e r m o m o l d i n g w e r ec o m p a r e d t h et h e r m o m o l d e df i l ms h o w e dp r o p e r t i e sh i g h e rt h a nt h es o l u t i o n c a s t i n gf i l m f o rt h et h e r m o m o l d e df i l m s y o u n g sm o d u l u si n c r e a s e dm a r k e d l yw h i l e m o i s t u r ea b s o r p t i o nd e c r e a s e ds l i g h t l yw i t hi n c r e a s i n gs t e a r i ca c i dc o n t e n t o nt h eo t h e r h a n d w a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t yw a sr e d u c e dc o n s i d e r a b l yb ys t e a r i ca c i dm o d i f i c a t i o n t h et h e r m o m o l d e df i l m ss h o w e dp h a s e s e p a r a t e ds t r u c t u r ea n de x h i b i t e dt h r e eg l a s s t r a n s i t i o nr e g i o n se x t e n d i n go v e r 一10 0 ct o15 0 c t h ec h e m i c a lm o d i f i c a t i o nb y s t e a r i ca c i dc o u l dr e d u c et h ed e g r e eo fh e t e r o g e n e i t yi nt h ep r o t e i n r i c hp h a s ea n da l s o c a u s e da ni n c r e a s ei nt h eg l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r e 廷 i nt h eg l y c e r o l r i c hp h a s e t h ee p i c h l o r o h d r i n m o d i f i e dw h e a t g l i a d i n f i l m sw e r e p r e p a r e db y s o l u t i o n c a s t i n g t h er e s u l t s r e v e a l e dt h a t y o u n g sm o d u l u sa n dt e n s i l es t r e n g t h i n c t e a s e dm a r k e d l yw h i l es t r a i na tb r e a kd e c r e a s e da si n c r e a s i n ge p i c h l o r o h y d r i n c o n t e n t t h ew a t e rs o l u b i l i t ya n dw a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t yo ft h eg l i a d i n f i l m s d e c r e a s e db u tm o i s t u r ea b s o r p t i o ni n c r e a s e ds l i g h t l yw i t he p i c h l o r o h y d r i nm o d i f i c a t i o n t h eg l i a d i nf i l m ss h o w e dp h a s e s e p a r a t e ds t r u c t u r ea n dt h em o d i f i c a t i o nr e d u c e dt h e d e g r e eo fh e t e r o g e n e i t yi nt h ep r o t e i n r i c hp h a s e a n da l s oc a u s e da ni n c r e a s ei n 瓦o ft h e g l y c e r o l r i c hp h a s e t h eg l i a d i n m cc o m p o s i t ef i l m sw e r ep r e p a r e db ya d d i n gv a r i o u sc o n t e n to fm c i n t og l i a d i ns o l u t i o n t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm ca n dg l i a d i nf o r m e dp h y s i c a lb l e n d i i i 