专利名称：：一种乳清蛋白/明胶可食用复合膜及其制备方法
技术领域：
：本发明属于食品包装材料领域，特别涉及一种乳清蛋白/明胶可食用复合膜及其制备方法。
背景技术：
：包装是食品在加工与流通中必不可少的一部分，其主要功能在于产品保藏，同时在使用时也要为消费者提供方便。传统塑料包装材料价格低廉，加工方便、应用广泛，但容易产生有害气体和异味，并且无法被微生物降解、使用后只能当废弃物抛弃，造成"白色污染"，破坏了生态环境，影响到人类健康。随着近年来人们环保意识的不断增强，符合可持续发展原则的"绿色包装"材料替代产品受到青睐，相关安全、可降解包装材料的研究进展已有很多报道，其中可食用膜产品以其安全、无毒、环保、可食用且兼具营养性和风味性等特点而备受关注。可食用膜是一类以可食性物质(蛋白质、多糖和脂肪等)为原料，通过分子间相互作用所形成的具有多孔网络结构的薄膜。它容易被生物降解，无环境污染；具有阻隔性能，可防止食品组分间因水分和其它物质的迁移而导致的食品变质；可作为食品风味剂、甜味剂、营养强化剂、抗氧化剂、抗微生物制剂等的载体。已公开的可食用包装膜主要是以蛋白质、脂肪、多糖类或其混合物等可以食用的原料为基础加工制成的。中国专利CN101167536公开了一种以乳清蛋白为基质的可食用膜的制备方法，该申请是以WPC-80主要原料，通过添加增塑剂甘油而制备的。乳清分离蛋白(WPI)膜营养价值更高，成膜性更好，但是价格较高，可食用膜全部以乳清分离蛋白为原料成本高，在实际应用中受到限制；明胶(Gelatin)也是一种良好的成膜材料，形成的膜机械强度高、柔韧性好，具有独特的入口即化特性，并且来源广泛，价格便宜。明胶由动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解而获得，是一种来源丰富的天然高分子材料，具有亲水性强、成膜性好、侧链基团反应活性高、可形成胶冻且溶胶与凝胶之间存在着可逆转化、呈典型两性电介质特性等诸多优良的物理与化学性质。明胶的蛋白质中含有18种氨基酸，其中7种为人体所必需，是一种理想的蛋白源。乳清蛋白与明胶有很好的相容性，因此可以以任意比例复配，制备出一种机械性质可控、营养价值高并且价格低廉的可食用薄膜。通过对国内外专利文献、期刊杂志及其他公开发表的文献(如互联网)进行检索，本发明在国内外未见报道。
发明内容本发明提供了一种乳清蛋白/明胶可食用复合膜及其制备方法。—种乳清蛋白/明胶可食用复合膜，所述可食用复合膜是在添加增塑剂的情况下将乳清蛋白溶液和明胶溶液混合而制成的，其中，乳清蛋白与明胶的质量比为1-99:99-1。本发明的可食用复合膜具有良好的阻油、阻气性能。以乳清蛋白和明胶为主要原料制备的复合膜在一定范围内，通过复配比例的改变，可以制备机械性能可控的溶解性不3同的营养复合可食用膜，从而使其具有更广泛的用途，满足不同包装的需要。所述可食用复合膜的厚度为80110m。所述乳清蛋白溶液的质量百分比浓度为810%，明胶溶液的质量百分比浓度为810%。—种乳清蛋白/明胶可食用复合膜的制备方法，按照如下操作步骤进行(1)乳清蛋白溶液的制备称取乳清蛋白粉末，加入去离子水，搅拌使其充分溶解后，调节溶液pH值为79，809(TC加热2030min，冷却至室温，制得的乳清蛋白溶液的质量百分比浓度为810%;(2)明胶溶液的制备称取明胶粉末，加入去离子水，在室温下溶胀30min后于356(TC水浴中加热1530min使其充分溶解，将溶液调节到pH79，制得的明胶溶液的质量百分比浓度为810%;(3)将步骤(1)的乳清蛋白溶液和步骤(2)的明胶溶液混合，其中，乳清蛋白与明胶的质量比为1-99:99-1，然后向混合后的溶液中加入增塑剂，混合均匀并超声脱气，得到成膜液，其中，增塑剂与溶液中总蛋白的质量比为(0.3-0.5):l;所述总蛋白为乳清蛋白和明胶。(4)将成膜液加入到平底有机玻璃器皿中，其中，成膜液的用量为0.08-0.lg/cm2，在20-24°C，相对湿度为54-58%的条件下平衡至少48h，制得厚度为80110ym的可食用复合膜。所述增塑剂为甘油或山梨醇。所述乳清蛋白优选乳清分离蛋白(WPI)。所述明胶溶液和乳清蛋白溶液的的混合前的浓度和pH值最好一致。