（食品科学专业论文）玉米朊脱色工艺与成膜特性研究.pdf

i，】， 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 、乞 露 加 钰 月 鲥 厂 者 年 作77f 文 论 ： 位 期 学 日 【一 玉米朊脱色工艺与成膜特性研究 s t u d i e so nt h ed e c o l o r i z a t i o n l o f z e i n p t，f f i igin a n dr e s e a r c hi na p p l i c a t i o no f f i l mf o r m i n g ， t 姓 2 0 0 7 年6 月 一 ， r ，卜 一 | 产 江苏大学硕士学位论文 摘要 玉米朊( z e i n ) 又称玉米醇溶蛋白，是玉米蛋白粉( c o r ng l u t e nm e a l ) 的主要贮存蛋白。因其具有良好的耐水性，阻氧性和易成膜性，近年 来被广泛用于食品、造纸、印刷、纺织、以及医药卫生等行业，特别 是用于食品中果蔬的包装。目前国内外的研究主要集中在玉米朊的提 取工艺上，而玉米朊的脱色一直以来就是阻碍玉米朊广泛应用的一个 难题。提取得到的玉米朊由于残留黄色素，颜色较深，极大地限制了 其应用。另外，以玉米朊为原料制成的可食性膜，不但安全性高而且 非常环保，其在缓释和保鲜方面的应用也是当今研究的热点。 因此，论文对玉米朊的提取、脱色，玉米朊可食性膜的缓释和保 鲜工艺进行了研究，主要获得了以下研究成果。 1 以玉米朊的提取率为指标，采用乙醇为溶剂提取玉米朊。影响 玉米朊提取率各因素的主次顺序为t 提取温度 液固l k 提取时间。 乙醇提取玉米朊的最佳工艺参数为：提取时间1 5 h 、液固比1 5 ：1 、温 度5 0 ，最大提取率4 8 6 5 。 2 以脱色后残留在玉米朊中的黄色素的吸光度为指标，用活性炭对 玉米朊进行脱色。影响活性炭脱色效果各因素的主次顺序依次为：乙 醇浓度 固液l l p h 值 脱色时间。玉米朊脱色的最佳工艺参数为：固 液比1 5 ：1 0 0 ，脱色时间2 5 h ，乙醇浓度9 0 ，溶液p h 值7 0 。在此工 艺条件下测得玉米朊最小吸光度为0 4 6 0 。活性炭脱色技术脱色效果明 显，可以将玉米朊中绝大部分黄色素脱除。 3 以玉米朊作为活性成分乳酸菌素的缓释骨架材料，采用琼脂扩 散法测量玉米朊与乳酸菌素形成的复合膜中释放的n i s i n 活性得出：在 1 5 5 0 随着温度的升高，n i s i n 释放到稀盐酸溶液中的活性会增高。 江苏大学硕士学位论文 在相同温度下，n i s i n 释放到稀盐酸溶液中的活性随着时间的变化先增 大然后降低。在温度为5 0 、时间为3 6 h 时n i s i n 释放到稀盐酸溶液中 的活性取得最大值3 9 0 i u h l 。玉米朊膜可以在1 5 - 一5 0 ，2 1 2 0 h 将 乳酸菌素的活性控制在2 0 0 - 4 0 0i u m l ，具有良好的缓释作用，可以一 | 有效的延长乳酸菌素的作用时间，可以用作缓释乳酸菌素包膜。 、 1 4 以黄瓜的失重率和形变的大小为指标，采用单因素试验结合响 应面，分析优化了涂膜溶液的组成对黄瓜保鲜效果的影响。单因素试 验结果表明，玉米朊添加量、油酸添加量、p h 值、甘油添加量显著影 响黄瓜的失重率和形变大小；进一步通过响应面分析优化得到玉米朊 添加量、油酸添加量、p h 值、甘油添加量分别为1 5 9 、1 o g 、8 5 、3 m l 时，黄瓜具有最小的失重率( 6 8 9 ) 和最小的形变( 2 3 0 m m ) 。经涂膜后的黄瓜的失重率和形变都明显下降，涂膜后的黄瓜的失 重率可以降低4 8 4 5 ，形变可以降低4 7 7 2 ，玉米朊膜对黄瓜有明显 的保鲜作用。 关键词：玉米朊，活性炭，脱色，乳酸菌素，金黄色葡萄球菌，可食 性膜 一 一 江苏大学硕士学位论文 a bs t r a c t z e i i l ，a l s oc a l l e dt o mg l i a d i n ，i st h em a i ns t o r ep r o t e i no fc o r ng l u t e nm e a l d u et o i t sw a t e rr e s i s t i n gp r o p e r t y , o x y g e nb a r r i e ra n dt h ee a s i n e s si nt h ef a b r i c a t i o no fl a r g e f i l m s ，i ti sw i d e l yu s e di nf o o d ，p a p e r m a k i n g ，p r i n t i n