专利名称：一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种食品包装材料及其制备方法，具体地说，是一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜及其制备方法。
背景技术：
塑料及其衍生物等合成材料的应用对食品保藏非常有效，但它们也引起了严重的环境问题，造成资源浪费和环境污染。欧盟委员会于2002年立法以减少包装废弃物对环境的影响，我国也于2008年6月开始实行了 “限塑令”。由于可食性膜是可食用可降解的，所以能有效地减少对环境的污染和资源的浪费。因此，近年来，发展可降解可食用的包装膜， 成为食品工业最有前景的技术之一，引起了人们极大的关注。可食性膜可作为单独的食品包装，或者作为内包装运用在许多产品中，以控制水分转移、气体交换或者氧化进程。使用可食性膜的一个主要优点是可以在聚合物基质中加入几种活性成分，从而加强食品的安全性甚至营养和感官品质。现阶段制备的可食性膜机械性能较差，与普通塑料薄膜相比较，透光率也很低，没有光泽，只有少数种类的膜能应用到食品中，如糯米纸等。目前大部分研究者主要研究的是多糖和蛋白复合或与脂类复合制备的膜。中国专利文献CN 101811596B，
公开日2010年8 月25日，发明名称为一种可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法，该发明是以海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶为主要成膜材料，以疏水剂、阻氧剂乳清蛋白、增塑剂甘油为辅助成分，配置成总混合溶液，经微波交联和涂布成膜制得可食性多糖-蛋白复合包装膜，该发明在一定程度上克服了单膜机械性能不足的特点，但是多糖类的高分子亲水性比较强，以这些材料制备而成的可食性膜，气体和水蒸气阻隔性能都比较差。因此，亟需一种机械性能强、透光率高、气体阻隔性好、感官性能好且热封性能好的可食性膜，以用于替代或部分替代塑料膜。目前，关于使用乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠这两种复合蛋白制成的可食性膜还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种机械性能强、透光率高、气体阻隔性好且热封性能好的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜。本发明的再一目的是，提供一种制备乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是
本发明的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜是在添加增塑剂的情况下将乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液混合而制成的，所述乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液的重量比为1:1。所述乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为2%_7%，所述酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为2%_7%，所述增塑剂重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为 30%-55%。优选的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜是乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为5%，酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为2%，增塑剂重量与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为50%。所述增塑剂为甘油。为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是
一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤
(1)称取乳清分离蛋白，加入去离子水，搅拌使粉末完全分散后，将溶液置于80-90°C水浴锅中加热20-40min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为2%_7% ；
(2)称取酪蛋白酸钠粉末，加入去离子水，搅拌使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为2%-7% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液按体积比1:1 的比例混合后，加入增塑剂混合均勻，得到成膜溶液，其中，增塑剂重量，与成膜溶液中乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为30%-55% ；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵排气后倒平板，再于恒温鼓风干燥箱中烘干。所述的水浴锅加热温度是85°C。所述的水浴锅加热时间是30min。所述的恒温鼓风干燥箱的成膜温度是40-60°C。所述的成膜时间为3. 5-4. ^！。本发明优点在于
1、本发明的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜具备良好的机械性能，透光率很高，雾度低，气体和水蒸气的阻隔性能比常见的可食性膜好；在常温下水溶性比其他学者所制备的膜要低，当温度升高，膜能慢慢完全溶解于水中；热封性能良好；
2、本发明的复合可食性膜安全卫生、易于储藏；
3、本发明的复合可食性膜具备良好的营养功能，且是一种无废弃物的资源型包装材料，可使资源得到最大限度的利用，具备环保特征，有远大的市场前景。
附图1是本发明的复合可食性膜包装植物油图。附图2是本发明的复合可食性膜包装牛肉经微波加热图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(一)
(1)称取2g乳清分离蛋白，加入98g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于80°C水浴锅中加热40min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为1 ；
(2)称取3g酪蛋白酸钠粉末，加入97g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为3% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后， 加入2g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为40%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于65°C恒温鼓风干燥箱中干燥4h。实施例2
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(二)
(1)称取3g乳清分离蛋白，加入97g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于85°C水浴锅中加热20min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为3%;
(2)称取5g酪蛋白酸钠粉末，加入95g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为5% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后，加入4. 4g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为55%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于60°C恒温鼓风干燥箱中干燥3. 5h。实施例3
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(三)
(1)称取4g乳清分离蛋白，加入96g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于80°C水浴锅中加热30min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为4%;
(2)称取7g酪蛋白酸钠粉末，加入93g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为7% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后，加入3. 85g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为35%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于55°C恒温鼓风干燥箱中干燥4.证。实施例4
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(四)
(1)称取5g乳清分离蛋白，加入95g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于90°C水浴锅中加热20min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为5%;