本发明的有益效果乳清分离蛋白价格昂贵，而明胶的加入使其膜的成本大幅下降，同时膜的其他物理化学性质基本无变化，由于两种蛋白具有极好的相容性，可以任意比例复配，制成的膜具有可控的机械强度。因此，本发明的复合膜为一种机械性质可控、营养价值高并且价格低廉的可食用薄膜。适用于不同领域的包装，比如可以用作方便面调料的包装；用于奶粉、豆奶粉、咖啡、茶叶等的包装；用于中成药的内包装；用于各种果品和牛肉干等。乳清蛋白/明胶复合可食用包装材料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，符合当代可持续发展原则和建设环境友好型社会的要求。图1为实施例1制备的复合膜在200-800nm的透光率。图2为实施例1制备的复合膜在200-320nm的透光率。图3为实施例2制备的复合膜在200-800nm的透光率。图4为实施例2制备的复合膜在200-320nm的透光率。具体实施例方式以下实施例中关于膜厚度、剌穿强度、剌穿变形、水蒸汽透过系数、含水量、溶解性以及透光率的测定方法如下(1)厚度的测定方法用数显千分尺测量厚度。(2)剌穿性能的测定方法使用TMS-Pro质构仪测定膜的剌穿强度(PS，N/mm)和剌穿变形(PD，mm)。剌穿强度按式(1)计算尸S=~^~(1)〖式中FP——最大剌穿力(N)L——膜样品的厚度(mm)(3)水蒸汽透过系数(WVP)的测定方法参照GB1037-88法，采用拟杯子法，并加以适当调整后测定。水蒸气透过系数按式(3)计算2，一、『XX式中，W——透湿杯的增重(g)X——膜的厚度(mm)A——膜外露面积(cm2)T——测量间隔时间(h)AP—膜两侧的水蒸气压差(kPa)(4)含水量和溶解性的测定方法称取质量为m。的膜放在105t:的烘箱中干燥24h，称重，计算干燥前后膜质量损失为Am。称取质量为mJ"O.lg)的已干燥的膜放入盛有40ml水的培养皿中，在22t:下溶解24h。之后将膜捞出，用滤纸吸干膜表面的水分，再在105t:的条件下干燥至恒重，称得质量为m2。AW2MC(%)=-x100%mo(3)，卜^——^xl00%附i(4)(5)透光率和透明度的测定方法采用紫外_可见分光光度法测定膜在OD2。。_OD8。。时的吸收值，得出透光率。实施例1(1)乳清分离蛋白溶液的制备称取乳清蛋白粉末，加入去离子水，搅拌2h使其充分溶解，调节pH至8，放入温度为8(TC的水浴锅中加热30min，冷却至室温，其中，WPI溶液的质量百分比浓度为10%。(2)明胶溶液的制备称取明胶粉末，加入去离子水，在室温下溶胀30min后于55t:水浴中加热15min使其充分溶解，冷却至室温，将溶液调节到pH8，配制的明胶溶液的质量百分比浓度为10%。(3)将上述两种溶液混合，其中，乳清分离蛋白与明胶的质量比见表l，然后加入甘油，其中，甘油的质量，与乳清分离蛋白和明胶的质量之和的比为0.4:l，在室温下搅拌使其充分混合均匀，超声脱气，得成膜液。(4)各吸取5g成膜液倒入自制有机玻璃皿(直径8cm)中，在恒温恒湿箱内(22°C，5RH=56%)干燥，平衡48h，成膜，膜厚度为100um左右。经过测试，各膜的指标如表1、图1和图2，其中，乳清分离蛋白用W表示，明胶用G表示。表1膜的厚度、机械性能、含水量、溶解性和水蒸气透过率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>低；而随着明胶含量的增加，膜的剌穿变形、溶解性和水蒸气透过率提高，含水量降低。因此可以通过复配比例的改变来改变膜的强度、柔韧性、阻湿性和溶解性等，进而满足实际包装中不同的用途。图1为200800nm范围内上述复合膜的透光率。在300800nm范围内，各种复合膜的透光率基本相同，没有显著差异；在200300nm近紫外区内，如图2所示，各复合膜的透光率略有不同，当质量比为1W:99G时，膜的透光率高于其他复合膜；说明只要存在一定比例的乳清蛋白，复合膜就具有较好的抗紫外能力，因此可以较好的抵挡紫外线，延长食品货架期。实施例2(1)乳清分离蛋白溶液的制备称取乳清蛋白粉末，加入去离子水，搅拌2h使其充分溶解，调节pH至7，放入温度为9(TC的水浴锅中加热20min，冷却至室温，其中，WPI溶液的质量百分比浓度为8%。(2)明胶溶液的制备称取明胶粉末，加入去离子水，在室温下溶胀30min后于35t:水浴中加热30min使其充分溶解，冷却至室温，将溶液调节到pH7，配制的明胶溶液的质量百分比浓度为8%。