g ，t e x t i l ea n dm e d i c a la n dh e a l t h a n ds oo n ，e s p e c i a l l yi nf r u i ta n dv e g e t a b l ep a c k a g i n g t h ep r e s e n ts t u d i e so fh o m ea n d b r o a df o c u so i lt h et e c h n i q u e so fz e i ne x t r a c t i o n t h ed e c o l o u r i z a t i o ni so n ed i f f i c u l t yo f t h ep r e s e n ts t u d i e s ，f o rt h ec o l o u ro fz e i nr e s t r i c t si t sw i d eu s ei ni n d u s t r i a lf i e l d b e s i d e s ，e d i b l ef i l m sm a d ef r o mz e i na r es a f ea n de n v i r o n m e n t a l - f r i e n d l y i t ss l o w r e l e a s ea n dp r e s e r v a t i o na r ea l s oh o t s p o t so fs t u d i e s t h e r e f o r e ，t h ep r e s e n ts t u d y i n v e s t i g a t e st h et e c h n i q u e so fe x t r a c t i n ga n dd e c o l o u r i n gz e i na n dr e l e a s i n gs l o w l ya n d p r e s e r v i n gt h ee d i b l ef i l m s t h er e s u l t so f t h er e s e a r c ha r ea sf o l l o w s ： 1 r e g a r d i n ge x t r a c t i o nr a t eo fz e i na st h eg o a l ，c h o o s i n ge n t h a n o la ss o l v e n tt o e x t r a c tz e i na n da n a l y z i n gt h eb e s tt e c h n i c a lc o n d i t i o n s t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h e e f f e c t so fm a i nf a c t o r so nz e i ne x t r a t i o nw e r ee x t r a c t i n gt e m p e r a t u r e t h er a t i oo f m a t e r i a la n dl i q u i d e x t r a c t i n gt i m e g e t t i n gt h eb e s tt e c h n i c a lp a r a m e t e r so fe n t h a n o l e x t r a c t e dz e i n ：e x t r a c t i n gt i m ei s1 5h o u r , t h er a t i oo fm a t e r i a la n dl i q u i d1 ：1 5 ， e x t r a c t i n gt e m p e r a t u r e5 0 。c ，a n dt h eh i 【g h e s te x t r a c t i n gr a t e4 8 6 5 2 w i t ht h ea b s o r b a n c eo fy e l l o wp i g m e n tf r o mz e i nt h a th a sd e c o l o r e da si n d e x ， u s i n ga c t i v a t e dc a r b o nt od e c o l o u r i n gz e i na n da n a l y z i n gi t sb e s tt e c h n i c a lc o n d i t i o n s t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ee