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 小麥醇溶蛋白膜的制備與性能研究 w i t h o u tc h e m i c a li n t e r a c t i o ni nf i l m t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h eg l i a d i nf i l m s i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yw h i l em o i s t u r ea b s o r p t i o nd e c r e a s e ds l i g h t l yw i t hi n c r e a s i n gm c c o n t e n tt o10 b u tw a t e rs o l u b i l i t ya n dw a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t yi n c r e a s e d t h e c o m p o s i t ef i l m ss h o w e dp h a s e s e p a r a t e ds t r u c t u r ea n dt h ea d d i t i o no fm c i n d u c e da s h a r pi n c r e a s ei nm o d u l u si nt h eg l a s st r a n s i t i o nr e g i o n r h e o l o g i c a lb e h a v i o r so fw h e a tg l i a d i n ss o l u t i o n sw i t hv a r i o u sc o n t e n t so fm c w e r ei n v e s t i g a t e db ym e a n so fs t e a d ya n dd y n a m i ce x p e r i m e n t s v i s c o s i t ya n dy i e l d s t r e s si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gm cc o n c e n t r a t i o n t h eg l i a d i ns o l u t i o n sb e h a v e da s n e w t o nl i q u i d sw i t hl i n e a rv i s c o e l a s t i cr e g i o nb u t t h es h e a rt h i n n i n g b e h a v i o r s t r e n g t h e n e da th i g h e rm c c o n c e n t r a t i o n t h em cc o m p o n e n te n h a n c e di n t e r m o l e c u l a r a s s o c i a t i o na n df a c i l i t a t e dc r o s s l i n k i n go fg l i a d i nm o l e c u l e sd u r i n gh e a t i n gt h es o l u t i o n d y n a m i cs t o r a g em o d u l u s g a n dd y n a m i c l o s sm o d u l u s g i i n c r e a s i n gw i t h i n c r e a s i n gm c c o n c e n t r a t i o n d y n a m i cr h e o l o g i c a lt e s t sw e r ep e r f o r m e dt oc h a r a c t e r i z et h eg e l a t i o np r o c e s so f g l i a d i ni np r o p a n o l w a t e rs o l u t i o nc o n t a i n i n gv a r i o u sm c c o n t e n t sa tp h 11a n d2 5 c a n dt h er h e o l o g i c a lb e h a v i o r so ft h er e s u l t a n tg e l s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm c c o m p o n e n tc o u l di n d u c eg e l a t i o na n ds h o r t e ng e l a t i o nt i m e r e s u l t i n gi nh i g h e rg g a n dt a n g v a l u e sw i t hl o w e r e ds e n s i t i v i t yt of r e q u e n c y d u r i n gh e a t i n gt h eg l i a d i ng e l g a n dc o m p l e xv i s c o s i t y 