本发明属于生物制膜技术领域，具体涉及一种可食性酶改性山药黏液蛋白膜的制备方法。
背景技术：
塑料包装难以降解，给环境带来了严重的白色污染问题，可食性包装材料应运而生。可食用膜是一种以天然高分子聚合物(蛋白质、多糖、脂类等)为原料，在添加增塑剂的情况下，通过分子间作用力形成的具有一定机械强度和阻隔能力的膜。
蛋白膜普遍存在机械性能和阻水能力差的问题。有文献报道通过蛋清蛋黄复配，以期改善蛋白膜的机械性能和阻水能力，但是效果并不理想；另外近年来有研宄报道通过蛋清蛋白与木糖美拉德反应对蛋清蛋白进行糖基化改性，用其反应产物做膜，但其伸长率最大在30％左右，且抗拉强度也仅有2mpa左右，并没有太大的改善。
山药最大的特点是含大量的粘蛋白，这是一种多糖蛋白质的混合物，对人体有特殊的保健作用，能防止脂肪沉积在心血管上，保持血管的弹性，阻止动脉粥样硬化的过早发生。山药中的皂甙可以调节血压、降血糖、降血脂、抑制肿瘤。同时也有利于胃部的保护，粘液所特有的粘稠质地可以对胃壁形成一层保护，减轻胃黏膜的压力。目前来看，对于山药黏液蛋白膜的研究还比较少。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种可食性酶改性山药黏液蛋白膜的制备方法。本发明方法以山药黏液蛋白与琥珀酰化谷蛋白按照一定比例混合，并用转谷氨酰胺酶进行交联反应从而制备膜溶液。
为实现其目的，本发明提供一种可食性山药黏液蛋白膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制质量分数5～20％的山药黏液蛋白溶液并充分搅拌，按体积比3～15％加入甘油进行混合，并按质量比0.5～3％加入琥珀酰化谷蛋白混匀；
(2)加入转谷氨酰胺酶，其添加量为10u/g蛋白～50u/g蛋白，在35～60℃的条件下加热1～3h，反应完成后灭酶活；
(3)冷却后离心，之后取上清进行过滤以除去气泡；
(4)将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，进行干燥，干燥后放入相对湿度45～65％的环境中平衡，平衡后撕膜。
优选地，步骤(1)所述山药黏液蛋白溶液的浓度为8～12％。
优选地，步骤(1)所述甘油的添加量为5～10％。
优选地，步骤(1)所述琥珀酰化谷蛋白的制备方法是配制8～15％的谷蛋白，调节ph在7～8.5之间，使谷蛋白完全溶解，缓慢加入琥珀酸酐，琥珀酸酐添加量为谷蛋白的8～20％，调节ph维持在7～8.5，45～55℃反应20～40min，反应结束之后进行冷冻干燥即得。
优选地，步骤(2)所述转谷氨酰胺酶的添加量为20～30u/g蛋白，所述加热的条件为45～55℃水浴加热1.5～2.5h。
优选地，步骤(2)所述灭酶条件是65～90℃条件下加热3～8min。
优选地，步骤(3)所述离心是在5000～10000rpm条件下离心10～30min。
优选地，步骤⑷是取10～50ml过滤后的膜溶液倒入直径10～30cm的圆底平置容器中，在50～85℃烘箱中干燥2～5h，平衡10～16h。
所述方法制备得到的可食性山药黏液蛋白膜，在食品包装中的应用。
本发明有益效果：
(1)本发明对山药黏液中的蛋白进行利用，制备出的蛋白膜，性质稳定均匀，安全可食用，可以代替食品包装中的塑料制品，如方便面调料包、糖果包装纸等，安全环保，给人们带来生活便利，降低商业成本，应用前景广阔。
(2)与普通蛋白膜相比，本发明制备得到的膜，其机械强度和阻水能力得到显著提升；其抗拉强度在8-15mpa左右，伸长率可达80％以上，水蒸气透过系数最低可达1.05gmm/h*m2·kpa；与其他蛋白膜相比，含有尿囊素有麻醉的作用，可以促进上皮生长起到消炎抑菌的效果。
(3)将山药黏液蛋白与琥珀酰化谷蛋白进行混合并用转谷氨酰胺酶进行交联反应，可以有效提高膜的机械性能。
(4)山药最大的特点是含大量的粘蛋白，这是一种多糖蛋白质的混合物，对人体有特殊的保健作用，能防止脂肪沉积在心血管上，保持血管的弹性，阻止动脉粥样硬化的过早发生。山药黏液中的皂甙可以调节血压、降血糖、降血脂、抑制肿瘤。同时也有利于胃部的保护，粘液所特有的粘稠质地可以对胃壁形成一层保护，减轻胃黏膜的压力，因此本发明具有较高的营养价值，同时山药黏液蛋白良好的凝胶性为黏液蛋白的成膜性提供了基础。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
本实施例提供一种可食性山药黏液蛋白膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)配制质量分数5％的山药黏液蛋白溶液并充分搅拌，按体积比3％加入甘油进行混合，并按质量比0.5％加入琥珀酰化谷蛋白混匀；
(2)转谷氨酰胺酶添加量为10u/g，在40℃的条件下加热1h，反应完成后灭酶；
(3)冷却后离心，之后取上清进行过滤以除去气泡；
(4)将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，进行干燥，干燥后放入相对湿度45％的环境中平衡，平衡后撕膜。