f f e c t so fm a i nf a c t o r so ne i nd e c o l o r i z a t i o nw e r ee t h a n o l c o n t e n t t h er a t i oo fs o l i da n dl i q u i d p hv a l u e d e c o l o u r i n gt i m e g e t t i n gt h eb e s t t e c h n i c a lp a r a m e t e ro fd e c o l o u r i n gz e i n ：t h er a t i oo fs o l i da n dl i q u i di s1 5 ：1 0 0 t h e d e c o l o u r i n gt i m e2 5h o u r s ，t h ee t h a n o lc o n t e n t9 0 ，a n dt h ep hv a l u eo fl i q u i d7 0 t h em i n i m u ma b s o r b a n c eo fz e i ni s0 4 6 0u n d e rt h ea b o v ec o n d i t i o n t h ee f f e c t so f a c t i v a t e dc h a r c o a ld e c o l o r i z a t i o nt e c h n o l o g yi so b v i o u s ，c a nt a k eo f fm o s to ft h ey e l l o w p i g m e n t 3 u s e i n gz e i na sd e l a y e d r e l e a s es k e l e t o nm a t e r i a lo fn i s i n , a f t e rt e s t i n gn i s i n a c t i v i t yr e l e a s e df r o mc o m p l e xf i l mp r o d u c e df r o mz e i na n dn i s i n ，t h ef o l l o w i n gr e s u l t s a r eo b t a i n e d ：t h et h i c k n e s so fa c t i v i t yt h a tn i s i nr e l e a s e si nd i l u t e dh y d r o c h l o r i ca c i d i n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e a tt h es a m et e m p e r a t u r e ，t h ea c t i v i t yt h a t n i s i nr e l e a s e si nd i l u t e dh y d r o c h l o r i ca c i di n c r e a s e sa n dt h e nd e c r e a s e sw i t ht i m e i n 江苏大学硕士学位论文 c h a n g i n g a t5 0 。c ，3 6h o u r ，t h em a xo fa c t i v i t y t h a tn i s i nr e l e a s e s i nd i l u t e d h y d r o c h l o r i ca c i di s3 9 0 i u m l t h ez e i nf i l mm a yc o n t r o lt h en i s i na c t w i 哆i n2 0 0 - - 4 0 0i u m li n1 5 , - - 5 0 。c a n d2 1 2 0 h ，m a ye f f e c t i v e l yp r o l o n gt h ea c t i o nt i m eo fn i s i n i t c a l lb eu s e df o rf i l mt od e l a yr e l e a s e1 1 1 8 1 1 1 4 b a s e do nt h er e s u l t so ft h ew e i g h tl o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o no fc u c u m b e r s ， e f f e c t so ft h er a t i oo fm a t e r i a la n dl i