礦s t a r t e dt od r o pa tc r i t i c a lt e m p e r a t u r ea n dm ca d d i t i o nc a u s e d t h ec r i t i c a lt e m p e r a t u r et oi n c r e a s e i n d i c a t e da ni m p r o v e m e n to ft h es t a b i l i t yo ft h eg e l n e t w o r kw i t hp e r m a n e n tc r o s s l i n k s k e yw o r d s w h e a tg l i a d i nf i l m g l i a d i ng e l m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s m o i s t u r e a b s o r p t i o n t h e o l o g i c a lb e h a v i o r s 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論 第一章緒論 1 1 研究背景 隨著石油工業(yè)的發(fā)展 合成高分子材料被廣泛地用于人類生活各個領(lǐng)域 全 世界塑料年總產(chǎn)量己超過1 億噸 其中約3 0 用于包裝材料 合成高分子材料的 大量開發(fā)和應(yīng)用 造成世界范圍原油消耗擴大 人類資源緊縮 i 此外 絕大部分 高分子材料難以降解 很難進入生物循環(huán) 可在自然環(huán)境中穩(wěn)定存在幾十年甚至 幾百年而不發(fā)生降解 塑料包裝的大量使用造成塑料垃圾泛濫 嚴(yán)重污染環(huán)境 2 3 為解決塑料包裝材料的 白色污染 歐 美 日等國紛紛制定包裝法 建 立包裝材料回收再利用制度 另外 隨環(huán)境意識的提高與國際貿(mào)易環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 法 規(guī)的完備 綠色貿(mào)易壁壘逐漸成為國際貿(mào)易的主要壁壘 在這種背景下 大力發(fā) 展可回收再利用 可再生或可降解的綠色塑料包裝材料及其制造技術(shù)具有凸顯的 經(jīng)濟效益與社會效益 因而 世界各國近年來大力倡導(dǎo) 綠色食品包裝 的研究 開發(fā)與應(yīng)用 4 l 綠色包裝材料從原材料采集 材料加工 產(chǎn)品制造 使用到廢棄物 回收再生 均不產(chǎn)生環(huán)境污染 1 1 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 科學(xué)家們試圖用生物高分子材料來替代以石油基高分子材料 美國的d u x b u r y 1 9 8 3 年1 日本的伊藤等人 1 9 9 1 分別用植物蛋白和小麥面粉制備出可食性的餐具和 食品包裝容器 這種餐具和容器既可同食品一起食用 收集粉碎后又可用作飼料 從而實現(xiàn)生物高分子材料的再利用 近年來 發(fā)達(dá)國家競相研制開發(fā)可食性食品 包裝材料 新產(chǎn)品 新技術(shù)不斷涌現(xiàn) 目前 人們在淀粉 源自各種農(nóng)作物 膜 改 性纖維素 羥丙基甲基纖維素 甲基纖維素 蔗渣纖維素 膜 植物多糖 葡甘聚糖 角叉膠 果膠 海藻酸鈉 普魯藍(lán) 膜 蛋白質(zhì) 源自家禽 魚類 各種農(nóng)作物 膜 殼聚糖膜等的溶液成型工藝做了廣泛的探索 對各種膜的物理性能有了基本了解 在綠色食品包裝材料的研究中 應(yīng)用天然生物大分子如淀粉 蛋白質(zhì) 植物 纖維素等制造可食性包裝膜材料成為當(dāng)代食品包裝工業(yè)新技術(shù)發(fā)展的主要課題之 一 這些可食性包裝膜材料所采用的原材料主要是農(nóng)作物或食品加工副產(chǎn)物 如 淀粉 蛋白質(zhì) 纖維素等 一個成功的例子是日本開發(fā)的富含膳食纖維 多種維 生素及礦物質(zhì)的蔬菜紙 蔬菜紙由蔬菜漿經(jīng)成型 烘干而成 已實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn) 其加工工藝和設(shè)備已進入第四代 我國農(nóng)產(chǎn)品資源豐富 農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物量大面廣 大力開發(fā)以農(nóng)作物副產(chǎn)物 為基礎(chǔ)的可食性包裝材料 不僅順應(yīng)了國際環(huán)保發(fā)展趨勢的需要 也是應(yīng)對新貿(mào) 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論 1 2 1 可食性膜的特征 可食性膜主要通過防止氣體 水汽和溶質(zhì)等的遷移來避免食品在貯運過程發(fā) 生風(fēng)味 質(zhì)構(gòu)等方面的變化 保證食品質(zhì)量 延長食品貨架期 或降低包裝成本 概括說來 可食性膜具有如下屬性 1 阻濕特性 2 阻氧特性 3 阻止油脂遷移 特性 4 i n 溶質(zhì)性 按功能特性 可食性膜的成膜材料包括主劑 多糖類 蛋白質(zhì) 疏水劑 蠟質(zhì) 脂肪酸等 和增塑劑 