（农产品加工及贮藏工程专业论文）可食包装膜的制膜工艺研究.pdf

西南农业大学硕士学位论文 中文摘要 里 巴 里 ， 口 旦 旦 . 旦 ， . . 旦 旦旦 里 旦旦旦 旦 旦 旦 旦 旦 里 巴 巴 里 里 巴 绝 竺旦 旦 旦 里 里 巴 里 巴 里 巴 巴 照 里 里 里 巴 旦 旦 旦 旦 旦旦 摘要 可食包装膜是指以天然 可食性物质 ( 如多 糖、蛋白 质等)7 1 l 4 1 = f , 1 u u 1 望 r a , xuff e 等物质，通过不同分子间的 相互作用而形成的薄膜。由于 可食包装膜可与被包装食品一 起食 用，因此不会造成环境污染。近年来，国内外许多研究者均对可食包装膜进行了 大景深入 细 致的研究，并已 取得了 一定成果， 但对可食包装膜的制膜工艺的研究，国内外均没有系统的 报道。本论文分别以 交联淀粉、 大豆分离蛋白、 海藻酸钠为 成膜主料，研究了 可食包装膜实 验室和工业化制膜的工艺及其参数，并将实验室所制成的 膜与一 业化生产的膜作了比较。主 要研究结果如下: !通过试验确定了 多糖类可食包装膜实验室制膜的 最佳_ i 几 艺及其参数。以 交联淀粉膜为 例，其实验室制膜最佳工艺 和参数为:交联锭粉加水溶解，加热，同时采取框式搅拌，搅拌 速度为1 8 0 r / h n i n ，在真空度为。 .0 9 5 m p a 下脱气 1 5 m i n .在 镀铭钢板上刮板成 膜， 在5 0 * c下 恒 温干 操 6 h ，均湿，揭 膜， 贮存。 2通过试验确定了蛋白 质类可食包装膜实验室制膜的最佳工艺 及其参数。以大豆分离蛋 白膜为例，其实验室制膜最 佳_ 艺和参数为:大豆分离蛋白 加水溶解， 加热，同时采取桨式 搅 拌 。 搅 拌 速 度为1 8 0 r / m i n ， 加。 .0 6 % 食 用 消 泡 剂对 膜 液 进 行 消泡 ， 在 涂 有。 . 0 5 m l / i o o c m 2 吐 温8 0 的不锈钢板上刮板成 膜， 在6 0 一 热风干燥2 .0 h ， 均湿， 揭膜，贮存。 3 通过试验确定了复合 可食包装膜实 验室制膜的 最佳 1 艺及其参数。 以 海藻 酸钠 复合 膜为 例， 其实 验室制膜最佳工艺和参数为:将质量百分比 为 1 . 5 % : 1 .5 %的 海藻酸钠与明 胶加 水溶 解， 加热，同时采取框式搅拌， 搅拌速度为 1 8 0 r / m i n ，在真空度为。 .0 9 5 mp a卜 脱气2 5 m i n , 在不 锈钢板上刮板成膜后在4 5 下热风干燥6 . 5 h ，均湿， 揭膜， 贮存。 4通过中 试确定了 多糖类可食 包装膜工业化制膜的 最佳工艺及其参数。以 交联淀粉膜为 例， 其工业化制膜最佳工艺 和参数为:交联淀粉在夹层锅中加水溶解，加热，同时 搅拌，搅 拌速度为 4 0 r / m i n ，在紫铜带 上成膜。紫铜带转速为 1 .0 r / m i n ,烘缸中 通入蒸汽加热.蒸汽压 力为0 . 2 0 m p a( 表压) ， 卷膜， 包装。 贮存。 该_ l 艺己中 试成功，可扩大生产。 5 通过中 试确定了 蛋白 质类可食包装膜工 业化制膜的最佳工艺 及其参数。 以大 豆分离蛋白 膜为例， 其工业化制膜最佳工艺和参数为:大豆分离蛋白 在夹层锅中 加水溶解， 加热，同时 搅拌，搅拌速度为3 0 r / m i n ， 在紫铜带上成 膜， 紫铜带转速为 1 .5 r / m i n ,烘缸中通入蒸汽加热， 蒸汽压力为。 .2 5 m p a( 表压) ， 卷膜，包装， 贮存。该工艺已中试成功，可扩大生产。 6 通过中试确定了复 合可食包装膜工业化制膜的 最佳工 艺 及其参数。 以海藻酸 钠复合膜为 例， 其工 业化制膜最佳_ i 艺和参数为: 将质量百 分比 为 1 . 5 % : 1 . 5 %的 海藻酸钠与明胶在夹层 锅中 加水 溶解， 加热， 同时 搅拌。 搅拌 速度为5 0 r / m i n ， 在紫铜带 上成膜， 紫铜带转 速为 o r / m i n , 西南农业大学硕士学位论 文中文 摘要 . 口 口 巴 里 里 巴 里 里 巴 里 皿 绝 里 里 里 烘缸中 通入蒸汽加热， 蒸汽压力为0 . 2 0 mp a ( 表压) ， 卷膜， 包装， 贮存。该i 艺已 中试成功， 可扩大生产。 7比较了实验室制膜与工业化制膜的膜综合性质。实验室所制成的膜的 机械性质和通透 性质均优于工业化所制膜的膜。工 业化制膜生产线经适当改 进后，可使膜综合 性能接近于实 验室所制成的膜。 ( 全文包含图1 1 个， 表2 0 个， 参考文献8 5 篇) ( 本文为国家高技术研究发 展计划 ( 8 6 3 )项目 一 “ 完全生物降解型绿色高分子材料开发”和 重 庆市科委攻关项目 一 “ 环保型可食包装膜的 工业化制膜技术的研究”的部 分研究内 容) 关 键词 可食包装膜制膜工艺 抗拉强度 撕裂度 水蒸气透过系数 西南农业大学硕士学位论文 英文摘要 ab s tr a ct e d i b l e p a c k a g i n g f i l m i s d e f in e d a s me m b r a n e ,w h i c h i s f o r m e d b y i n t e r a c t i n g b e t w e e n d i ff e r e n t m o l e c u l e s a n d c o m e f r o m n a t u r a l a n d e d i b le m a t e r ia l s s u c h a s p o l y s a c c h a r i d e , p r o t e i n , e t c ., a d d i n g p la s t i c i z e rs a n d c r o s s l i n k i n g a g e n t s . e d i b l e p a c k a g i n g f i l m c a n b e e a te n t o g e t h e r w i t h f o o d p a c k a g e d w i t h i t . s o i t c a n t b r i n g a b o u t e n v i r o n m e n t p o l l u t io n . i n r e c e n t y e a r s , e d ib l e p a c k a g i n g f i l m w a s s t u d i e d t h o r o u g h l y b y m a n y r e s e a r c h e r s a t h o m e a n d a b r o a d a n d g a in e d s o m e p o s it i v e r e s u l t s . b u t t h e r e a r e n t s y s t e m r e p o r t s a t h o m e a n d a b r o a d a b o u t t h e s t u d i e s o n m a n u f a c t u r e t e c h n o l o g y o f e d i b l e p a c k a g i n g f i l m . wit h t h e m a in m a t e r i a l s o f f i l m in g l i k e c r o s s - l i n k i n g s t a r c h , s o y p r o t e i n i s o l a t e d a n d s o d i u m a l g i n a t e ,t h e t e c h n o lo g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f l a b o r a t o ry a n d i n d u s t r i a l iz e d m a n u f a c t u r e o n e d i b l e p a c k a g in g f i l m w a s s t u d i e d i n t h i s a r ti c le , a n d t w o k i n d s o f f i l m s m a d e i n l a b o r a t o ry a n d i n i n d u s t ry w e re c o m p a r e d .t h e m a i n r e s u lt s i n d i c a t e d : 1 t h r o u g h r e p e a t e d e x p e r i m e n t s ,t h e b e s t t e c h n o l o g y a n d re f e r a n c e d a t a o f l a b o r a t o ry m a n u f a c t u r e o n p o l y s a c c h a r i d e e d i b l e p a c k a g i n g f il m w a s c o n f i r m e d .t a k e c ro s s - l in k i n g s t a r c h f i l m f o r e x a m p l e , i t s b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a a re : d i s s o l v in g c r o s s - l i n k i n g s t a r c h i n w a t e r ,h e a t i n g i t , m e a n w h i l e s t i r r i n g i n t h e f r a m e w a y w it h t h e s p e e d o f 1 8 0 r / m in ,d e g a s s i n g 1 5 m i n u t e s u n d e r t h e v a c u u m o f 0 .0 9 5 m p a ,s e r 叩 i n g t o f i l m o n t h e c h r o m e - p l a t i n g - s t e e l b o a r d ,t h e n d ry i n g it 6 h o u rs u n d e r t h e c o n s t a n t t e m p e r a t u r e o f 5 0 c , d r e n c h i n g w i t h w a t e r e v e n l y , t a k i n g o ff t h e f i l m a n d k e e p i n g i n res e r v e 2 t h r o u g h re p e a t e d e x p e r i m e n t s ,t h e b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f l a b o r a t o ry m a n u f a c t u r e o n p r o t e i n e d ib l e p a c k a g in g f i l m w a s c o n f i r m e d . t a k e s o y p ro t e in i s o l a t e d f i l m f o r e x a m p le , it s b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a a r e : d i s s o lv i n g s o y p r o t e i n i s o la t e d i n w a t e r ,h e a t i n g i t , m e a n w h i le s t ir r i n g i n t h e o a r w a y w i t h t h e s p e e d o f 1 8 0 r/ m i n , a n t i f o a m in g t h e f i lm l i q u id b y a d d in g 0 . 0 6 % e d i b l e a n t if o a m i n g a g e n t , s c r a p in g t o f i l m o n t h e s t a i n g le s s s t e e l b o a r d c o a t e d w i t h 0 . 0 5 m l 1 1 0 0 c m 2 t w e e n 8 0 , d ry i n g it 2 h o u rs u n d e r t h e h o t w i n d o f 6 0 c , d re n c h i n g w i t h w a t e r e v e n ly ,t a k i n g o ff t h e f i l m a n d k e e p in g i n res e r v e . 3 t h r o u g h r e p e a t e d e x p e r i m e n t s ,t h e b e s t t e c h n o lo g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f l a b o r a t o ry m a n u f a c t u re o n c o m p o u n d e d i b l e p a c k a g i n g f i l m w a s c o n f i r m e d . t a k e c o m p o u n d s o d i u m a l g i n a t e fi l m f o r e x a m p l e , it s b e s t t e c h n o l o g y a n d ref e r a n c e d a t a a r e : d i s s o l v i n g s o d i u m a l g in a t e a n d g e la t i n in w a t e r w i t h t h e p e r c e n t a g e 1 . 5 %: 1 .5 % ,h e a t i n g t h e m , m e a n w h i l e s t i rr i n g i n t h e fr a m e w a y w it h t h e s p e e d o f 1 8 0 r / m i n , d e g a s s i n g 2 5 m in u t e s u n d e r th e v a c u u m o f 0 .0 9 5 mp a ,s c r a p i n g t o f i l m o n t h e s t a i n g le s s s t e e l b o a r d , d ry i n g i t 6 . 5 h o u rs u n d e r t h e h o t w i n d o f 4 5 0c , d re n c h i n g w i t h w a t e r e v e n l y , t a k i n g o ff t h e fi l m a n d k e e p i n g i n r e s e r v e 西南农业大学硕士学位论文英文摘要 . . . .