q u i d ，t h ed o s a g eo fo l e i ca c i d ，p hv a l u ea n dt h e d o s a g eo fg l y c e r o lf a c t o r so ntt h ew e i g h tl o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o no fc u c u m b e r sw e r e p r i m a r i l yi n v e s t i g a t e dw i t ho n e f a c t o r - a t - a t i m et e c h n i q u em e t h o d f o u rf a c t o r s ，t h e r a t i oo fm a t e r i a la n dl i q u i d ，t h ed o s a g eo fo l e i ca c i d ，p hv a l u ea n dt h ed o s a g eo f g l y c e r o l ，s i g n i f i c a n t l yi m p r o v i n gt h ew e i g h tl o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o no fc u c u m b e r s ， w e r es c r e e n e df o rf u r t h e ri n v e s t i g a t i o n b ym e a n so fat h r e e l e v e lb o x - b e h n k e n f a c t o r i a ld e s i g nc o m b i n i n gw i t hr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y ( r s m ) ，am a t h e m a t i c a l m o d e lw a sd e v e l o p e dt os h o wt h es i g n i f i c a n te f f e c to fe a c hf a c t o ra n dt h e i ri n t e r a c t i o n s o nt h ew e i g h tl o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o no fc u c u m b e r s ，a n dt h eo p t i m u mm e d i a c o m p o s i t i o nf o rt h ew e i g h tl o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o no fc u c u m b e r sw a s ：t h er a t i oo f m a t e r i a la n dl i q u i di s1 5 ：1 0 0 9 m l , t h ed o s a g eo fo l e i ca c i di sl g ，p hi s8 5 ，a n dt h e d o s a g eo fg l y c e r o li s3 m l u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s ，t h el o w e s tw e i g h tl o s sr a t i oo f c u c u m b e r sw a sa c h i e v e da tt h el e v e l6 8 9 ，t h el o w e s td e f o r m a t i o no fc u c u m b e r sw a s a c h i e v e da tt h e l e v e l2 3 0 m m t h e w e i g h t l o s sr a t i oa n dd e f o r m a t i o nd e c r e a s e d o b v i o u s l y , t h ew e i g h tl o s sr a t i oo fc u c u m b e r sa f t e rc o a t i n gc a l lb er e d u c e4 8 4 5 t h e d e f o r m a t i o no fc u c u m b e r sa f t e rc o a t i n gc a nb er e d u c e4 7 7 2 t h