多元醇及脂類 它具有以下優(yōu)點 1 5 1 可食用 易被微生物 降解 無污染 2 可作為各種食品添加劑的載體 并可控制它們在食品中的擴散 速率 3 有的可食性成膜材料本身具有營養(yǎng)價值 尤其是蛋白膜 4 n i 用于小容 量 體形差異大的單體食品包裝 5 可防止水分與其它物質(zhì)在食品組分問遷移而 導(dǎo)致食品變質(zhì) 6 n i 食性膜可與不可食用薄膜復(fù)合 制成多界面 多層次的復(fù)合 包裝 提高整體阻隔性能 1 2 2 可食性膜的分類 按原料 可食性膜一般可分為多糖類 蛋白質(zhì)類 類脂 復(fù)合型等四類 1 z 2 1 復(fù)查差互盆絲篷 多糖類可食性膜以植物或動物多糖為基質(zhì) 主要有淀粉膜 改性纖維素膜 動植物膠膜等 淀粉可食性膜是以淀粉 主要是直鏈淀粉為基質(zhì) 以多元醇 如甘油 甘油衍 生物 山梨醇及聚乙二醇等 及類脂物質(zhì) 如脂肪酸 單甘油脂 表面活性劑等 為 增塑劑 以少量動物或植物膠為增強劑而制成 淀粉可食性膜具有拉伸性 透明 度 耐折性 水不溶性良好和透氣率低等特點 改性纖維素膜是以改性植物纖維 如甲基纖維素 羥基丙基甲基纖維素 羥 基丙基纖維素 羧甲基纖維素等 為原料 以硬脂酸 軟脂酸 蜂蠟 瓊脂等為 增塑劑 增強劑所制得的半透明 柔軟 光滑 入口即化的可食性膜 改性纖維 素膜具有較高拉伸強度 較小透濕 透氣性的特點 含有防腐劑的甲基纖維素 殼 聚糖復(fù)合膜具有明顯的抗菌性質(zhì) 且防腐劑的加入不影響復(fù)合膜強度與伸長掣怕 蝦 蟹 昆蟲等甲殼提取物 即甲殼素 經(jīng)約5 0 濃堿處理 2 位碳上的乙 酰氨基被脫乙酰 得到殼聚糖 1 刀 將殼聚糖與月桂酸結(jié)合 便可制成均勻的 厚 度0 2 0 3r n n l 的可食性薄膜 美國農(nóng)業(yè)研究所 加州農(nóng)業(yè)技術(shù)研究中心研制成功 殼聚糖包裝膜 主要用于果蔬類食品包裝 a h m e d 和g h a o u t h 等用殼聚糖涂膜處 理草莓 在3 0 c 環(huán)境中 第2 1 天草莓腐敗率僅為1 1 而對照組高達(dá)5 2 1 1 8 l 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 日本三菱人造纖維公司以紅藻類提取的天然多糖為原料 開發(fā)出半透明 堅 韌且熱封性好的角叉膠薄膜 1 2 2 2 蛋白煎類可金性膜 蛋白質(zhì)類可食性膜基質(zhì)主要來自動物分離蛋白與植物分離蛋白 如乳清蛋白 谷蛋白 玉米醇溶蛋白等 蛋白薄膜的形成主要依靠巰基 s m 二硫鍵 s s 交換作 用 蛋白質(zhì)分子間s s 鍵首先還原為s h 使分子量降低 相互混合的蛋白分子在 空氣中重新氧化為s s 鍵 形成薄膜結(jié)構(gòu) 1 9 j 已研究的蛋白質(zhì)類可食性膜主要有大 豆分離蛋白膜 小麥面筋蛋白膜 玉米醇溶蛋白膜和乳清蛋白膜等 1 大豆分離蛋白膜以大豆蛋白粉為基質(zhì) 以甘油 山梨醇等為增塑劑 可制 成各種用途的可食性膜或涂層 具有良好的強度 彈性和防潮性等特點 可保持 水分 阻止氧氣進入 食用營養(yǎng)價值高 b r a n d e n b u r y 等研究了大豆分離蛋白膜在 p h 0 1 2 時的成薄特性 發(fā)現(xiàn)p h 6 時膜的阻濕性較差 透氧性較高 拉伸強度 和伸長率低 高p h 值時阻濕性好 透氧性低 拉伸強度和伸長率高 且膜外觀隨 著p h 值升高而得到改善 2 0 2 小麥面筋蛋白膜以小麥面筋蛋白質(zhì)為基質(zhì) 具有柔韌 牢固 阻氧性好的 優(yōu)點 在以往研究中 因工藝上的缺陷 小麥蛋白質(zhì)膜透光性差 c o n t a r d 等用9 5 酒精和甘油處理小麥面筋蛋白 得到柔韌 強度高的透明膜 在此基礎(chǔ)上 l u i s m 與r a y a s 等采用用交聯(lián)劑 使膜的強度和伸展性比原來提高4 一5 倍 且氧氣滲透 性較低 2 l 3 玉米醇溶蛋白膜是以乙二醇或異丙醇溶液提取的玉米蛋白質(zhì)為基質(zhì) 以甘 油 丙二醇或乙酰甘油為增塑劑 具有成膜速度快 高濕下貯藏穩(wěn)定 安全性可 靠 對氧氣和二氧化碳隔絕性和防潮性好等特點 c o s i e r 曾以玉米醇溶蛋白與乙酰 單甘酯復(fù)合浸涂堅果 此項技術(shù)已應(yīng)用于果仁及糖果業(yè) 2 羽 4 乳清蛋白最近幾年才被用作可食性膜的基質(zhì)材料 乳清蛋白中含量最多的 薩與伊乳球蛋白分散度高 水合力強 以乳清蛋白為原料 以甘油 山梨醇 蜂 蠟等為增塑劑 所制成的乳清蛋白可食性膜具有透水 透氧率低 強度高 透明 性好的特點 2 3 2 4 1 脂類可用于降低乳清蛋白膜的水蒸氣透過率 w v p 可作為干燥 堅果的涂層以延緩脂防的酸敗 如高氧和低氧條件下防止熱燙花生和去皮核桃時 的脂肪酸敗 1 5 j 5 谷蛋白膜 p a r k 等采用乙二醇 丙三醇為增塑劑 制備了谷蛋白膜 發(fā)現(xiàn) 同時采用兩種醇為增塑劑時膜的拉伸輕度與性能水蒸氣透過系數(shù)優(yōu)于單獨使用丙 三醇的膜 2 5 浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 緒論 6 肌原蛋白膜 b e m a r d 等人在p h 3 0 條件f n 備出魚肌原蛋白膜 其拉伸 強度與低密度聚乙烯薄膜相媲美 2 6 1 l 2 2 3 羞盟至巡 用類脂物質(zhì)來包裹糖果和新鮮食品已有悠久的歷史 常用類脂物質(zhì)有乙?