曰 . . . 4 t h r o u g h r e p e a t e d e x p e r i m e n t s , th e b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f i n d u s t r i a l i z e d m a n u f a c t u re o n p o ly s a c c h a r id e e d i b l e p a c k a g i n g f i lm w as c o n f ir m e d . t a k e c r o s s - l i n k i n g s t a r c h f i lm f o r e x a m p l e , i t s b e s t t e c h n o lo g y a n d r e f e r a n c e d a t a a r e : d i s s o l v in g c r o s s - l in k in g s ta r c h i n w a t e r i n d o u b l e la y e r p o t , h e a t i n g i t, me a n w h i l e s t i r r in g w i t h t h e s p e e d o f 4 0 r / mi n , s c r a p i n g t o f i l m o n t h e r e d c o p p e r b e l t a n d it s s p e e d i s 1 r / m in ,t h e n v e n t i l a t i n g w a t e r v a p o r 协h e a t i n d ry e r , w i t h t h e w a t e r v a p o r p r e s s u r e o f 0 . 2 0 m p a ( s u r f a c e p r e s s u r e ) , r o l l i n g u p t h e f i lm , p a c k a g i n g i t a n d k e e p i n g i n r e s e rv e . t h i s t e c h n o l o g y h a s b e e n t e s t e d s u c c e s s f u l l y a n d c a n b e a p p l ie d in e x p a n d i n g p r o d u c t i o n . 5 t h r o u g h r e p e a t e d e x p e r i m e n t s , t h e b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f in d u s t r ia l iz e d m a n u f a c t u re o n p r o t e i n e d i b l e p a c k a g i n g f i l m w as c o n f i r m e d .t a k e s o y p r o t e i n i s o l a t e d f i l m f o r e x a m p l e , i t s b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a a r e : d i s s o l v i n g s o y p r o te i n i s o l a t e d i n w a t e r i n d o u b l e la y e r p o t ,h e a t in g i t , m e a n w h i l e s t ir r in g w it h t h e s p e e d o f 3 0 r/ m i n ,s c r a p i n g t o f i l m o n t h e r e d c o p p e r b e l t a n d it s s p e e d is l . s r / m in ,t h e n v e n t i l a t i n g w a te r v a p o r t o h e a t i n d ry e r , w i t h t h e w a t e r v a p o r p r e s s u r e o f 0 . 2 5 mp a ( s u r f a c e p r e s s u r e ) ,r o l l i n g u p t h e f i l m , p a c k a g i n g it a n d k e e p i n g i n r e s e rv e . t h i s t e c h n o lo g y h as b e e n t e s t e d s u c c e s s f u l l y a n d c a n b e a p p l ie d i n : e x p a n d in g p r o d u c t i o n . 