ez e i nf r l mh a sd i s t i n c t p r e s e r v a t i ve f f e c t k y ew o r d s ：z e i n ；a c t i v a t e dc a r b o n ；d e c o l o u r i n g ；n i s i n ；s t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ； e d i b l ef i l m i v l 一 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 1 2 1 3 1 4 1 6 1 7 第二章 目录 研究背景1 玉米朊的理化性质1 1 2 1 玉米朊的组成1 1 2 2 玉米朊的结构构型”2 1 2 3 玉米朊的溶解特性2 玉米朊的提取方法简介2 玉米朊的脱色方法概述与国内外研究进展4 1 4 1 有机溶剂法4 1 4 2 活性炭吸附4 1 4 3 超滤法5 1 4 4 超临界二氧化碳流体萃取法5 1 4 5 交联葡萄糖柱层析法5 可食性膜应用及其研究进展6 1 5 1 可食性薄膜的特征6 1 5 2 玉米朊的成膜原理7 1 5 3 可食性薄膜的分类及国内外研究进展7 1 5 4 可食性膜在食品工业中的应用9 立题的依据和意义1 1 论文主要研究内容1 2 玉米朊的提取工艺研究 2 1引言1 3 2 2 试验材料与仪器设备”1 3 2 2 1 试验材料1 3 2 2 2 仪器设备1 3 2 3 试验方法1 3 2 3 1 玉米蛋白粉中成分含量测定1 3 2 3 2 玉米朊的提取率( e r ) 1 4 2 3 3 玉米朊的提取分离及其工艺优化1 4 2 4 结果与讨论1 4 2 4 1玉米蛋白粉中主要成分的含量1 5 v 江苏大学硕士学位论文 2 5 第三章 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 第四章 4 1 4 2 4 3 4 4 第五章 5 1 5 2 2 4 2 影响玉米朊提取单因素试验”1 5 2 4 3 正交试验1 7 j 、结一1 9 玉米朊的脱色工艺研究2 0 引言”2 0 试验材料与仪器设备2 0 3 2 1 试验材料2 0 3 2 2 仪器设备”2 1 试验方法”2 1 3 3 1 选择测定色素波长的方法2 1 3 3 2 测定脱色效果的方法”2 1 3 3 3 活性炭脱色玉米朊基本工艺流程2 1 3 3 4 检测玉米朊主要成分在脱色前后变化的方法”2 2 结果与讨论”2 3 3 4 1 测定波长的选择2 3 3 4 2 活性炭脱色玉米朊工艺单因素试验2 4 3 4 3 活性炭脱色玉米朊最佳条件的确定”2 8 3 4 4 胶束毛细管电泳一3 0 j 、结”3 1 玉米朊膜缓释乳酸菌素的研究3 2 引言”3 2 试验材料和方法3 2 4 2 1 材料、试剂3 2 4 2 2 试验仪器3 3 4 2 3 试验方法”3 3 结果与讨论”3 4 4 3 1 标准曲线的确定3 4 4 3 2n i s i n 释放到溶液中的活性3 5 j 、结4 0 玉米朊成膜保鲜黄瓜的研究4 1 l 日u 吾”4 1 试验材料与仪器设备4 1 5 2 1 试验材料4 1 5 2 2 仪器设备4 2 一 ， 江苏大学硕士学位论文 5 3 5 4 5 5 第六章 试验方法4 2 5 3 1 黄瓜的预处理4 2 5 3 2 涂膜液的制备4 2 5 3 3失重率测定”4 2 5 3 3硬度的测定4 2 5 3 4 单因素试验4 3 5 3 5响应面法优化涂膜工艺4 3 结果与讨论”4 4 5 4 1 单因素试验一4 4 5 4 2 响应面试验4 7 卅、结”5 6 结论与展望“5 7 6 1 主要结论5 7 6 2 展望一5 7 参考文献 致谢 攻读硕士期间发表的文章” v 6 3 江苏大学硕士学位论文 1 1研究背景 第一章绪论 玉米是世界上种植最广泛的谷类作物之一，当今世界玉米的种植面积和总产 量仅次于水稻、小麦，居第三位，是最有发展前途的谷物【卜3 1 。我国玉米产量为1 3 亿吨左右，约占世界总产量6 7 亿吨的2 0 ，仅次于美国，居世界第二位1 3 9 1 。玉 米具有食用、饲用和多种工业用途。据统计表明，全世界生产的玉米有6 8 左右 用做饲料，1 5 的玉米直接用做e l 粮和人类食品，8 左右用做工业原料1 4 1 。玉米 籽粒的蛋白质一般占总含量的1 0 ，其中胚芽中约含2 0 ，胚体中约含7 6 t 1 0 l 。 在以玉米为原料进行深加工的企业中，如生产淀粉、淀粉糖、有机酸、氨基 酸等产品的工厂，都会产生大量的副产品玉米蛋白粉。