一种高弹性可食蛋白膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及蛋白膜加工技术领域，具体涉及一种高弹性可食蛋白膜及其制备方法。


背景技术：

2.可食用膜是在保证食品风味、品质和安全的前提下，选择人体可消化吸收的生物大分子物质及其衍生物作为主要基质，辅以可食性改良剂，通过不同分子间相互作用而形成的具有一定屏障作用的多孔网络结构的薄膜，其中蛋白膜是一种环保绿色的可食用膜，一般可用于替代塑料包装材料，特别是对于食品领域，可食用蛋白膜的研发能够有效降低环境污染的同时提升食品安全，同时便于食用。
3.目前对蛋白质类可食用膜的研究主要集中在玉米醇溶蛋白、大豆分离蛋白、小麦面筋蛋白、乳清蛋白、花生蛋白以及明胶等。由于蛋白质在溶液中比较稳定，且容易发生交联作用，特别是二硫键的产生，使得蛋白膜具有良好的机械性能和阻隔性能。
4.现有玉米醇溶蛋白膜具有良好的热封性能且对水蒸气和挥发性物质具有很好的阻碍性能，然而其质地较脆；大豆分离蛋白膜营养丰富，且阻油性和阻氧性较好，但是其拉伸强度较差；小麦面筋蛋白膜含有30％～40％的麦谷蛋白，因而具有良好的热封性和延伸性，但是其水溶性较差；明胶可食用膜几乎含有所有的必需氨基酸，但是其阻水性能和机械性能较差。
5.所以单一蛋白膜在实际使用过程中总会存在或多或少的问题，为了保证可食用膜的阻隔性同时进一步提升蛋白膜的弹性，需要设计一种复合蛋白膜来加以应用。


技术实现要素：

6.针对现有技术不足，本发明提供一种高弹性可食蛋白膜及其制备方法，有效保证蛋白膜的绿色可食用性，同时提升蛋白膜的力学性能，进一步增强蛋白膜的弹性，提升其经济效益。
7.为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
8.一种高弹性可食蛋白膜，所述高弹性可食蛋白膜由以下原料制成：小麦面筋蛋白6-8份、玉米醇溶蛋白10-12份、牛乳蛋白1-3份、α-氨基膦酸酯0.2-0.6份、多聚磷酸钠0.3-0.5份、壳聚糖0.8-1.2份、没食子酸0.2-0.5、改性玉米淀粉1.4-1.6份、增塑剂1-2份、成膜剂0.8-1.2份、纯水120-150份。
9.优选的，所述改性玉米淀粉的制备方法包括以下步骤：
10.①
将玉米淀粉加入温水中，在60℃温度下水浴搅拌30-45min，得预处理淀粉溶液；
11.②
将上述预处理淀粉溶液采用超声震荡处理5-8min，得均质淀粉溶液；
12.③
将上述均质淀粉溶液继续加热至80℃，恒温处理20-30min，后取出冻干粉碎，得改性玉米淀粉。
13.优选的，所述
②
中超声震荡处理的频率为20khz，处理温度为60℃。
14.优选的，所述增塑剂为甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、山梨醇、葡萄糖、棕榈酸中的任意一种或多种。
15.优选的，所述成膜剂为赖氨酸、谷氨酰胺转氨酶或大豆分离蛋白提取物中的任意一种。
16.所述高弹性可食蛋白膜的制备方法包括以下步骤：
17.(1)蛋白预处理：将玉米醇溶蛋白混合牛乳蛋白溶于80％的乙醇-水溶剂中，并将溶液ph调节至6.0，将α-氨基膦酸酯、多聚磷酸钠加入溶液中，搅拌处理1-2h，再调节ph至中性，后冻干，得改性复合蛋白备用；
18.(2)蛋白超声处理：将小麦面筋蛋白加入1/3的纯水中，再加入没食子酸混合搅拌均匀后，进行扫频脉冲超声处理，得蛋白混合液备用；
19.(3)原料预混合：将壳聚糖、改性玉米淀粉混合加入剩余的纯水中，水浴45℃保温搅拌均匀，后再加入改性复合蛋白和蛋白混合液继续搅拌均匀，得预混液备用；