(3)将上述两种溶液混合，其中，乳清分离蛋白与明胶的质量比见表2，然后加入甘油，其中，甘油的质量，与乳清分离蛋白和明胶的质量之和的比为0.5:l，在室温下搅拌使其充分混合均匀，超声脱气，得成膜液。(4)各吸取5g成膜液倒入自制有机玻璃皿(直径8cm)中，在恒温恒湿箱内(22°C，RH=56%)干燥，平衡48h，成膜，膜厚度为85iim左右。经过测试，各膜的指标如表2、图3和图4，其中，乳清分离蛋白用W表示，明胶用G表示。表2膜的厚度、机械性能、含水量、溶解性和水蒸气透过率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表2可见，两种蛋白复配后，复合膜的厚度与纯膜相比没有显著性差异，剌穿强度随着明胶含量的增加先减小后增加，在50W:50G复配时，剌穿强度最低；而随着明胶含量的增加，膜的剌穿变形、溶解性和水蒸气透过率提高，含水量降低。因此可以通过复配比例的改变来改变膜的强度、柔韧性、阻湿性和溶解性等，进而满足实际包装中不同的用途。图3为200800nm范围内上述复合膜的透光率。在300800nm范围内，各种复配膜的透光率基本相同，没有显著差异；在200300nm近紫外区内，如图4所示，各复合膜的透光率略有不同，当乳清分离蛋白与明胶的质量比为1W:99G时，膜的透光率高于其他复合膜；同样说明只要存在一定比例的乳清蛋白，复合膜就具有较好的抗紫外能力，因此可以较好的抵挡紫外线，延长食品货架期。权利要求一种乳清蛋白/明胶可食用复合膜，其特征在于，所述可食用复合膜是在添加增塑剂的情况下将乳清蛋白溶液和明胶溶液混合而制成的，其中，乳清蛋白与明胶的质量比为1-99∶99-1。2.根据权利要求1所述的乳清蛋白可食用复合膜，其特征在于，所述可食用复合膜的厚度为80110iim。3.根据权利要求1所述的乳清蛋白可食用复合膜，其特征在于，所述乳清蛋白溶液的质量百分比浓度为810%，明胶溶液的质量百分比浓度为810%。4.根据权利要求1或3所述的乳清蛋白可食用复合膜，其特征在于，所述乳清蛋白为乳清分离蛋白。5.—种乳清蛋白/明胶可食用复合膜的制备方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行(1)乳清蛋白溶液的制备称取乳清蛋白粉末，加入去离子水，搅拌使其充分溶解后，调节溶液pH值为79，809(TC加热2030min，冷却至室温，制得的乳清蛋白溶液的质量百分比浓度为810%;(2)明胶溶液的制备称取明胶粉末，加入去离子水，在室温下溶胀30min后于356(TC水浴中加热1530min使其充分溶解，将溶液调节到pH79，制得的明胶溶液的质量百分比浓度为810%;(3)将步骤(1)的乳清蛋白溶液和步骤(2)的明胶溶液混合，其中，乳清蛋白与明胶的质量比为1-99:99-1，然后向混合后的溶液中加入增塑剂，混合均匀并超声脱气，得到成膜液，其中，增塑剂与溶液中总蛋白的质量比为(0.3-0.5):1;(4)将成膜液加入到平底有机玻璃器皿中，其中，成膜液的用量为0.08-0.lg/cm、在20-24t:，相对湿度为54-58%的条件下平衡至少48h，制得厚度为80110ym的可食用复合膜。6.根据权利要求5所述的乳清蛋白可食用复合膜的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为甘油或山梨醇。全文摘要本发明公开了一种属于食品包装材料领域的乳清蛋白/明胶可食用复合膜。该复合膜是在添加增塑剂的情况下将乳清蛋白溶液和明胶溶液混合而制成的，其中，乳清蛋白与明胶的质量比为1-99∶99-1。所述可食用复合膜的厚度为80～110μm。所述乳清蛋白溶液的质量百分比浓度为8～10％，明胶溶液的质量百分比浓度为8～10％。本发明还公开了该复合膜的制备方法。本发明的复合膜营养价值高并且价格低廉，可通过调节乳清蛋白和明胶的复配比例来控制膜的机械性能，以适用于不同用途的包装。文档编号B65D65/46GK101746557SQ200910242969公开日2010年6月23日申请日期2009年12月22日优先权日2009年12月22日发明者任发政,冷小京,蒋艳枫申请人:中国农业大学