本发明涉及食品包装
技术领域：
：，具体涉及一种可食性酰化菜籽蛋白膜的制备以及应用。
背景技术：
：：近些年来，食品塑料包装废弃物污染逐渐引起人们的重视，随着人们环保意识增强及对食品品质要求提高，可降解材料及可食性包装已成为食品加工和包装领域研究一大热点。可食性膜主要是以生物大分子物质为主要材料，添加可食性增塑剂，表面活性剂等辅剂，通过一定的加工技术，制备成具有一定力学性能和选择透过性的结构致密的薄膜。尽管可食性蛋白膜作为包装材料尚有许多性能仍不太完善；但由于其具有可生物降解性、可食性、营养性及其它良好性能(如阻油、阻水性)，已渐渐成为国内外研究热点。蛋白膜是可食性膜中很重要的一个组成部分，蛋白原料来源广泛，且种类众多。在我国，每年有超过1400吨的菜籽蛋白原料被浪费掉。油菜是我国第一大油料作物，榨油产量占我国油料总产量40％以上，年产高达3500万吨以上，其副产物菜籽饼粕年产量达1400万吨以上，而菜籽粕中蛋白含量达30～42％，极具开发价值。使用从油菜籽中分离到的菜籽蛋白制备蛋白膜有许多优点。第一，菜籽蛋白有很高的营养价值，没有限制性氨基酸，氨基酸的组成也非常合理，尤其是含有足够的碱性氨基酸(赖氨酸)和含硫氨基酸(蛋氨酸)，基本符合fao与wto的推荐模式。第二，中国油菜籽产量极高，油菜籽在中国也大多被用于菜籽油的提取，剩余的菜籽粕也多被用于饲料，而菜籽粕中包含着许多蛋白质，对菜籽粕的回收利用具有非常重要的经济学意义。技术实现要素：本发明的目的在于：提供一种可食性酰化菜籽蛋白膜的制备方法，能够有效利用菜籽粕中分离得到的菜籽蛋白，制备而成的蛋白膜具有较强的机械性能和阻水能力，表面致密、均匀、平滑，是可降解的生物材料，对环境友好，成本低，适合工业化大批量生产，并能最大程度利用废弃蛋白资源制备可食性酰化菜籽蛋白膜的方法。本发明的目的采用如下方法实现：一种制备可食性酰化菜籽蛋白膜的方法，包括如下步骤：(1)将菜籽粕采用索氏抽提法去掉油脂，并采用碱溶酸沉法提取菜籽蛋白，冷冻干燥即得菜籽蛋白；(2)在菜籽蛋白水溶液中，加入菜籽蛋白质量4-6％的丁二酸酐进行酰化反应，得到改性菜籽蛋白；(3)在改性菜籽蛋白溶液中添加增塑剂，采用流延法制备得到可食性酰化菜籽蛋白膜。在本发明中，所述增塑剂为甘油。在本发明中，所述改性菜籽蛋白溶液的浓度为35-45g/l，甘油的加入量为改性菜籽蛋白质量的15-25％。在本发明中，菜籽蛋白提取条件为：碱溶时ph为11.0-12.0，酸沉时ph为4.0-5.0。在本发明中，步骤(3)中在改性菜籽蛋白溶液中添加增塑剂后，在60-70℃条件下搅拌1-2h，得到成膜液。在本发明中，步骤(3)中所述流延法制备蛋白膜的方法如下：将成膜液倒入模具中成型，在25-30℃，湿度为55-65％条件下干燥20-30h，揭膜。本发明还提供一种采用上述方法制备的可食性菜籽酰化蛋白膜。本发明还提供一种采用上述方法制备的可食性菜籽酰化蛋白膜在食品工业中的应用。本发明的有益效果：(1)采用本发明方法制备的可食性酰化菜籽蛋白膜，具有较强的机械性能和阻水能力，颜色变浅变白，表面更致密、均匀和平滑，是可降解的生物材料，对环境友好。(2)本发明制备的蛋白膜，是直接以菜籽粕或者菜籽分离蛋白质为原料，通过适当改性，得到性能较好的可食性膜，可以变废为宝，充分利用资源，有利于环境保护。(3)本发明制备方法简单，原料来源广泛、生产工艺简单、成本低，充分提高菜籽粕的综合利用率，提高其附加值，具有广阔的市场前景。附图说明图1各蛋白膜的扫描电镜图，其中(a)是rpi膜表面的电镜图片：(b)是rpi膜横截面的电镜图片；(c)是5％酰化菜籽蛋白膜表面的电镜图片；(d)是5％酰化菜籽蛋白膜横截面的电镜图片。图2各蛋白膜的二级结构百分比图。具体实施方式本实验中使用的丁二酸酐购于麦克林公司，货号为108-30-5，产品编号为s817605；甘油购于麦克林公司，货号为56-81-5，产品编号为g810575。实施例1菜籽蛋白的酰化改性菜籽蛋白的酰化改性包括如下步骤：(1)菜籽粕的处理。将油菜籽使用脱壳机脱壳，用榨油机榨油去掉部分油脂，取菜籽粕用索氏抽提法去掉油脂，风干粉碎后过80-100目筛，得到粉碎后的菜籽粕。(2)菜籽蛋白的获得。按照每g粉碎后的菜籽粕中加入10ml水的比例，在粉碎后的菜籽粕中加入超纯水，用1m的naoh溶液调ph至11.0，室温搅拌1-2h同时保持ph为11.0，然后高速离心(8000g，20min)，收集上清液并用1m的盐酸调ph为4.5，静置2h后离心(8000g，20min)，弃去上清液，用无水乙醇洗涤沉淀2次，再用超纯水洗涤1次，冷冻干燥即得到菜籽蛋白。通过bca试剂盒检测采用上述方法提取的菜籽蛋白，发现蛋白的质量百分含量为85.34％。(3)菜籽蛋白的酰化改性。