步骤(1)所述琥珀酰化谷蛋白的制备方法是配制8％的谷蛋白，调节ph在7之间，使谷蛋白完全溶解，缓慢加入琥珀酸酐，琥珀酸酐添加量为谷蛋白的8％，调节ph维持在7，45℃反应20min，反应结束之后进行冷冻干燥即得。
步骤(2)所述灭酶条件是65℃条件下加3min。
步骤(3)所述离心是在5000rpm条件下离心10min。
步骤(4)是取10ml过滤后的膜溶液倒入直径10cm的圆底平置容器中，在50℃烘箱中干燥2h，平衡10h。
实施例2
本实施例提供一种可食性山药黏液蛋白膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)配制质量分数10％的山药黏液蛋白溶液并充分搅拌，按体积比7％加入甘油进行混合，并按质量比1.5％加入琥珀酰化谷蛋白混匀；
(2)转谷氨酰胺酶添加量为25u/g蛋白，在55℃的条件下加热2h，反应完成后灭酶；
(3)冷却后离心，之后取上清进行过滤以除去气泡；
(4)将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，进行干燥，干燥后放入相对湿度55％的环境中平衡，平衡后撕膜。
步骤(1)所述琥珀酰化谷蛋白的制备方法是配制12％的谷蛋白，调节ph在7之间，使谷蛋白完全溶解，缓慢加入琥珀酸酐，琥珀酸酐添加量为谷蛋白的15％，调节ph维持在8.5，50℃反应30min，反应结束之后进行冷冻干燥即得。
步骤(2)所述灭酶条件是75℃条件下加5min。
步骤(3)所述离心是在8000rpm条件下离心20min。
步骤⑷是取30ml过滤后的膜溶液倒入直径20cm的圆底平置容器中，在65℃烘箱中干燥3h，平衡14h。
实施例3
本实施例提供一种可食性山药黏液蛋白膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)配制质量分数20％的山药黏液蛋白溶液并充分搅拌，按体积比15％加入甘油进行混合，并按质量比3％加入琥珀酰化谷蛋白混匀；
(2)转谷氨酰胺酶添加量为50u/g蛋白，在60℃的条件下加热3h，反应完成后灭酶；
(3)冷却后离心，之后取上清进行过滤以除去气泡；
(4)将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，进行干燥，干燥后放入相对湿度65％的环境中平衡，平衡后撕膜。
步骤(1)所述琥珀酰化谷蛋白的制备方法是配制15％的谷蛋白，调节ph8.5之间，使谷蛋白完全溶解，缓慢加入琥珀酸酐，琥珀酸酐添加量为谷蛋白的20％，调节ph维持8.5，55℃反应40min，反应结束之后进行冷冻干燥即得。
步骤(2)所述灭酶条件是90℃条件下加8min。
步骤(3)所述离心是在10000rpm条件下离心30min。
优选地，步骤⑷是取50ml过滤后的膜溶液倒入直径30cm的圆底平置容器中，在85℃烘箱中干燥5h，平衡16h。
对照例1：普通蛋清蛋白膜的制备
配制7％浓度的蛋清蛋白溶液于振荡器上充分搅拌溶解，加入3％的甘油并混匀，调节ph至11.5左右，水浴循环加热1.5h，加热完成后离心并过滤出去不溶物和气泡，每个平板倒入10ml膜溶液，将其置于60℃烘箱中干燥3h，干燥后放入相对湿度为70％的环境中平衡24h揭膜备用。
对照例2：蛋清蛋白膜的制备
配制7％(w/w)的蛋清蛋白溶液并充分搅拌，加入3％甘油进行混合，转谷氨酰胺酶添加量为15u/g蛋白，在50c的条件下水浴加热3h，反应完成后在85c条件下灭酶3min，冷却后在5000rpm的转速下进行高速离心15min，之后取上清进行过滤以便除去气泡。将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，在烘箱中干燥，干燥后放入相对湿度70％的环境中平衡，平衡后撕膜。
对照例3：蛋清蛋白膜的制备
配制20％(w/w)的蛋清蛋白溶液并充分搅拌，加入3％甘油进行混合，并加入2％(w/w)琥珀酰化谷蛋白混匀，转谷氨酰胺酶添加量为15u/g蛋白，在50℃的条件下水浴加热3h，反应完成后在85℃条件下灭酶3min，冷却后在5000rpm的转速下进行高速离心15min，之后取上清进行过滤以便除去气泡。将过滤后的膜溶液倒入平置容器中，在烘箱中干燥，干燥后放入相对湿度70％的环境中平衡，平衡后撕膜。
检测了按照实施例1-3以及对照例1-3的方法得到的膜的机械强度和阻水能力，结果如表1所示。
表1
抗拉强度、断裂伸长率以及透湿性系数是考量可食用膜性能的重要指标，抗拉强度及断裂伸长率越大，表示膜的机械性能越强，透湿性系数越小，表示膜的阻湿性能越好。由表1可知，按照本发明的方法制备的膜，机械性能和阻湿性能都较好，明显优于对照组。对照组1和3阻湿性能较差，不利于食品包装中的使用；对照组2的各性能指标均没有明显优势，并没有成膜。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。