；?單甘酯 微生物共聚聚酯 天然蠟類 表面活性劑 硬脂酸和軟脂酸等 類脂物 質(zhì)極性低 易于形成致密分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 可用于阻止產(chǎn)品水分的損失 然而 單 獨由脂類所形成的膜強度較低 通常與蛋白質(zhì) 多糖類等形成復(fù)合薄膜 乙?；瘑胃术ヒ阴；潭仍礁?水蒸氣隔絕性能越好 乙?；瘑胃术ヒ驯挥?作碎豬肉和家禽肉的涂層 阻止它們在儲藏期內(nèi)脫水 微生物共聚聚酯是以自然資源糖蜜 油脂等為原料 通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生的 3 羥基丁酯 3 羥基戊酯 4 羥基丁酯 己內(nèi)酯等 經(jīng)過聚酯制成 英國i c i 公司 和美國麻省理工大學(xué)研制成微生物共聚聚酯可食膜產(chǎn)品 與普通塑料薄膜類似 微生物共聚聚酯膜具有透明 有光澤 物理性能優(yōu)良 化學(xué)性能穩(wěn)定 易成形加 工和廣泛的代用性等特點 與大多數(shù)脂類或非脂類膜相比 可食性蠟類膜對水分具有更好的隔絕性能 因為蠟類物質(zhì)基本上由疏水長鏈飽和脂肪酸構(gòu)成 其中石蠟最有效 蜂蠟次之 蠟類物質(zhì)能有效地抑制苯甲酸鹽陰離子的擴散 涂層涂覆于防腐劑與食品表面之 間 可使食品表面防腐劑濃度較長時問維持在較高水平上 用表面活性劑對食品進行涂層處理 可降低產(chǎn)品的超臨界水分活度和水分損 失的速率 1 6 1 8 碳脂肪醇如單棕桐酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯最有效 1 2 2 4 簍金型至巡 復(fù)合型可食性是利用多種基材組合 采用不同的加工工藝制成的包裝材料 其 基材包括淀粉 蛋白質(zhì) 多糖物質(zhì) 脂質(zhì)材料 及其必需添加劑 復(fù)合膜中的多 糖 蛋白質(zhì)的種類 含量不同 膜的透明度 機械強度 阻氣性 耐水耐濕性不 同 通常以脂質(zhì)作為阻水組分 而蛋白質(zhì)或多糖在發(fā)揮自身阻隔性能的同時 作 為脂質(zhì)的支持介質(zhì) 保持膜的良好完整性 脂肪酸分子越大 保水性越佳 通過 這樣不同物質(zhì)的組合 可食性膜具有更廣泛的功能性 適用面更寬 可用于果脯 糕點 方便面湯料和其它多種方便食品的內(nèi)包裝可食性膜 復(fù)合膜的成膜方式有兩種 一是涂布法 將融態(tài)脂質(zhì)涂布于已形成的多糖膜 或 蛋白膜 之上 形成雙層復(fù)合膜 二是乳化法 將脂質(zhì)與多糖 或蛋白質(zhì) 溶于溶劑 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論 中 加乳化劑使之乳化均勻 然后干燥成膜 據(jù)k b s t e r 與f e l i l l a 研究 乳化復(fù)合 膜的阻水性優(yōu)于涂層法復(fù)合膜 研究表明 與巴西棕櫚蠟和小燭樹蠟?zāi)は啾?采用蜂蠟 牛奶脂肪與乳清蛋 白所形成的乳化膜具有更低的w v p 降低脂粒大小并使之分布均勻 可進一步提 高膜的阻濕性和阻氣性 2 7 1 g e 加d i o s 嘗試用玉米醇溶蛋白 大豆分離蛋白取代部 分小麥面筋蛋白 發(fā)現(xiàn)小麥面筋 玉米醇溶蛋白 4 l 時 膜的阻水性優(yōu)于小麥面筋 蛋白膜 2 8 大豆蛋白與多糖的相互作用能維持或提高其溶解性和乳化活度 復(fù)合 物表現(xiàn)出更好的成膜性與耐水性 在甲基纖維素 硬脂酸復(fù)合膜中 硬脂酸含量為 2 2 時會顯著降低w v p 但若進一步提高硬脂酸含量反而使w v p 升高 2 9 g o 以們較系統(tǒng)的考察了小麥面筋膜與各種脂質(zhì)化合物的復(fù)合情況 發(fā)現(xiàn)蜂蠟 復(fù)合膜阻水性最好 但不透明 機械強度差 二乙酰酒石酸酯復(fù)合不僅可提高膜 的阻水性 且膜的機械強度與透明度也較好 其適宜添加量為蛋白量的2 0 3 0 1 2 3 可食性膜的應(yīng)用 可食性包裝膜在食品周圍形成一層彈性薄膜 隔離了食品與外界的聯(lián)系 防 止了微生物的再污染及營養(yǎng)成分的揮發(fā) 能有效地延長食品貯藏期 因而可食性 膜在食品工業(yè)中有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用 例如果蔬保鮮 肉制品加工與保鮮及食品包 裝等 通過浸 噴 煎 使食品覆蓋有效的可食性包裝膜 可降低包裝要求和損 耗 覆蓋的可食性包裝膜作為濕氣 氧或芳香物質(zhì)的阻隔可減少包裝層數(shù) 一層 可食性覆蓋膜可使多層多組分塑料包裝轉(zhuǎn)變?yōu)閱谓M分可回收包裝 在外包裝被打 開后 可食性包裝膜可防止?jié)穸鹊母淖?