6 t h r o u g h r e p e a t e d e x p e r i m e n t s ;t h e b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a o f in d u s t r ia l i z e d m a n u f a c t u re o n c o m p o u n d e d ib le p a c k a g i n g fi l m w as c o n f i r m e d . t a k e c o m p o u n d s o d i u m a lg i n a t e f i l m f o r e x a m p l e , i t s b e s t t e c h n o l o g y a n d r e f e r a n c e d a t a a r e :d i s s o l v i n g s o d i u m a l g i n a t e a n d g e la t i n i n w a t e r w it h t h e p e r c e n t a g e 1 . 5 %: 1 . 5 % i n d o u b le la y e r p o t , h e a t in g it ,m e a n w h i l e s t i r r i n g w it h t h e s p e e d o f s o r l m i n ,s c r a p i n g t o f i lm o n t h e re d c o p p e r b e l t a n d i t s s p e e d i s i . o r / m i n ,t h e n v e n t i la t i n g w a t e r v a p o r t o h e a t i n d ry e r w i t h t h e w a t e r v a p o r p re s s u re o f 0 .2 0 m p a ( s u r f a c e p r e s s u re ) , r o l li n g u p t h e f il m , p a c k a g i n g it a n d k e e p i n g in re s e rv e .t h i s t e c h n o l o g y h a s b e e n t e s t e d s u c c e s s f u l l y and c a n b e a p p l i e d i n e x p a n d i n g p r o d u c t io n . 7 t h e f i l m c o m p re h e n s i v e q u a l i t i e s w e r e c o m p a r e d b e t w e e n i n l a b a n d i n in in d u s t ry . t h e f o r m e r s m e c h ani c a l and p e r m e a b le q u a l it i e s a re b e tt e r t h a n t h e l a tt e r. b u t a ft e r t h e i n d u s t r ia l iz e d p r o d u c t i o n l i n e i s i m p r o v e d , i t s c o m p r e h e n s i v e f u n c t io n c an b e a s g o o d as t h e f u n c t io n o f t h e f i l m s m a d e i n l a b . ke y wo r d s e d i b l e p a c k a g in g f i lm f i l m i n g t e c h n o l o g y t e n s i l e s t re n g t h t e a r in g r e s is t e n c e wa t e r v a p o r p e r me a b i l it y i v 西南农业大学硕一 l 学位论文文献综述 文 献 综 述 可食膜的定义及其发展概况 可食膜 ( e d i b l e f i l m s ) 是指以 天然可食 性物质 ( 如多 糖、蛋白 质等) 为原料，添加可 食的增塑剂、 交联剂等物质，通过不同分子间相互作用而形成的薄 膜。通常把预制的独立膜 称为薄 膜 ( f i l m s ) ; 把涂布、浸渍、 喷洒在食 品表面而成的薄层称为涂层 c o a t i n g s ) . 可食性包装在食品 包装中的应用有着悠久的历史。 几十年来，大家熟悉的 糖果包装上使 用的糯米纸及包装冰淇淋的玉米烘烤包装杯都是典型的 可食性包装。