20.(4)成膜液制备：将上述预混液于60℃水浴温度下加入增塑剂和成膜剂，继续搅拌混合1.5-2h后脱泡，得成膜液备用；
21.(5)成膜处理：将成膜液涂覆在预热的钢带上，后干燥揭膜，得高弹性可食蛋白膜。
22.优选的，所述步骤(1)中玉米醇溶蛋白混合牛乳蛋白与80％的乙醇-水溶剂的料液比为0.2∶100。
23.优选的，所述步骤(2)中扫频脉冲超声处理的超声频率为28khz、功率密度为100w/l、扫频周期为100ms、扫频振幅
±
0.5khz且脉冲占空比为77％，处理时间为5min。
24.优选的，所述步骤(3)中搅拌的转速为120-180r/min，壳聚糖、改性玉米淀粉混合加入纯水搅拌的时间为20-30min，再加入改性复合蛋白和蛋白混合液继续搅拌的时间为40-50min。
25.优选的，所述步骤(5)中钢带的预热温度为45-50℃。
26.本发明提供一种高弹性可食蛋白膜及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
27.(1)本发明采用小麦面筋蛋白、玉米醇溶蛋白、牛乳蛋白这三种蛋白成分，联合壳聚糖和改性玉米淀粉共同制备复合的可食用蛋白膜，在有效保证蛋白膜阻隔性能的同时，进一步提升蛋白膜的机械性能，增强蛋白膜的使用效果。
28.(2)本发明采用α-氨基膦酸酯、多聚磷酸钠对米醇溶蛋白和牛乳蛋白进行磷酸改性处理，同时采用没食子酸对小麦面筋蛋白进行个超声改性，后续进行混合，提升个蛋白间成膜时的教练型，同时有效提升蛋白膜的弹性，便于将此蛋白膜应用于食品包装和肠衣的制作，提升食用的口感，增加市场价值。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1：
31.可食蛋白膜的制备：
32.(1)将11g玉米醇溶蛋白混合2g牛乳蛋白溶于6500ml的80％乙醇-水溶剂中，并将溶液ph调节至6.0，将0.4gα-氨基膦酸酯、0.4g多聚磷酸钠加入溶液中，搅拌处理1.5h，再调节ph至中性，后冻干，得改性复合蛋白备用；
33.(2)将7g小麦面筋蛋白加入50ml的纯水中，再加入0.4g没食子酸混合搅拌均匀后，采用扫频脉冲超声装置，调节超声频率为28khz、功率密度为100w/l、扫频周期为100ms、扫频振幅
±
0.5khz且脉冲占空比为77％，进行扫频脉冲超声处理5min，得蛋白混合液备用；
34.(3)将玉米淀粉加入60℃温水中，在水浴60℃温度下搅拌40min，后在60℃温度和20khz的频率下超声震荡处理7min，后继续较热至80℃，保温处理25min，在冻干，得改性玉米淀粉；
35.(4)将1g壳聚糖、1.5g上述改性玉米淀粉混合加入100ml的纯水中，水浴45℃保温，并以150r/min的转速搅拌25min，再加入上述全部的改性复合蛋白和蛋白混合液继续以150r/min的转速搅拌45min，得混合液；
36.(5)将上述预混液于60℃水浴温度下加入1.5g聚乙二醇和1g谷氨酰胺转氨酶，继续搅拌混合1.5h后脱泡，得成膜液备用；
37.(6)将成膜液涂覆在45℃预热的钢带上，恒温45℃干燥后风刀揭膜，得高弹性可食蛋白膜。
38.对比例1：
39.根据上述实施例1所述的制备工艺，按照下表1对各材料进行选择性添加设立实验组1-5，其余制备方法与实施例1相同：
40.表1
[0041][0042]
其中，
“‑”
代表未添加，“√”代表添加，且实验组5采用普通玉米淀粉替代改性玉米淀粉。
[0043]
对比例2：
[0044]
可食蛋白膜的制备：
[0045]
步骤(1)-(5)与实施例1相同；
[0046]
(6)将成膜液涂覆在室温的钢带上，恒温45℃干燥后风刀揭膜，得高弹性可食蛋白膜。
[0047]