氧的吸收 芳香物質(zhì)的損失 從而保證 了食品的質(zhì)量 在食品組分間放置或形成的可食性包裝膜也可提高多組分食品的 質(zhì)量 1 在切分果蔬的保鮮中的應(yīng)用 日本蠶絲昆蟲農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所利用廢蠶絲制成保鮮膜 用于包裝馬鈴薯后 馬鈴薯在2 5 0 c 2 l r h 室內(nèi)環(huán)境1 0 天后仍未發(fā)生褐變與變質(zhì)現(xiàn)象 達(dá)到與冷庫 貯存保鮮同樣的效果 美國一家食品公司利用干酪和從值物油中提取的乙酰單甘 酯制成薄膜 將其貼在切開的瓜果蔬菜表面 可達(dá)到防止果蔬脫水 褐變及防止 微生物侵入的目的 使切開的果蔬能長時間保持新鮮 3 l j 吳友根 陳金印研制的 可食性保鮮劑可使草莓常溫保鮮期延長2 3 倍 3 2 陳紅以石蠟作被膜劑 硬脂酸 單甘油油脂及t w e e n 6 0 為乳化劑 二氧化氯為防腐劑 所制得的涂膜劑對黃瓜 西紅柿保鮮效果明顯 常溫下處理具有抑制水分散失 延長果蔬貯藏期限的效果 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 同時不含對人體有害的物質(zhì) 3 3 1 張占路 王海鷗研制的可食涂膜保鮮劑 可使櫻 桃 番茄在室溫下f 2 8 3 c 保鮮1 5 天 3 4 1 2 在肉制品加工與保鮮中的應(yīng)用 膠原蛋白膜是工業(yè)應(yīng)用最成功的例子 在香腸生產(chǎn)中已大量取代天然腸衣 大豆蛋白膜也可用于生產(chǎn)腸衣和水溶性包裝袋 用膠原蛋白包裹肉制品后 可減 少汁液流失 色澤變化以及脂肪氧化 從而提高保藏肉制品的品質(zhì) y v o 衄e r 研究 了乳清分離蛋白 乙酰單甘酯膜對冷凍大鱗大麻哈魚水分損失 脂類氧化的影響 發(fā)現(xiàn)乙酰單甘酯單獨使用 或與乳清分離蛋白合用 均能使貯藏前三周水分散失 減慢4 2 6 5 乙酰單甘酯與乳清分離蛋白或抗氧化劑合用 均能延緩脂類氧化 并降低過氧化值的峰值 從而提高保藏品質(zhì) 3 5 1 3 在焙烤制品中的應(yīng)用 可食性膜可作增進培烤食品外觀的光滑層 例如 小麥谷蛋白膜可取代傳統(tǒng) 的雞蛋膜 起到防止水分損失的阻隔作用 并可避免由生雞蛋引起的微生物問題 3 6 利用紫膠可食性膜液對面包進行涂膜 可有效防止霉變 延長保質(zhì)期 3 7 1 4 在糖果制品中的應(yīng)用 用巧克力包裹花生醬 小甜餅等含油脂食品料時 油脂可向外層巧克力遷移 造成巧克力變軟 變粘而 反霜 內(nèi)部食品則變干 致使風(fēng)味改變 含有高甲 氧基果膠 阿拉伯膠 高果糖漿 右旋糖 果糖和蔗糖的可食性包裝膜 可使上 述含油脂食品在3 l o c 保存4 0 天后而不發(fā)生明顯的油脂遷移現(xiàn)象 5 在油炸食品中的應(yīng)用 在普遍流行的即食食品中 產(chǎn)量較大的一類是深層油炸食品 h o l o n i a 發(fā)現(xiàn) 采用羥丙基甲基纖維素和甲基纖維素膜對油炸雞條進行預(yù)先涂膜后 油炸油中游 離脂肪酸含量降低5 0 l b v i b o n d 色價降低2 5 同時還降低了吸油率 從而延 長了油炸油的使用壽命 6 在食品包裝中的應(yīng)用 同本研究開發(fā)了兩種可食性包裝紙 一種是采用淀粉為原料 添加其它一些 可食性的物質(zhì)制成包裝紙 另一種是用脫乙酰殼多糖作為原料 加工成包裝紙 這兩種包裝紙用于包裝快餐面 調(diào)味品等 可直接放入鍋中烹調(diào) 既方便又清潔 安全 深受消費者們的青睞 3 引 美國克雷母遜大學(xué)研制的谷類薄膜 以玉米 大豆 小麥為原料 制成紙狀 用于包裝香腸等食品 使用后可供家禽食用或作肥料 武漢科研人員采用多糖研 7 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 5 微膠囊化技術(shù) 運用可食成膜材料微膠囊化 可將液體香料轉(zhuǎn)為固體 把易揮發(fā)香料轉(zhuǎn)變成 為不易揮發(fā)損失的香料 把分散性差的香料轉(zhuǎn)變成為容易分散的香料 把脂溶性 香料轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄韵懔?微膠囊化還可提高香料的穩(wěn)定性 免受濕氣 氧化 紫 外線及微生物等的影響 利用高溫下為黏液態(tài)的可食性材料 吸收經(jīng)加熱而從水果和花卉中迅速散發(fā) 的香氣成分 直接形成極微小的香氣囊 冷卻后 黏液轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài) 粉碎就成為 長期保存香氣的食品添加劑 例如 將鮮花與熔融砂糖混合攪拌 花中芳香成分 大量轉(zhuǎn)入砂糖中形成微小香氣囊 冷卻后數(shù)月不失味 這種利用熱糖液浸提和固 定香氣的技術(shù)在國外極為流行 除香料外 食品中其他不穩(wěn)定成分如色素 維生 素等也可采用微膠囊化技術(shù)予以保護 1 2 5 尚待解決的問題 近年來 風(fēng)行一時的塑料食品包裝袋已逐漸被新型的紙質(zhì)包裝袋和可食性包 裝袋所代替 1 9 9 1 年 食品出口大國意大利宣布禁止使用塑料食品包裝袋 英國 也開始使用薄而透明的可食性薄膜保鮮果蔬 德國 瑞士 澳大利亞等國也正逐 漸淘汰塑料食品包裝袋 我國在 九五 期間實施了 綠色包裝 工程 可食性 包裝膜特有的阻隔性和安全性 無環(huán)境污染等優(yōu)點使其具有廣闊的開發(fā)前景 從 國內(nèi)外研究情況看 可食性膜普通存在成本較高 機械強度不足 熱封性較差 耐水性較差 抑菌性不好等幾個難題 其適應(yīng)面還很窄 商業(yè)上成功應(yīng)用的并不 