可食膜应用的雏形最早 见于1 2 - 1 3 世纪的中国， 人们用简单的涂蜡手段来涂覆桔子、柠檬，以 延缓它们的脱水失重， 延 长 果 蔬 货架 寿 命 ; 1 6 世 纪 英国 有 一 学 者 应 用 猪 油 包 裹 食品， 开 创了 用 脂 类涂 层 保 鲜食 品 的 先 例 l 幻 ; 1 8 %年 ， h a r v a r d 和h a r m o n y 提出 用明 胶 涂 层保 护肉 制 品 及 其它 食 品 ; 2 0 世 纪 3 0 年代， 作为苹果 和梨等新鲜水果可食膜原料的热融性石蜡就以商品形式出 现了; 在2 0 世纪 5 0年 代 早 期， 就己 开 始 用 由 巴 西 棕 搁 蜡 等 制 成的 水 包汕 乳 状 液 涂于 新 鲜 果 蔬 表 面 w ， 此后 涂 膜技术得到快速发展。在人工合成可食膜中比 较成熟的是2 0 世纪 7 0 年代已 工业化生产的普 鲁兰树脂， 它是由。 一 葡萄 糖贰构成的 多聚葡萄糖， 在水中易溶解， 其5 % - 1 0 % 的水溶液经干 燥 或热压能 制成厚 度为0 . o l m m 的薄膜，这 种薄膜 透明、无色、无嗅、 无毒.具有韧性、高阻油 性，能食用，可作为食品包装。 对 可食膜的真止研究开始于2 0 世纪五、六十年代，此后世界各国政府都投入了 大量的人 力和物力研究和开发 可食性包装膜，并己 取得了一定的 进展。 现在的可食膜已改变了 过去由 单一成 分制膜. 而发展成具有多种功能性质的、由 多种生物大分子和脂类制成的多组分复合 膜，这种复合膜主要是 通过不同分子间相互作用形成一种稳定的乳 状液. 然后干燥使溶剂挥 发而形成薄膜。 此种结构的可食膜具有明显的阻隔性能及一定的选择透过性。因而在食品 _ 业中具有j 阔的 应用前景。随着人们对食品品 质和保藏期要求的提高，以 及人们环保意识的 增强，以天然生 物材料制成的可食膜在食品包装领域正成为研究热点。近年来，人们在开发 新型的可食包装材料、改善薄膜性质以及可食膜应用等方面做了大量深入细致的_ f 作，并己 取得了一定的成果。 2可食膜的种类及其特性 2 . 1多糖类可食膜 以植物多糖或动物多糖为基质的 可食膜主 要有淀粉膜、 改 性纤 维素膜、 动植物胶膜和壳 聚糖膜。 2 . 1 . 1淀 粉膜 淀粉膜是可食膜中研究开发最早的类型。国外在2 0 世纪五、六十年代已有用淀粉制作可 西南农业大学硕士学 位论文文献综述 里组 照旦 旦旦困 绝理 巴巴 纽旦 旦口绝 食 膜 的 研 究 报 道a . 6 国 内 研 究 则 较 晚 。 王 淑 珍 ( 1 9 9 3 ) 7 以 玉 米 淀 粉、 马 铃薯 淀 粉 为 主 料 辅以 明 胶、 甘 油 等 制 成了 性能 优于 糯 米 纸的 可 食 膜。 刘 邻 渭等( 1 9 9 5 ) 1 以 环 氧 氯丙 烷 、 二 元 致 酸为 交 联 剂 制 备的 交 联 改 性 淀 粉 膜 抗 拉强 度高， 透 湿 透 气性 低 ， 水 溶 性 部分卜 降。 李 志 达 等( 1 9 9 7 ) 采 用 理化 方 法 分 离 直 链 淀 粉， 并 用 异 淀 粉 酶 脱支 改 性 ， 提 高 直 链 淀 粉含 量 ， 并 以 之为 材 料 研 究了 成 膜工 艺 与 配 方， 试 制出 了 性 能良 好的 水不 溶 性 可 食 淀 粉薄 膜。 近 年来 ， 在 成膜材料与工艺和增塑剂研究 应用方面取得了 重要进展。淀 粉膜是以 徒粉 ( 主要是直 链淀粉) 为 基 质， 多 元 醇( 如 甘 油、 聚 乙 二 醇 、 山 梨 醇 等) 为 增 塑 剂， 少 量 动 植 物胶 褐 藻胶 、 琼 脂 等) 为 增 强剂 制作 而 成。 淀 粉 膜具 有 拉 伸 性、 透明 度 、 耐 折 性、 水 不 溶 性良 好 和 透气 率 低 等 特点。 2 . 1 . 2改性纤维素膜 近年来，世界各国对改性纤维素膜的研究开发极为重视。改 性纤维素膜是以纤维素进行 化学改性后得到的衍生物如甲 基纤维素 ( m o i 梭甲基纤维素 ( c m c ) . 轻丙基纤维素 ( h p c ) 和经丙基甲 基纤维素( h p m c等为原料，硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼 脂为增塑剂、增强剂， 制 成半 透明、柔软光滑、 入口 即化的可食 膜，这 类膜具有较高拉伸强度、较低透湿性和透气性、 良 好 的 阻 油 性 等 特 点. k a m p e r . k e s t e r . g r e e n e r 等1 o- 12 ， 以 改 性 纤 维 素 ( h p m c . m g ) 为 原 料， 添加脂质制备了 改性纤 维素 一 脂质双层 可食膜，这类双层膜阻水性能良 好。刘邻渭等 ( 1 9 9 5 ) m 制 备了 阻 湿 阻 气 性 好 的m c 膜: 同 年 又 以m c i c m c 为 原 料， 辅 以 硬 脂 酸、 软 脂酸、 蜂 蜡 、 琼 脂 等 制 成了 性 能 良 好 的 含 脂 改 性 纤 维 素 膜(1 + 1 。 刘欣 等( 1 9 9 9 ) 1 1 , 系 统 研 究了c m c 的 成 膜 特 性 及不同因数 对膜性能的影响，得到了 其最佳膜配方及工艺参数。 2 . 