检测：
[0048]
对上述实施例1和对比例1中实验组1-5以及对比例2中的蛋白膜防止48h稳定后进行检测：
[0049]
1、水蒸气透过率检测：按照gb/t 16928中的检测方法，分别取实施例1、实验组1-5、对比例2制得的蛋白膜(膜厚度均在0.40-0.45mm范围内)，每组取设置三个实验，按照温度在23
±
1℃，相对湿度49
±
3％的条件进行检测；
[0050]
氧气透过检测：按照gb/t 19789中的检测方法，对各组蛋白膜进行氧气透过率检测；
[0051]
具体检测结果如下表2所示：
[0052]
表2
[0053]
组别水蒸气透过率〔kg/(m2·s·
pa)〕氧通透率〔m3/(m2·s·
pa)〕实施例10.54
×
10-12
1.36
×
10-18
实验组10.63
×
10-12
1.24
×
10-18
实验组20.57
×
10-12
1.32
×
10-18
实验组30.71
×
10-12
0.99
×
10-18
实验组40.59
×
10-12
1.28
×
10-18
实验组50.62
×
10-12
0.89
×
10-18
对比例20.55
×
10-12
1.33
×
10-18
[0054]
由上表可知，实施例1所制得的蛋白膜具有较低的透水性和较高的透气性，即牛乳蛋白、α-氨基膦酸酯、多聚磷酸钠、没食子酸、改性玉米淀粉的添加能够有效提升氧透过率和降低水蒸气透过率，综合提升蛋白膜的性能。
[0055]
2、拉伸强度和延伸率检测：测定面积为2.5cm
×
5cm，记录抗拉力和拉伸长度，用螺旋测微器测量膜的厚度d，按以下公式计算抗拉强度(p)和延伸率(eb)：
[0056]
p(mpa)＝(f
×g×
100)/(d
′×
2.5)；
[0057]
eb％＝2
×
d％
[0058]
式中f为抗拉力，g为重力加速度，d
′
为膜的平均厚度，d为拉伸长度；
[0059]
具体结果如下表3所示：
[0060]
表3
[0061]
组别拉伸强度(mpa)延伸率(％)实施例117.9259.8实验组116.4151.6实验组217.6253.2实验组316.5948.3实验组417.3252.9实验组511.9842.7对比例215.6759.2
[0062]
由上表可知，实施例1所制得的蛋白膜具有良好机械性能。
[0063]
3、恢复性检测：将上述各组膜检测长度即为l1，并采用拉伸仪器拉升至延伸至原长度的130％，5min后取消拉伸，后静置2h，测量膜长为l2检测各组膜的变形率，且变形率的计算公式如下：
[0064]
变形率％＝(l
2-l1)/l1×
100％；
[0065]
具体结果如下表4所示：
[0066]
表4
[0067][0068]
由上表可知，本技术实施例1所制得的蛋白膜具有良好的回弹性和抗变形性。
[0069]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0070]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种高弹性可食蛋白膜，其特征在于，所述高弹性可食蛋白膜由以下原料制成：小麦面筋蛋白6-8份、玉米醇溶蛋白10-12份、牛乳蛋白1-3份、α-氨基膦酸酯0.2-0.6份、多聚磷酸钠0.3-0.5份、壳聚糖0.8-1.2份、没食子酸0.2-0.5、改性玉米淀粉1.4-1.6份、增塑剂1-2份、成膜剂0.8-1.2份、纯水120-150份。2.根据权利要求1所述的一种高弹性可食蛋白膜，其特征在于：所述改性玉米淀粉的制备方法包括以下步骤：
①
将玉米淀粉加入温水中，在60℃温度下水浴搅拌30-45min，得预处理淀粉溶液；