玉米蛋白粉也叫玉米麸质 粉，是由玉米籽粒经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳，再经淀粉分离机分出的蛋白质 水即麸质水，然后用浓缩离心机或沉淀池浓缩，再经脱水，干燥制得的。这种玉 米蛋白粉一般含有3 0 - 6 5 的蛋白质，其中玉米朊约占4 0 - - 5 0 ，谷蛋白约占 2 2 ，球蛋白约占1 2 f l l 】。玉米蛋白粉因缺少赖氨酸、色氨酸等人体必需氨基酸， 所以其生物学价值低，严重影响了其在食品工业中的应用，大多作为饲料蛋白出 售，很多工厂甚至未作任何利用而自然排放，我国每年随废液排放的玉米蛋白高 达8 万多吨，既浪费了宝贵的粮食资源，又造成了环境污染。 从玉米或者玉米蛋白粉中提取的玉米朊因其具有良好的耐水性、阻氧性和易 成膜性，近年来被广泛的应用于食品、造纸、印刷、纺织、以及医药卫生等方面， 特别是用于食品包装【1 2 1 5 1 。玉米朊作为一种可降解的可食性保鲜膜的应用前景非 常看好，是近几年国内外学者研究的热点之一。 1 2 玉米朊的理化性质 1 2 1 玉米朊的组成 玉米朊的分子量约3 8 ，0 0 0 ，熔点约2 2 0 - - 2 4 0 。( 2 1 6 】。根据m c k i n n e y 的分类，玉 米朊分为0 【一玉米朊和p 一玉米朊两类。a 一玉米朊可溶解于9 5 的乙醇溶液，p 一玉米 朊可溶于6 0 的乙醇而不溶于9 5 的乙醇。0 【一玉米朊约占玉米朊总量的8 0 ，其 江苏大学硕士学位论文 组氨酸、精氨酸、脯氨酸和蛋氨酸的含量低于d 一玉米朊，p 一玉米朊相对不稳定， 易沉淀和凝固。成品玉米朊中富含谷氨酰胺( 2 1 2 6 ) 、亮氨酸( 约2 0 ) 、脯 氨酸( 约1 0 ) 和丙氨酸( 约1 0 ) ，但缺少酸性氨基酸和碱性氨基耐1 7 ，一8 1 。 1 2 2 玉米朊的结构构型 玉米朊的性质不仅与其分子的氨基酸组成有关，还与其分子本身的形状和结 构密切相关。长期以来，人们采用各种方法研究玉米朊的结构性质。t a t h a m 等人 研究发现玉米朊蛋白分子具有棒状或扁长椭球体结构，分子轴径比为2 8 ：1 或7 ： 1 。我国的郭云昌等人利用原子力显微镜，研究了玉米朊在纳米层次的结构，发现 在乙醇溶液中，玉米朊以球状颗粒结构存在，颗粒大小在5 0 , - 一1 5 0 n m 之间，在云 母表面玉米朊形成了比较均匀的网状结构，显示出良好的成膜特性。在溶液中显 示出较强的旋光性，说明其含有较多量的q 一螺旋体，0 l 一螺旋体是由肽主链上的羟 基与亚氨基的氢键作用而形成的【1 9 1 。 1 2 3 玉米朊的溶解特性 玉米朊具有特殊的氨基酸组成，其分子中不仅存在着大量的疏水性氨基酸， 同时含有较多的含硫氨基酸，而且还缺少能带电的酸性、碱性和极性基团的氨基 酸。因此，玉米朊具有独特的溶解性【1 ”8 1 ，它不溶于水，也不溶于无水醇类，但 可溶于6 0 9 5 的醇类水溶液，以及强碱( p h 值 1 1 ) 、十二烷基硫酸钠( s d s ) 、 高浓度尿素、丙二醇和冰醋酸等有机溶剂【1 刀。 1 3 玉米朊的提取方法简介 玉米朊的提取方法有很多，当今主要采用有机溶剂萃取的方法。有机溶剂萃 取的方法是先把玉米朊溶解于乙醇、异丙醇以及丙酮等有机溶剂，再离心分离， 取上清液即玉米朊溶液，然后采用冷冻、调节等电点、盐析以及喷雾干燥等方法 得到玉米朊。 早期的提取方法是用异丙醇提取，然后调节p h 值沉淀玉米朊的方法。但该方 法中间环节较多，成本较高，现有被其它方法取代之势。日本研究人员最近采用 的是乙醇提取，在等电点分离，冷冻干燥的方法【1 8 2 0 1 ，效果较好。我国研究人员 也做了这方面的研究。陈复生等研究采用9 5 乙醇和6 0 乙醇二次提取，调节等 2 江苏大学硕士学位论文 电点沉淀，分离后真空干燥的方法【2 1 1 ，也有较好的效果。黄国平等人应用超声波 技术从玉米蛋白粉中提取玉米朊并用无水乙醇脱色，得到淡黄色的玉米朊，产品 纯度为达到8 8 3 ，提取率达到2 7 以上【2 2 1 。比较有代表性的方法是武汉食品工 业学院研究的乙醇萃取工艺和异丙醇萃取工艺，如图1 1 所示【l o 】。 玉米蛋白粉 上 l 过筛( 8 0 1 0 0 目筛) 甲 l 浸泡葶取( 9 0 乙醇) 上 离心分离 图1 1乙醇、异丙醇提取玉米朊工艺流程 f i g 1 1 e x t r a c t i o nt e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fz e i nw i t he t h a n o la n di s o p r o p a n o i 江苏大学硕士学位论文 1 4 玉米朊的脱色方法概述与国内外研究进展 玉米中的色素主要是玉米黄色素，属异戊二稀类色素，其主要成分为玉米黄 素、隐黄素和叶黄素。