1 . 3动植物 胶膜 动植物胶膜是以 动物胶 ( 如明胶、 骨胶、虫胶) 和植物胶 ( 如葡甘聚糖、角叉胶、果胶、 海藻酸钠、 普鲁兰等) 为基质， 甘油、乙 二醇、山 梨糖醇等为增 塑剂，制成各种用途的 可食 膜。这类膜具有良好的包装特性， 如耐热、阻 湿、阻油、阻气， 还具有透明 度好、强 度高， 以及良 好的印 刷效果和热封性等特点， 可广泛用于固体调味品、汤料、汕脂食品等的 包装. 日 本在动植物 胶膜的开发 应用 上一 直处 于世界领先水平。日 本三菱人造纤维公司以红藻 类的 天然多 糖为原 料制成的角叉胶 藻膜， 具有半透明、坚韧，且热封性好等 特点。美国 “ 纳蒂克” 开发的 胶原薄膜是采用动物蛋白胶原制 成，这种胶原膜强度高， 耐水性、阻气性好， 可以食 用， 用于包装肉 类食品不会改变其风 味。 早在1 9 7 3 年，l i e b e r m a n 和g i l b e r t 就已 研究了交 联 作 用、 湿 度 和 增 塑剂 对 胶原 蛋白 膜透 气 性 的 影响 1 6 1 。 国内 在 动 植 物 胶 膜的 研 究上 也 取 得 了 一 定的 成果 ， 主 要以 海 藻 酸 钠( 李 洪军1 9 9 3 等) 1 17 1魔 芋 葡 甘 聚 糖 ( 杨 君2 0 0 1 等) u . f 和明 胶 ( 阐 建全1 9 9 9 等) l ) 为原料， 添加甘油、 聚乙 二醇等增塑剂， 制成了各种性能的动 植物胶 可食膜。 西南农业大学硕士学位论文 文 献 综 述 2 . 1 . 4壳聚糖膜 由美国农业研究 所加州农业技术研究中 心研制开发成功。壳聚糖是虾、蟹、昆虫等甲壳 的提取物， 将壳聚糖与1 2 个碳原子的月桂 酸结合在 一起，便生成一种均匀的可食薄膜，厚 度 仅为0 . 2 - 0 . 3 m m ， 用它包装去皮或切片的 瓜果具有很 好的保鲜效果。 壳聚糖膜具有透明度高、 弹性好、阻氧性强等特点. 还具有一定的杀菌作用，可防止真菌污染、腐蚀食品。国外 b u t l e r ( 1 9 9 6 ) , c a n e r ( 1 9 9 8 ) 等 20. ” ，分 别 研 究 t 壳 聚 糖 浓 度 、 有 机 酸 、 增 塑 剂 、 贮 藏 时 间 对 壳 聚糖膜性能的影响。 国内 陈洁 ( 2 0 0 0 ) 、 王雅 芬 ( 2 0 0 1 ) 等 22 , 2 3 1 也以 壳聚糖为主料， 添加甘油、 硬脂酸等制备了 具有良 好性能的 壳聚糖膜。 2 . 2蛋白质类可食膜 以 蛋白 质为基质的可食膜主要有大豆分离蛋白 膜、 玉米醉溶蛋白膜、小麦面筋蛋白膜和 乳清蛋白膜。 2 . 2 . 1大豆分离蛋白 ( s p i )膜 由 美国弗雷德里克 f . 施为主的研究小组开发成功。这类膜主要是利用从 大豆提炼出 来 的蛋白质，加入甘油、山 梨醇等 对人体无害的增塑 剂，通过流延等方法制成类似塑料的可食 薄膜。 s p i 膜具有很好的包装特性， 如良 好的防潮性，很好的弹 性和韧性， 还有较高的 强度: 同时还有一定的抗菌消毒能力.对于保持水 分、阻止氧气渗入和防正包装食品的氧化等均有 较 好 效 果， 特 别 适于 油 性 食品 的 包 装。 国 内 外 对s p i 膜的 研 究 较 多， 主 要 集中 在碱改 性“2 ; 1 酶 改 性( 辣 根 过 氧 化 物 酶 、 谷 胺 酞 胺 转 氨 酶) 12 6 . 2 7 还 原改 性( 半 胧氨 酸 、 n a 2 s 0 3 , 琉 基乙 醇) 28 . 3 0 和 射 线 处 理 ( 紫 外 线 、y 一 射线 ) 3 1 . 3 2 等 改 善 膜 性能 方面 。 2 . 2 . 2玉米醇溶蛋白 ( c z )膜 醇溶蛋白是由平均相对分子质量为 2 5 0 0 0 - 4 5 0 0 0的蛋白质组成的混合物，由于其氨基 酸末端带有亮氨酸、丙氨酸、 脯氨酸等非极 性憎水基团，因此具有较强的 疏水能力。将醇 溶 蛋白溶于乙 醉、乙二醇或异丙醇溶液，加入甘汕、 丙二醉或乙酞甘油等增塑剂可制得可食性 包装薄膜。c z膜具有成膜速度快、高温高湿条件下贮藏稳定、 对 0 2 和 c 0 2 阻隔性好，以 及良 好的 防 潮 性 等 特点 . n i c h o l a s 等( 1 9 9 7 ) 1 3 3 1研究了 增 塑 剂 和 交 联 剂 对膜 性 能 的影 响 ， 发 现 增 塑剂的加入使断裂伸长率 ( e ) 增加， 但水蒸气透过系数 ( w v p )也增加:交联剂的加入使耐 折度 ( f r ) 增加 。 李 永 馨 等3 研 制了 改 性 玉 米 蛋白 膜， 其 性 能与 增 塑 玉米 蛋 自 膜相 当 。 杜 伟 成 等 ( 1 9 9 7 ) 3 5 1 、 姚 晓 敏 等 ( 2 0 0 2 ) s w i 分 别 探讨 了c z 的 成 膜工 艺 ， 得 到了 最佳 成 膜 . c 艺 条 件 。 2 . 2 . 3小麦面筋蛋白 ( w g )膜 西南农业大学硕士学位论文文献综述 互 巴 里 . 巴 巴 里 ， 旦 . 巴组旦， 旦 口 旦 旦 旦 . 