(2)称取2g酪蛋白酸钠粉末，加入98g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为1 ；(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后，加入3. 5g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为50%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于50°C恒温鼓风干燥箱中干燥4h。实施例5
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(五)
(1)称取6g乳清分离蛋白，加入94g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于85°C水浴锅中加热30min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为6%;
(2)称取4g酪蛋白酸钠粉末，加入96g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为4% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后， 加入3g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为30%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于45°C恒温鼓风干燥箱中干燥4.池。实施例6
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备(六)
(1)称取7g乳清分离蛋白，加入93g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散后，将溶液置于85°C水浴锅中加热20min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为7%;
(2)称取6g酪蛋白酸钠粉末，加入94g去离子水，磁力搅拌器以600rpm，搅拌池使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液重量百分比浓度为6% ；
(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液全部混合后，加入5. 85g甘油(即甘油重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为45%)混合均勻，得到成膜溶液；
(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵0.OlMpa排气后倒平板，再于40°C恒温鼓风干燥箱中干燥3.他。实施例7
乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的性能测定试验
将实施例1-6制备的复合可食性膜从平板中揭下来，放在温度为23°C，相对湿度为50% 的恒温恒湿箱中平衡4 后，按照下述方法，测定实施例1-6制备的复合可食性膜的膜厚度、抗张强度、伸长率、透光率、雾度、水溶性、透气率和水蒸气透过率。具体测定方法如下 膜厚度的测定
在膜上任意选择5个点(中间1个点，周围4个点)，用电子数显螺旋测微仪进行测试， 取其平均值。厚度值用于机械性能、透气性、透湿性等性能测试的计算。机械性能(抗张强度和伸长率)测试
将膜剪切成15mmX 120mm长条状，通过电脑测控抗张试验机测试抗张强度和伸长率，根据机械性能测定标准ASTM-09，设定夹距50mm，速度500mm/min。抗张强度由TS=F/S计算得到，其中，TS为抗拉强度(MPa) ；F为试样断裂时承受的最大张力(N) ；S为试样横截面积 (m2)0透光率和雾度测定
膜的透光率和雾度通过WGT-S透光率/雾度测度仪进行测定。测试方法根据透光率和雾度测定标准ASTM-D1003，将膜裁剪成与夹样器一般大小，将薄膜夹于磁性夹具之间稍加拉平，使薄膜一面贴紧积分球，装置于样品台上测试。每个样品测试3次，取平均值。水溶性测试
将薄膜切成30mmX30mm大小的块状，于105°C干燥Mh，称量得wl，将样品置于25°C， IOOml蒸馏水烧杯中并不断搅拌Mh，取出，用滤纸擦去多余的水分，再次干燥至恒重后称重得w2，计算。每个样品平行3次，取平均值。水溶性(％) =(Wl-W)/wl X 100% 透气性测试
膜的透气性通过BTY-Bl透气性测试仪进行测试。用取样器将薄膜裁成直径为85mm的圆片，气体输出压力为0. 5MPa，测试温度为23°C。水蒸气透过率测试
采用PERMATRAN-W1/5透湿仪，根据薄膜透湿性测试的标准方法ASTM E398，测试薄膜两侧相对湿度分别为10%/40%、10%/50%、10%/60%、10%/70%的水蒸气透过率。首先采用100% 相对湿度校正，温度37. 8°C，测试模式continuous，然后测定水蒸气透过率。需要说明的是，由于材料的亲水性，导致膜两侧相对湿度为10%/100%的条件难以实现，因此不进行该条件下的测定。测定结果表1和表2所示。表 权利要求
1.一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜，其特征在于，所述的可食性膜是在添加增塑剂的情况下将乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液混合而制成的，所述乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液的重量比为1:1。
2.根据权利要求1的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜，其特征在于，所述乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为2%-7%，所述酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为 2%-7%，所述增塑剂重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为30%-55%。
3.根据权利要求1或2的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜，其特征在于，所述的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为5%，所述酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为 2%，所述增塑剂重量，与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为50%。
4.根据权利要求1-3任一所述的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜，其特征在于，所述增塑剂为甘油。
5.一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤(1)称取乳清分离蛋白，加入去离子水，搅拌使粉末完全分散后，将溶液置于80-90°C水浴锅中加热20-40min使蛋白变性，制得的乳清分离蛋白溶液的重量百分比浓度为2%_7% ；(2)称取酪蛋白酸钠粉末，加入去离子水，搅拌使粉末完全分散，制得的酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度为2%-7% ；(3)将步骤(1)中的乳清分离蛋白溶液和步骤(2)中的酪蛋白酸钠溶液按重量比1:1 的比例混合后，加入增塑剂混合均勻，得到成膜溶液，其中，增塑剂重量，与成膜溶液中乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为30%-55% ；(4)将步骤(3)的成膜溶液用真空泵排气后倒平板，再于恒温鼓风干燥箱中干燥成膜。
6.根据权利要求5的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，所述的水浴锅加热温度是85 °C。
7.根据权利要求5的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，所述的水浴锅加热时间是30min。
8.根据权利要求5的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，所述的恒温鼓风干燥箱的成膜温度是40-60°C。
9.根据权利要求5的乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜的制备方法，其特征在于，所述的成膜时间为3. 5-4h。
全文摘要
本发明涉及一种乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠复合可食性膜及其制备方法。该可食性膜是在添加增塑剂的情况下将乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液混合而制成的，其中，乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液的重量比为1:1。所述乳清分离蛋白溶液和酪蛋白酸钠溶液的重量百分比浓度均为2%-7%，增塑剂重量与乳清分离蛋白和酪蛋白酸钠重量之和的百分比为30%-55%。该膜机械性能强、透光率高、气体阻隔性好且热封性能好，可用于替代或部分替代塑料膜，应用前景广阔。
文档编号C08K5/053GK102391653SQ20111026936
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者陈桂云, 雷桥 申请人:上海海洋大学