色素的存在严重的影响着玉米朊的品质及其应用。因此为 了提高玉米朊的品质，必须除去玉米黄色素【2 5 1 。 1 4 1 有机溶剂法 常用于脱色的有机溶剂主要有丙酮、无水乙醇、甲醇、正己烷等。最常用的 是丙酮和无水乙醇。m a s o n 和p a l m e r ，s w a l l e n ，p e a r c e 于二十世纪四十年代都曾 用过这个方法对玉米朊脱色【2 5 1 。 工艺流程是：将玉米朊按一定的比例( 例如1 ：1 0 ) 溶解在乙醇中，然后加入有 机溶剂( 此步骤在分液漏斗中进行) ，分离除去不溶层后，慢慢加入水沉淀玉米朊， 使下层沉淀的玉米朊从黄色溶剂层中分离出来，然后冷冻干燥沉淀的玉米朊。由 于乙醇和有机溶剂的互溶性，在冷冻或喷雾干燥回收玉米朊时，一些残留的色素 会保留在沉淀的玉米朊中。 但利用此种方法提取的玉米朊残留部分有机溶剂，安全性差不易用于食品和 制药行业，所以现在国内外基本不再采用此法。 1 4 2 活性炭吸附 活性炭的吸附过程是几种作用力综合作用的结果，包括离子吸引力、范德华 力、化学杂和力。根据吸附的双速率扩散理论，吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩 散两阶段构成的双速过程，迅速扩散在数小时内即完成，发挥了6 0 - - - 8 0 活 性炭的吸附容量。迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的 大孔隙中扩散的过程。当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时，由 于受到狭窄孔径所产生的很大阻力，从而极为缓慢【2 6 1 。 活性炭具有吸附机能的最主要原因在于其多孔性结构。多孔结构包括微孔、 中孔和大孔。微孔提供了巨大的表面积，是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。 中孔能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。 大孔的作用是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去。 s t a r li n g 等人曾利用活性炭处理玉米朊溶液，达到比较好的脱色效果。其工 艺主要步骤为： 4 江苏大学硕士学位论文 将固液比为1 ：1 ( g m l ) 的湿玉米蛋白粉溶于6 5 的乙醇溶液，浸泡一段时 间后进行离心，取上清液，加入活性炭与其混合。搅拌一定时间后立即用过滤器 过滤混合物，去除活性炭，对无色滤液进行喷雾干燥。 这种方法脱色效果好，生产成本低，可以基本脱去玉米朊的黄色素。可以应 用于工业生产。 1 4 3 超滤法 c h e r y a n ( 2 0 0 1 ) 曾经运用薄膜过滤法从玉米中提取叶黄素【明。此方法的主要步 骤为：在压力驱动下，玉米朊的乙醇溶液流入过滤器，溶剂和色素等小分子穿过 了膜，而玉米朊被截留。因此，当进料压力为2 2 0 k p a ，渗余物压力为l l o k p a ，流 速为8 2 0 m i _ m 时，分子量为5 0 0 0 的聚醚膜对玉米朊具有理想的截留作用，对类胡 萝卜素具有低截留系数。不连续的渗透用来对玉米朊脱色。 这种方法脱色效果好，回收率较高，但是因其生产成本也较高，不易应用于 大规模生产。 1 4 4 超临界二氧化碳流体萃取法 f a v a t i 等学者( 1 9 8 8 ) 用超临界二氧化碳从树叶蛋白浓缩液中提取胡萝卜素 和叶黄素。超临界状态的二氧化碳密度接近于液体，粘度与气体相当，由于这些 特性，超临界二氧化碳流体可以迅速渗透到玉米朊内部溶解黄色素。叶黄素和它 的异构体玉米黄质在超临界二氧化碳流体中具有有限的溶解度，但如果加入乙醇、 丙酮等为夹带剂可以大大提高脱色效果。超临界二氧化碳流体不仅能对玉米朊脱 色，而且能萃取到不含蛋白质的类胡萝卜素。这种方法对两种附加产品的回收率 很高。 这种方法脱色效果好，回收率也较高，其生产成本虽然有所降低，但超临界 萃取装置价格昂贵，而且产能不高，不易应用于大规模生产。 1 。4 5 交联葡萄糖柱层析法 交联葡萄糖凝胶柱层析利用交联葡萄糖凝胶粒子为固定相，是根据料液中玉 米朊和黄色素相对分子量的差别进行分离。交联葡萄糖( s e p h a d e x ) l h 6 0 是一 种用来分离有机溶剂中的脂质和脂溶性物质的过滤介质。分离原理为排阻，吸附， 或相位分离。这种物质被证明能成功地提纯疏水性表面活性蛋白，同时可用于分 5 江苏大学硕士学位论文 离疏水性玉米朊和与其结合的叶黄素。 这种方法脱色效果很好，而且回收率很高，但是同样存在因其生产成本高， 不易应用于大规模生产。 