②
将上述预处理淀粉溶液采用超声震荡处理5-8min，得均质淀粉溶液；
③
将上述均质淀粉溶液继续加热至80℃，恒温处理20-30min，后取出冻干粉碎，得改性玉米淀粉。3.根据权利要求2所述的一种高弹性可食蛋白膜，其特征在于：所述
②
中超声震荡处理的频率为20khz，处理温度为60℃。4.根据权利要求1所述的一种高弹性可食蛋白膜，其特征在于：所述增塑剂为甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、山梨醇、葡萄糖、棕榈酸中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种高弹性可食蛋白膜，其特征在于：所述成膜剂为赖氨酸、谷氨酰胺转氨酶或大豆分离蛋白提取物中的任意一种。6.一种如权利要求1-5任意所述高弹性可食蛋白膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)蛋白预处理：将玉米醇溶蛋白混合牛乳蛋白溶于80％的乙醇-水溶剂中，并将溶液ph调节至6.0，将α-氨基膦酸酯、多聚磷酸钠加入溶液中，搅拌处理1-2h，再调节ph至中性，后冻干，得改性复合蛋白备用；(2)蛋白超声处理：将小麦面筋蛋白加入1/3的纯水中，再加入没食子酸混合搅拌均匀后，进行扫频脉冲超声处理，得蛋白混合液备用；(3)原料预混合：将壳聚糖、改性玉米淀粉混合加入剩余的纯水中，水浴45℃保温搅拌均匀，后再加入改性复合蛋白和蛋白混合液继续搅拌均匀，得预混液备用；(4)成膜液制备：将上述预混液于60℃水浴温度下加入增塑剂和成膜剂，继续搅拌混合1.5-2h后脱泡，得成膜液备用；(5)成膜处理：将成膜液涂覆在预热的钢带上，后干燥揭膜，得高弹性可食蛋白膜。7.根据权利要求6所述的一种高弹性可食蛋白膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中玉米醇溶蛋白混合牛乳蛋白与80％的乙醇-水溶剂的料液比为0.2∶100。8.根据权利要求6所述的一种高弹性可食蛋白膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中扫频脉冲超声处理的超声频率为28khz、功率密度为100w/l、扫频周期为100ms、扫频振幅
±
0.5khz且脉冲占空比为77％，处理时间为5min。9.根据权利要求6所述的一种高弹性可食蛋白膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中搅拌的转速为120-180r/min，壳聚糖、改性玉米淀粉混合加入纯水搅拌的时间为20-30min，再加入改性复合蛋白和蛋白混合液继续搅拌的时间为40-50min。10.根据权利要求6所述的一种高弹性可食蛋白膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中钢带的预热温度为45-50℃。

技术总结
本发明提供一种高弹性可食蛋白膜及其制备方法，涉及蛋白膜加工技术领域。所述高弹性可食蛋白由小麦面筋蛋白、玉米醇溶蛋白、牛乳蛋白、α-氨基膦酸酯、多聚磷酸钠、壳聚糖、没食子酸、改性玉米淀粉、增塑剂、成膜剂、纯水通过改性、超声、混合、涂覆等步骤制备得到。本发明克服了现有技术的不足，有效保证蛋白膜的绿色可食用性，同时提升蛋白膜的力学性能，进一步增强蛋白膜的弹性，提升其经济效益。提升其经济效益。


技术研发人员：阿古斯汀
受保护的技术使用者：维斯克凡科技（苏州）有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/25