多 目前遠(yuǎn)不能代替合成高分子在食品包裝材料中的地位 1 3 蛋白基可食性膜材料 1 3 1 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和成分 l 3 1 1 量白廈的多級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)指氨基酸殘基通過肽鍵連接形成的線性序列 二級結(jié)構(gòu)指蛋 白質(zhì)分子中多肽鏈骨架的空間構(gòu)象 氨基酸殘基間所形成的弱鍵是穩(wěn)定二級結(jié)構(gòu) 的主要因素 在蛋白質(zhì)中 有序結(jié)構(gòu)很少 主要是無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)三級結(jié) 構(gòu)涉及多肽鏈的空間排列 含有二級結(jié)構(gòu)片段的線性分子進一步折疊和卷曲 形 成了近似球形的緊密三維形式 其中非極性基團轉(zhuǎn)向分子內(nèi)部 極性基團轉(zhuǎn)向分 子外部或轉(zhuǎn)向分子表面 維持三級結(jié)構(gòu)的鍵有氫鍵 鹽鍵 二硫鍵及疏水鍵 四 級結(jié)構(gòu)是由多條蛋白質(zhì)亞基的空間排列 靠疏水鍵和范德華力維系 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論 l 3 l 2 小麥蛋白煎鰱成分與結(jié)構(gòu) 小麥蛋白質(zhì)工業(yè)品俗稱谷朊粉 其蛋白質(zhì)含量達(dá)7 5 以上 大量谷朊粉是小 麥淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品 以小麥為原料的發(fā)酵工業(yè)也生產(chǎn)部分谷朊粉 我國谷朊粉 年產(chǎn)量達(dá)十幾萬噸 谷朊粉吸水后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)濕面筋 具有優(yōu)良粘彈性 延伸性 熱凝固性等 在食品工業(yè)中具有廣泛用途 谷朊粉主要由分子量較小 呈球狀 具有較好延伸性的麥醇蛋白與分子量較 大 呈纖維狀 具有較強彈性的麥谷蛋白組成 另外 還含有少量淀粉 脂肪 礦物質(zhì)等 谷朊粉的組成成分及含量見表1 1 f 刪 表1 i 谷朊粉的成分與含量 成分含量成分含量成分含量 麥谷蛋白 3 9 0 2 脂肪 2 8 0 鈣 m g 1 0 0 9 7 8 麥醇蛋白 4 3 0 2 糖類 3 1 2 鎂 m g 1 0 0 9 7 0 0 其他蛋白 4 4 0 灰分 呦 2 0 0 鐵 m g 1 0 0 9 6 2 淀粉 6 4 5 谷朊粉中的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為面筋蛋白 小麥蛋白質(zhì)按其溶解度可分為4 組 清 蛋 a l b u m i n s 溶于水 球蛋i 蘭t g l o b u l i n s 溶于鹽溶液而不溶于水 醇溶蛋白 g l a d i n s 溶于7 啦9 0 乙醇 谷 白 g l u t e n i n s 不溶于中性水溶液 鹽溶液或酒精 谷蛋白 又可分為高分子量麥谷蛋白亞基 h m w g s 和低分子量麥谷蛋白亞基 l h w g s 谷 朊粉中蛋白質(zhì)的種類及特性見表1 2 4 5 表1 2 面筋蛋白質(zhì)的種類及性質(zhì) 含暈 種類溶解性吸水性 p h 值 分子結(jié)構(gòu)特點 溶于稀酸 分子量10 0 3 0 0 0k d a 富含谷氨酰 谷蛋白 4 0 5 0 有限膨脹 8 胺與脯氨酸 有鏈內(nèi)和鏈間二硫 或稀堿 鍵 醇溶溶于6 0 7 0 分子量3 0 1 0 0k d a 富含谷氨酰 蛋白 4 0 5 0 有限膨脹 6 4 一刁 1 酒精胺與脯氨酸 以鏈內(nèi)二硫鍵為主 溶于水或 球蛋白 5 0無限膨脹5 5 含多種組分 精氨酸含量高 稀鹽 溶于水或 清蛋白2 5無限膨脹4 5 4 6含多種組分 色氨酸含量高 稀鹽 谷蛋白分子呈纖維狀 是由多肽鍵通過分子間二硫鍵連接而成聚合體蛋白 以分支狀方式高度交叉連接在一起 結(jié)構(gòu)不規(guī)則 分子內(nèi)含較多肛折疊結(jié)構(gòu) 富含 谷氨酰胺 g i n 和胱氨酸 c y s 用還原劑處理時 谷蛋白分子會解離成h m w g s 與 浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 緒論 l m w g s h m w g s 相對分子質(zhì)量為9 0 1 4 7k d a 占谷蛋白的1 0 l m w g s 相 對分子質(zhì)量為1 2 6 0l d a 占谷蛋白的9 0 以上i 矧 在未加熱情況下 谷蛋白聚集 程度較小 呈現(xiàn)彈性行為 聚集程度較大時 谷蛋白呈現(xiàn)膠體行為 在高于4 0 5 0 0 c 溫度下 谷蛋白易形成聚集程度較小的狀態(tài) 表現(xiàn)出粘性而非膠體行為 高溫加 熱能導(dǎo)致谷蛋白失去形成多孔性結(jié)構(gòu)的能力 使其可塑性提高 因而 谷蛋白流 變學(xué)特性與其亞組分間聚集程度有關(guān) 4 7 谷蛋白水合物具有良好彈性 韌性和抗 延伸性 無粘性 延伸性差 醇溶蛋白可分為數(shù)百種 據(jù)低p h 