1 5 可食性膜应用及其研究进展 可食性膜是以可食性生物大分子物质为主要基质，辅以可食性增塑剂，通过 一定的处理工序使各成膜剂分子之间相互作用，使之在干燥后形成一种具有力学 性能和选择透过性的结构致密的薄膜【2 8 】。通过食品包裹、浸渍、涂布、喷洒等形 式覆盖于食品物质组成的薄层可以阻止( 或减少) 水分、气体( 0 2 、c 0 2 ) 、芳香 成分和脂质等的迁移，并对食品起到机械保护作用【2 9 1 。而且，作为合成包装膜， 它既是包装，又是食品中的一种组分，是可食性的，不会对环境造成污染。 此外，可食性膜可作为特殊功能性成分，如抗氧化剂、防腐剂、调味料等食 品添加剂的载体，它既可将食品与外界环境隔离开来，又可将食品各组分隔开， 保证了食品质量，延长了货架期【3 0 】。 1 5 1可食性薄膜的特征 可食性膜主要是通过防止气体、水汽和溶质等的迁移来避免食品在贮运过程 发生口味、质构等方面的变化，进而保证食品的质量，延长食品货架期，或降低 包装成本。概括起来，它具有如下属性特刎3 1 l ： 1 ) 可食性膜可与其包装的食品一同食用，具有一定的营养价值，有的能被人 体消化，有的食用膜本身对人体具有保健作用。 2 ) 可食性膜为可降解膜，若未被食用，在环境中人可被微生物降解，不会造 成环境污染。 3 ) 它可以用于食品销量包装，单位食品包装，与食品直接接触，防止食品被 污染。 4 ) 可食性膜制作中可加入一些风味剂、着色剂、营养强化剂等，以改善食品 品质及感官性能，增进食欲。 5 ) 可食性膜还可以作为防腐剂、抗氧化剂的载体，并可控制它们在食品中的 扩散速率。 6 江苏大学硕士学位论文 6 ) 可食性膜可以防止食品组分间水分和其它物质的迁移而导致食品变质，或 影响食品质量。 7 ) 可食性膜和不可食用薄膜构成多界面、多层次的复合包装，提高整体阻隔 性能。 8 ) 可食性膜也可以用作微波、焙烤、油炸食品的包被膜等。 1 5 2 玉米朊的成膜原理 玉米朊的成膜特性早在1 9 7 3 年就被人们所认识，现在已经被广泛应用于工业 生产。但是玉米朊的成膜特性的机制仍在探讨之中。玉米朊中，有很多含硫基氨 基酸，这些氨基酸可以形成很强的分子内二硫键，它们和分子之间的疏水键一起 构成了玉米朊成膜特性的分子基础。郭云昌等人采用一种新的制样技术“分 子梳方法，利用原子力显微镜观察当玉米朊溶解于乙醇溶液时，发现了大小在 8 r i m 左右的棒状结构，这些结构与纤维状结构非常相似。这些结构呈现出不同的 介观形态：棒状、哑铃状分叉等结构形态。一些棒状结构环绕成圆环结构，还有 一些游离球状蛋白颗粒分散其中，游离的球状蛋白颗粒大小和棒状结构的径向大 小差不多。这些蜿蜒的棒状结构相互缠绕形成一张非常精致的大网结构。当玉米 朊溶液沉积在云母片上时，随着液体的蒸发，玉米朊溶液浓度增大，当浓度达到 一定程度时，玉米朊单体会逐渐团聚在一起，蛋白之间、蛋白内部的氢键、二硫 键和疏水键会逐步形成并得到加强，这些键相互交错，维系着一种网状结构，并 最终导致膜结构的形成。这些良好的网状结构，加上玉米朊本身富含疏水氨基酸， 玉米朊蛋白膜必将具有良好的透气防水性能【1 9 1 。 1 5 3 可食性薄膜的分类及国内外研究进展 可食性膜按原料分类大体上可分为以下四类：多糖类可食性膜、蛋白质类可 食性膜、类脂可食性膜、复合型可食性膜【3 z l 。 1 5 3 1多糖类可食性膜 以植物多糖或动物多糖为基质的可食性膜，主要有淀粉膜、改性纤维素膜、 动植物胶膜等【2 7 1 。 淀粉膜是可食性膜中研究开发最早的类型。国外在二十世纪五六十年代已有 文献报道，而国内研究则较晚。近年来，在成膜材料与工艺和增塑剂研究应用方 7 江苏大学硕士学位论文 面取得了重要进展。淀粉可食性膜以淀粉，主要是直链淀粉为基质，多元醇( 如甘 油、甘油衍生物、山梨醇及聚乙二醇等) 及类脂物质( 如脂肪酸、单甘油脂、表面活 性剂等) 为增塑剂，少量动物或植物胶为增强剂制作而成。它们具有拉伸性、透明 度、耐折性、水不溶性良好和透气率低等特点。 m a r i aa g a r c i a 等人对淀粉膜的应用作了初步的探讨。用稀碱溶液对淀粉进行 改性处理，并加入甘油作为增塑剂，用这种配制好的涂膜液处理新鲜草莓并在o ，相对湿度8 4 8 的条件下贮存。结果表明，处理过的草莓在失重率、硬度和 腐败率等指标上都优于对照组。3 0 天后，处理组的腐败率仅为3 0 ，而对照组的 腐败率就已高达1 0 0 3 3 1 。 胡新宇等以玉米原淀粉为成膜基质，配以甘油( 增塑剂) 和羧甲基纤维素钠( 增 强剂) ，在8 0 8 5 。c 烘干1 h 左右，即可得到比较理想的可食性淀粉膜。试验表明 这种膜具有良好的阻湿性与阻气性【州。 近年来，世界各国对改性纤维素可食性膜的研究开发极为重视。用植物纤维 经化学改性，如甲