取步骤(2)所得菜籽蛋白，溶于去离子水(菜籽蛋白与去离子水的质量比为1:10)，调节溶液ph＝9.0，室温搅拌溶解，然后加入菜籽蛋白质量5％的丁二酸酐进行反应，对菜籽蛋白进行酰化。反应过程中，通过滴加1m的naoh溶液以保证ph为9.0。当丁二酸酐完全反应后，将产物装入透析袋中，放在水中进行透析以去除小分子物质，每隔1-2h换一次水，透析6-8h后，取透析袋内的酰化蛋白溶液冷冻干燥，得改性菜籽蛋白。实施例二制备可食性酰化菜籽蛋白膜采用实施例一中改性菜籽蛋白制备可食性酰化菜籽蛋白膜。具体方法如下：(1)以水为溶剂配置40g/l的改性菜籽蛋白溶液。在改性菜籽蛋白溶液中加入改性菜籽蛋白质量20％的甘油，置于水浴锅中，在60℃条件下使用磁力搅拌器(转速500r/min)充分搅拌2h，得到成膜液。将成膜液倒入聚四氟丙烯模具的凹槽(10cm×10cm×1mm)中成型，在27℃、相对湿度为55-65％的恒湿恒温干燥箱中干燥24h，揭膜。将该膜记为5％酰化菜籽蛋白膜。另外，按照5％酰化菜籽蛋白膜的制备方法，制备rpi膜，不同之处在于以40g/l的菜籽蛋白溶液替换改性菜籽蛋白溶液。(2)检测各复合膜的性能。1)采用五点法用卡尺测量薄膜的厚度(thickness)。采用塑料薄膜拉伸性能试验方法(gb/t1040.3-2006)，测定复合膜的抗拉强度(拉伸强度，ts)和断裂伸长率(e)。实验室质构仪(ta.xt2itextureanalyzer,stablemicrosystems,godalming,uk)，每次测试时控制探头间距为5cm，测试速率为1.5mm/s。采用国标《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法-杯式法》(gb1037-1988)测定复合膜的水蒸气透过系数(wvp)，以烧杯代替透湿杯，干燥剂采用无水硫酸铜。具体检测结果见表1。表1各蛋白膜的性能表1中厚度、拉伸强度、断裂伸长率和水蒸气透过系数的值均用平均值±标准偏差来表示，n＝5。用不同字母标记表示在统计学上具有显著性(p<0.05)。从表1可见，与rpi膜相比，5％酰化菜籽蛋白膜具有较强的机械性能和阻水能力。2)膜的光学性能检测，具体结果见表2。采用色度仪对其色度进行测定，读数以cie1976色度空间值l*(暗→亮:0→100)，a*(绿－→红+)，b*(蓝－→黄+)表示。总色差以δe表示。其中ls、as和bs为标准白板的值，分别为98.07、0.16和2.42。δe的计算方式如公式(1)所示：结果如表2所示。表2光学性能检测结果蛋白膜la*b*δerpi膜64.27±1.49a3.06±0.42a55.55±1.75b63.07±0.44b5％酰化菜籽蛋白膜72.18±1.42b3.32±0.89a40.11±2.12a45.87±0.39a表2中l、a*、b*和δe值均用平均值±标准偏差来表示，n＝3。用不同字母标记表示在统计学上具有显著性(p<0.05)。包装材料的色彩感官影响着被包装物的消费接受程度，因此蛋白膜颜色的修饰具有很重要的作用。由表2可知，对比标准白板，rpi膜的颜色总色差δe为63.07±0.44，而5％酰化菜籽蛋白膜的总色差降低为45.87±0.39，并且亮度l值从64.27±1.49增加到了72.18±1.42，由此得出5％的丁二酸酐能有效的改善菜籽蛋白的颜色，促使蛋白颜色变浅变白，有利于菜籽蛋白更进一步的利用。3)膜的表面疏水性检测。膜的表面疏水性通过测量水滴在蛋白膜上，停留数秒时间后测量的静态接触角来判断膜的疏水性。通过oca-20接触角分析仪(dataphysicsinstruments，gmbh，filderstadt，germany)估算膜的表面疏水性。测量结果显示rpi膜的接触角为77.66°，5％酰化菜籽蛋白膜的接触角为108.68°。可知，酰化有助于蛋白膜的疏水作用，利于蛋白膜的稳定性。4)膜的表观形貌检测。使用扫描电子显微镜(tm3000tabletopmicroscope,hitachi,japan)观察蛋白膜的表观形貌。具体结果见图1。由图1可知，未酰化的rpi膜表面粗糙，有颗粒感，而5％酰化菜籽蛋白膜表面更致密、均匀和平滑，且无大颗粒状异物。上述结果表明，酰化可以改善蛋白的结构，使蛋白结构更加致密、平滑，提高其机械性能和阻水性能。5)膜的二级结构检测。采用傅里叶变换红外检测蛋白膜的二级结构变化。使用二阶导数结合高斯曲线拟合法对数据进行处理，结果如图2。由图2可见，酰化后，蛋白中的β-折叠(β-sheet)显著增加，而α-螺旋(α-helix)，β-转角(β-turn)和不规则卷曲(randomcoil)显著降低，二级结构发生变化。蛋白质经过琥珀酰化修饰后，由于琥珀酰基的引入，其电荷、结构发生变化，从而引起性质改变。当前第1页12当前第1页12