谷朊粉-大豆分离蛋白复合膜成膜条件研究.pdf

2010年5月
中国粮油学报
Vol25.No5
第25卷第5期
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
May 2010
谷朊粉一大豆分离蛋白复合膜成膜条件研究
王章存赵学伟郑坚强李昌文王吉中
(郑州轻工业学院食品与生物工程学院,郑州450002)
摘要以谷朊粉为主要原料并添加适量的大豆分离蛋白(SPI)制备复合蛋白膜,研究了不同成膜条件
(如SPI、甘油、亚硫酸钠和硫酸钙添加量等)对膜性能的影响,并考查了亚硫酸钠的作用。结果表明,在成膜过
程中,增加SPI的比例可提高膜的抗张强度,但降低膜的延仲性能;増加甘油添加璗时膜的延仲性提高,但膜
的抗张强度下降且透水率增加;添加亚硫酸钠可以明显政善复合膜的抗张强度,但导致透水性增大。在单因
素试验的基础上,以膜的透水性、抗张强度和廷伸性加权分析结果为指标,用正交试验优化的成膜条件为:大
豆蛋白占总蛋白比例为25%、亚硫酸钠添加量为0.25%、甘油为25%、硫酸钙为0.75%时所得复合蛋白膜的
性能最佳。
关键词谷朊粉大豆分离蛋白复合蛋白膜亚硫酸钠
中图分类号:TS201.1文献标识码;A文章编号:1003-0174(2010)05-0005-05
近年来,随着人们对塑料袋的环境污染及其在朊粉中加入 Mtgase使蛋白膜的透水性增加,膜的机
食品包装中可能产生毒副作用的认识,以天然生物械性能降低。 MTGASE的作用在于使蛋白质中的
材料为基料的可食性膜成为食品包装材料研究的热谷氨酰胺脱去酰胺后增加蛋白质分子间的交联机
点。蛋白质经过适当条件处理后,靠其分子中的氢会,上述研究结果的差异可能与其成膜时的其他条
键、离子键和二硫键等形成一定的立体?络结构,制件有关。
成具有一定机械性和阻隔性的可食性膜,这种可食
谷朊粉蛋白中含有较多的二硫键,加入适量的
性蛋白膜可降解、可作为营养强化剂,国内外的研究还原剂(如亚硫酸钠)可以打断部分二硫键,有利于
给予了广泛重视-?。
在成膜过程中形成新的二硫键交联,对成膜的性能
谷朊粉是生产小麦淀粉时的副产品,近年来我有一定影响,另外,如果在谷阮粉中加入溶解性较
国谷阮粉产量呈快速增加趋势,其蛋白质含量约好、相对分子质量较小的大豆分离貨白,制成两种蛋
80%,其中主要是麦胶貨白和麦谷蛋白。麦胶蛋白白的复合膜,在亚硫酸钠的作用下成膜过程中则有
呈球状,相对分子质量小,具有延伸性;麦谷蛋白呈可能使谷朊粉和大豆分离蛋白形成新的网络结构,
纤维状,相对分子质量大,具有较强弹性。谷朊粉吸或者使两种蛋白质形成比较均匀的多相体系,有利
水后能形成网络结构,具有优良的黏弹性、延伸性、于改善成膜性能,这在文献中未见相同报道。为此,
吸水性、成膜性等,是制备可食性膜的重要原在前人分別对小麦蛋白膜和大豆分离蛋白膜研究的
料“,但由于谷朊粉蛋白膜的通透性往往较大,影基础上,以膜的透水率、抗张强度、延伸性为主要质
响了它的应用效果。而以大豆分离益白制备的蛋白指标,研究两种貨白质比例、甘油、亚硫酸钠和硫
膜透光率好、抗张强度大,但延仲性较差。前人用不酸钙添加量等条件对谷朊粉一大豆分离貨白复合膜
同方法对蛋白膜的性能进行了改良,如在大豆分离成膜性能的影响。
蛋白膜中加入十二烷基磺酸钠可以显著降低膜的透
水性,wa等の以甘油为增塑剂时加人微生物1材料和方法
转谷氨酰胺酶( MTGASE)降低谷朊粉蛋白膜的延伸性1.1主要材料和仪器
和透水性,提高膜的抗张强度。但有文献报道,在谷