值下電泳遷移率不同 醇溶蛋白主要分為認(rèn) 批 四類 4 7 1 分別占醇溶蛋白總量的2 5 3 0 3 0 和1 5 醇溶蛋白是單 體分子 只含有分子內(nèi)二硫鍵 其中弘醇溶蛋白含有6 對二硫鍵 嚴(yán)醇溶蛋白含有 8 對二硫鍵 4 引 而伽醇溶蛋白缺少胱氨酸 且蛋氨酸含量較低 醇溶蛋白結(jié)構(gòu)緊密 呈球形 分子內(nèi)含有大量弘螺旋結(jié)構(gòu) 水化后粘性高 無彈性和韌性 無抗延伸 性 具有良好流變性 延伸性和膨脹性 在面團形成過程中 面粉中醇溶蛋白和谷蛋白吸水膨脹 彼此間通過二硫鍵 及一些共價或非共價鍵作用連接在一起 形成面團特有的流變學(xué)特性 谷蛋白分 子有相當(dāng)大的表面 容易發(fā)生非共價鍵聚合 高度交聯(lián)的剩余蛋白質(zhì)的某些片段 提供側(cè)向粘接力 可抵抗層流 并保持彈性 相對分子質(zhì)量較小的醇溶蛋白及其 它蛋白質(zhì)在面團中形成較弱的聚合狀態(tài) 從而可促進面團膨脹和延伸能力 1 3 2 蛋白質(zhì)可食性膜的成膜機理 蛋白質(zhì)分子間與分子內(nèi)具有很強的氫鍵 偶極作用 離子鍵 疏水相互作用 及二硫共價鍵 因而 蛋白質(zhì)具有剛硬 脆性的物理特性和較差的流動性 9 引 添 加適當(dāng)?shù)脑鏊軇┛山档偷鞍追肿訂柣蚍肿觾?nèi)相互作用 使蛋白膜變得柔軟 有光 澤和富有彈性 舛1 增塑劑沸點較高 能與蛋白多聚體較好地相互融合在一起 在成膜液中有較 好的溶解性 9 5 大部分多元醇如甘油 山梨醇 甘露糖醇 乙二醇 聚乙二醇等 在小麥蛋白體系中都有增塑作用 雙親性物質(zhì)如乙二醇單酯 單甘酯 硬脂酸蔗 糖酯等增塑效果較差 9 6 1 c h e r i a n 9 7 等研究表明 甘油在蛋白膜起到優(yōu)異的增塑作 用 對于實際應(yīng)用中的可食膜 甘油的加入能使透水率有較大的提高 對膜的應(yīng) 用不利 羅建鋒等 9 4 j 以甘油 乙二醇 聚乙二醇4 0 0 和山梨醇為增塑劑制備可食 性小麥蛋白膜 發(fā)現(xiàn)甘油在改善小麥蛋白膜性能方面具有有較好效果 山梨醇可 提高膜的拉伸強度 但增塑效果不明顯 浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 緒論 天然蛋白質(zhì)靠分子中的氫鍵 離子鍵和疏水相互作用 偶級相互作用 二硫 鍵來維持其穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子在溶液中呈卷曲的緊密結(jié)構(gòu) 有些甚至呈球形 表面被水化膜包圍 具有相對穩(wěn)定性 通過不同方法處理 4 9 稅 會破壞蛋白質(zhì)間 相互作用 使蛋白質(zhì)亞基解離 分子變性 伸展 內(nèi)部疏水基團 巰基暴露出來 同時使分子內(nèi)一些二硫鍵斷裂 并通過新的二硫鍵而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在合適條件 下 可得到具有一定強度和阻隔性的膜 5 3 1 可見 蛋白質(zhì)的適度變性是形成膜的 先決條件 而強化分子間作用力 使其形成更致密均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 可改善膜的 性能 5 4 硼 在膜中 蛋白質(zhì)分子間通過二硫鍵 疏水鍵和氫鍵結(jié)合在一起 溶解在水中 時 蛋白質(zhì)疏水基團在其內(nèi)部 遠(yuǎn)離水 加熱使蛋白三維構(gòu)象發(fā)生變化 疏水基 團暴露出來 在空氣一水界面中 蛋白質(zhì)疏水基團伸向空中 親水基團則保留在水 中 從而在水平面形成定向排列蛋白質(zhì)層 m a c r i l c h i 指出 界面處濃度超過一定 值后 蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚 從二維單分子層變成了三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5 由5 8 1 1 3 3 蛋白質(zhì)可食性膜的性能指標(biāo) 1 3 3 1 堡叢絲生壁叢絲 蛋白質(zhì)對水有較高的親和性 通常 蛋白質(zhì)分子表面覆蓋著一層鍵合水 約 2 3 個水分子 蛋白質(zhì)殘基 為蛋白質(zhì)內(nèi)在組成部分 在高濕度情況下 鍵合水 層外側(cè)還包裹著自由水 蛋白質(zhì)的吸水與保水性對于確定材料的加工條件與使用 環(huán)境極為重要 與水接觸后 蛋白顆粒會發(fā)生溶脹 蛋白質(zhì)與水的作用能越大 肽鏈平均分 子量越大 則溶脹程度越大 溶脹后 蛋白質(zhì)粘度增大 沉降率減小 持水性能 提高 若蛋白質(zhì)濃度足夠高 溶脹后可自發(fā)凝膠 蛋白質(zhì)變性有利于提高其持水 性 1 3 3 2 透氣爛與 水基氣壅透攔趔2 透氣性是衡量包裝膜的重要指標(biāo) 對氧氣的透性低能延緩食品氧化變質(zhì) 對 氮氣和二氧化碳的透性低則有利于充氣包裝 5 9 擊1 1 蛋白膜具有較好的二氧化碳阻 隔性能 不同蛋白膜的透氣性差異較大 由于蛋白質(zhì)的親水性 蛋白膜對水蒸氣的屏障作用較差 w v p 值將直接影響 包裝產(chǎn)品的質(zhì)量 w v p 值越低 膜防腐效果越好 6 2 刪 浙江大學(xué)碩士