典 组 里 旦 口 ， ， 典 巴 绝组 旦 口 纽 里 巴 亘 旦 旦 旦 旦 旦 旦 绝 巴 巴 这类膜主要是利用从小麦粉中提 取出来的蛋白质为原料， 将面筋蛋白溶于乙 醇，加入 甘 油、 氨水等作为增塑剂， 通过流延等工艺而 制成。 r g 膜具有较强的韧性，良 好的隔 绝压和c 0 2 的能力， 呈半 透明 状， 但防潮防湿性较差。 早在 1 9 6 9 年， w a l l 等人 就对w g 的成膜基础和工艺 进 行了 深 入 的 研 究， 以 w g 为 基 质， 添 加 甘 油 、 乳 酸 、 氨 水 等 所 制 成 的 膜 强 度 高， 韧性 、 阻 气 性好 ， 但 阻 湿 性 差。 1 9 7 2 年， a n k e r 等 人 取 得了 在 乙 醇 一 水 混 合 液 中 由 热 碱性w g 溶液 制 膜 可 食膜的专利。国内研究则较少。 2 . 2 . 4乳清蛋白 ( w p )膜 w p 近年来才被用 于制作可食膜的基质材料。 w p 中 含量最多的是a 一 乳自 蛋白 和p 一 乳球蛋 白，分散度高，水结合力强， 呈典型的 高分子溶液状态。以w p 为原料，加入甘汕、山 梨醇、 蜂蜡等作增塑剂，可 制成w p 可食性薄 膜。 w p 膜具有透氧率低、强度高等 特点。国外对w p 膜 的 研究 较 多 ， 主 要 集 中 在改 善 膜 性 能 、 溶 解 性 和 成 膜 工 艺 方面 d t . 0 9 . 划 。 国 内 尚 未 见 报 道。 2 . 3微生物共聚聚醋可食膜 这类膜是以自 然 资源糖蜜、油脂等为原料， 通过微生物发酵产生的 3 - 轻基一 j 醋、3 4 基 戊酷、4 - 基丁醋、己内酷等共聚形成共聚聚 酷薄膜。这类膜光学性能 好，透明 有光泽， 机 械性能优良， 密度小， 化学稳定 性好， 易于成 型加工，可广泛用于食品的 销售陈列 包装。当 前微生物共聚聚醋可食 膜已由 英国 和美国研究开发为 产品. 并受到各国 研究者的重视。 2 . 4多糖、蛋白 质、 月 旨 肪酸复 合型可食膜 复合型可食 膜的 研究和应用是当前的发展 趋势，首先由 美国威斯康 星大学食品工程系 研 制成功。这类膜是将不同配比的多 糖、 蛋白 质和脂肪酸结合在 一起， 制成一种可食用的薄膜， 其特性与所加入的成分有关。脂肪酸分子越大， 阻止水分逸失的性能 就越好。多搪和蛋自 质 的 种 类、 含 量 不同 ， 所 制成 的 膜 机 械 性 能、 阻 隔 性能 、 光 学 性能 、 印 刷 性能 也 有 所 不同， 因 此可以满足不同食品包装的需要. 3 影响可食膜性能的因数 3 . 1成膜材料对膜性能的影响 3 . 1 . 1对膜机械性能的影响 成 膜基质的不同 直接影响膜的机械性能。一般来说，多 搪膜和蛋白 膜可以利用人分子间 的反应形成网状结构，从而具有一定的 力学性能. 而脂质膜则表 现为脆 性。 增塑剂对膜的 柔韧性有很大影响， 这可能是由 于添加增塑剂后减弱了相邻聚合物链之间 的相互作用，从而软化了膜的刚性结构，使膜变得柔软、有光泽和富有弹性。不同增塑剂对 膜机械性能的影响也不尽相同， 如在高 直链玉米淀粉膜中，山梨醇的增塑作用就比甘油的 作 西南农业大学硕士学位论文文献综述 .里.自 .里，困里巴，里旦困. 用效果好，可能是因为山梨醇的结构类似于淀粉分子链中 的葡萄 糖单元结构，使得它与聚合 物链间的 相互作用比 甘油更大 40 1 。增塑 剂的分子大小也是 影响膜 性能的重耍因数。相对地， 小分子增塑剂更易影响膜性能， 若要达到相同的增塑效果，大分子增塑剂的用量要比小分子 增塑剂用量多。 溶剂对膜机械性能也有一定的 影响。 例如。当壳聚糖溶于不同有机酸并成膜后。得到不 同 的结果: 用乳酸作溶剂时， 膜 最大抗拉强度比 其它有机酸要低5 0 % 左右. 而膜的伸长率则比 其它有机酸耍高8 0 % 左右 2 11 3 . 1 . 2对膜阻隔性能的影响 一般来说，当聚合物的分子量增大，交联度增加.以及适当增大聚合物膜液浓度时，形 成的 膜的微结构会更加致密， 其阻隔 性能增强因此，人们常用交联剂、酶制剂或热处理等 方 法处理膜液， 使得聚合物膜的 分子量 和交联度增加.例如，以乳清蛋白和纤维素为主的 膜 液 经 热 处 理 后 其 分 子 量 增 大 为 原 来 分 子 量 的15 - 5 0 倍 时 ， 其 透 水 性 减 少 约5 0 % . 而 机 械 强 度 增 加1 5 % - 2 5 % 4 0 。 由 亲 水 性 物 质 如 多 糖 、 蛋白 质 等 制 得的 可 食 膜 具 有较 高 的 透 水 率， 即 阻 水 性能 较差。 脂类具有极性弱和易 于形成致密分子网 状结构的 特点，所形成的膜阻水能力 极强。 增塑剂对膜阻隔性能有重要影响。许多研究表明，增塑剂的加入会改变膜的微结构，主 要是影响膜的结晶区与无 定形区的比 例， 从而使 膜的渗透性下降。 增塑剂的加入还可避免膜 产生大孔和裂缝. 使膜的完整性加强，从 而增强膜的阻隔性能。 成膜剂中溶剂的种类及其含量对膜性能有一定影响.例如，在以有机酸为溶剂的壳聚糖 膜液中， 其透氧性由 小到大 依次为:乳酸、乙酸、丙酸、甲 酸，且乳酸明 显小于其它有机酸， 而透水性则依次 为乙 酸、 丙酸、甲酸、乳酸，但它们之间 并无显著差异m 1 - 膜 性 能 还与 膜液 浓 度 有 关。 有