谷朊粉(含蛋白质79.6%):郑州新威营养技术
基命项目:郑州轻T业学院博土基金(2007BO016)
公司;大豆分离蛋白(含蛋白质91,2%):郑州同创益
作者简介:土章存,男,1963年出生,博土,教授,粮油蛋白质凜生科技公司;甘油(AR):上海亿欣生物科技有限公
收稿期:2009-06-26
加工
司;亚硫酸钠(AR):上海埃彼化学试剂公司。
万方数据
6
中国粮油学报
2010年第5期
TA.XT2质构仪:英国 stable Micro Systems公司;别为65、35和-10,将不同条件下同一指标中的相对
868型pH计:上海热电仪器公司;FA114电子天平:百分值与权重值相乘后加和,即:
上海精密仪器公司;XHF-1高速分散器:上海金达G=65xTS"/TSm+35xE/Em-10XW/Wn
实验仪器厂;HS傾温水浴锅:上海医疗器械五厂
式中G为综合评价得分,TS和TSm、E,和
101A-1真空于燥箱:上海市实验仪器总厂。
Em、W;和W。分别为不同试验条件下抗张强度、延
1.2试验方法
伸性、透水率的测定值和最大值。将透水性权重值
1.2.1膜的制备
设为-10是因为透水性高者成膜的性能下降。
将谷朊粉(WG)和大豆分离蛋白(SPI)按一定比
例溶于50%乙醇溶液中,并加入一定量的甘油制成
2结果和讨论
为100g/几L的蛋白质溶液,充分摇匀后,用NHOH调
节至pH10,在55℃水浴锅中加热搅拌30min使2.1蛋白质比例对膜性能的影响
白质溶解,于真空干燥箱中抽气排除溶液中的气泡。
首先考査了大豆分离蛋白与小麦谷朊粉不同
然后将一定体积的反应液倒在特制的玻璃盒中(规
比例条件下复合膜的成膜性能,其他条件为:蛋白
格18cm×25cm),置于55℃水浴保温使溶液均匀质质量浓度为100g/L,pH10,加入甘油与蛋白质
展开以保证膜的厚度一致。然后转移到60℃干燥的质量比为30%,成膜性能测定试验结果如图1
箱中干燥,揭膜后放在相对湿度50%的干燥器中乎所示。
衡水分48h,测试膜的性能。
WVPー-TS
1.2.2膜透水率的测定?
30
将已制备好的膜密封于装有约5g干燥剂(氯化
钙)的称量瓶口,然后置于相对湿度为50%的干燥器
中,定期检测称量瓶的增重。膜的透水率按下述公
?15
式计算
三>
0
WVP=(△Wxd)/(Axtx△P)
式中WVP为透水率(g?m1?s-?Pa),△W为
定时间间隔后称量瓶的增重/g,d为膜的厚度/m,用
蛋白质比例/%
螺旋测微器在整块待测膜上随机选取5个点测定取平
图1不同蛋白质比例对成膜性能影响
均值,A为称量瓶口面积/m2,t为测定时间间隔/s,AP
由图1可以看出,与单纯用谷朊粉制备的膜相
为测定时膜内外水蒸气分压差/Pa。
比,随着大豆分离蛋白的比例增加,复合膜抗张强度
1.2.3膜的机械性能测定?
(TS)提高,而透水率和延伸性降低。可能的原因是:
膜的机械性能以抗张强度(TS)和延伸性能(E)大豆分离蛋白是由溶解性较好,相对分子质量较小
表示。将膜片裁成50mmx10mm长条固定在TA.的球蛋白组成,且其中游离巯基的含量高于谷粉。
XT2物性仪的夹式模具上,设置初始夹距(即有效拉随着大豆分离蛋白添加量的增加,有更多的相对分
伸长度)为30m,拉伸速度为3mm/g。根据膜断裂子质量小的球蛋白插入到谷朊粉蛋白的网络中,使
时的拉力和伸长量计算抗张强度和延伸性。重复测膜蛋白的络结构更加致密,同时大豆分离蛋白因
定三个样品计算平均值。
新的二硫键结合形成的网络结构使谷朊粉蛋白的网