淀粉质可食用膜性质研究_龚凌霄

m2；t— ——透湿时间，h；ΔP：水蒸气分压差，kPa。
1.3.3 可 食 用 膜 机 械 特 性 检 测 参 照 ASTM
D882 2010 方 法 ， 将 5 种 可 食 用 薄 膜 裁 剪 成 10
mm 宽、100 mm 长的长方形形状。在 25 ℃、RH50%
环境下平衡 48 h，用质构仪检测拉张强度（TS）和
伸长率（E），检测探头间距为 50 mm。 每种可食用
膜采用 6 个平行。
TS = F （MPa）
（2）
S 有效
式中，F— ——拉长过程中最大的力，N；S 有效— —— 膜受力横截面积，m2。
E% = L 断裂 - L 原始 %
（Hale Waihona Puke ）L 原始式中，L 断裂— ——断裂时膜长度 ，mm；L 原 始— ——
目前制作可食用膜的基质主要有蛋白质、多 糖和淀粉，添加油脂可增加阻水效果。 MS Tapia[3]
收稿日期： 2015-08-28 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （31401522）；北 京 市 教
育 委 员 会 面 上 项 目 （KM201510011006）；北 京 市 属高等学校高层次人才引进与培养计划项目 （CIT&TCD20130309，IDHT20130506） 作者简介： 龚凌霄，女，1981 年出生，博士，讲师 通讯作者： 张慧娟 E-mail： zhanghuijuan@
表 1 淀粉质可食用膜多元醇添加量
Table 1 Additive amount of polyols
in starch edible films
淀粉类型
多 元 醇 添 加 量 /%
马铃薯淀粉
15
20
25
小麦淀粉
30
40
50
玉米淀粉
15
20
25
木薯淀粉
30
35
40
果胶可食用膜制作过程根据 N Maftoonazad[12] 等人通过响应面法优化得到的水蒸气透过率最低 膜配方：将果胶与水质量比 3%加入水中，在常温 下 连 续 搅 拌 直 至 果 胶 完 全 溶 解 。 加 入 0.9%山 梨 醇，继续搅拌直至溶解。 加入 1.2%蜂蜡，将溶液沸 水浴加热至蜂蜡完全融化，立即 13 000 r/min 均质 5 min。 将果胶质薄膜溶液 8 mL 倒入直径 9 cm 聚 乙烯塑料平板上，25 ℃通风干燥 12 h 后揭膜。 1.3.2 可食用膜水蒸汽透过率（WVP）检测 参照 ASTME96-05 方法， 在透湿杯中分别加入饱和盐 溶液（氯化镁、硝酸镁、硝酸钠和硝酸钾），距顶部 6 mm 模拟 30%，50%，70%和 90%相对湿度。 将淀 粉质可食用薄膜附于杯口， 薄膜边缘宽于杯口 3 mm，用 85%石蜡和 15%蜂蜡混合蜡液密封薄膜周 围。 盖上塑形环，在塑形环内与薄膜连接处用蜡液 密封，杯口处薄膜透湿有效面积直径达到 6 cm。将
薯淀粉质可食用膜都出现 WVP 随多元醇含量增 加先上升后下降的现象。 马铃薯淀粉质和玉米淀 粉质可食用膜 WVP 最小值都出现在多元醇含量 20%处，而木薯淀粉质薄膜 WVP 最小值出现在多 元醇含量 35%处。 魷L Ramos[13]等人发现乳清蛋白 制作的可食用薄膜 WVP 也出现了随塑化剂含量 升高先下降后升高的现象。 B Ghanbarzadeha[14]和 B Ghanbarzadeh[15]等 人 制 作 的 玉 米 淀 粉 质 可 食 用 薄膜以柠檬酸和纤维素作塑化剂， 也出现同样的 现象， 其认为纤维素和柠檬酸填补了淀粉质薄膜 中的高聚物分子链间的空隙， 延长了水分子在可 食用薄膜中的移动路径， 从而降低了薄膜的 WVP。 过多的塑化剂含量使得高聚物分子链间的 空间增加，增加了水分子在薄膜中的流动性，从而 增加了可食用膜的 WVP。 RA Talja[16]等人制作的 可食用膜，以甘油、山梨醇和木糖醇分别作为塑化 剂都出现相同的现象，并且可食用膜 WVP 与塑化 剂玻璃态转变温度呈负相关。 M. Ghasemlou [17]等 人 、MA Garcia[10]等 人 以 及 MA Garcia[18]等 人 也 发 现玻璃态转变温度低的甘油制作的可食用膜 WVP 高 于 玻 璃 态 转 变 温 度 高 的 山 梨 醇 制 作 的 可 食用膜。
第 16 卷 第 8 期
淀粉质可食用膜性质研究
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透湿杯放在装有无水氯化钙的干燥器中， 干燥器
内部 RH 0%。 将干燥器放入 38 ℃的恒温培养箱
中，24 h 后检测透湿杯质量变化。
wvp =
Δm·d S·t·ΔP
（1）
式 中 ，Δm— ——24 h 前 后 透 湿 杯 的 质 量 变 化 ，
g；d— — — 可 食 用 膜 厚 度 ，mm；S— — — 有 效 透 湿 面 积 ，
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中国食品学报
2016 年第 8 期
著。 相反在可食用膜中添加亲水物质会增加其 WVP。 SF Hosseini[8]等人采用鱼皮明胶和壳聚糖按 照不同比例混合制作可食用膜。 可食用膜 WVP 随 蛋白质含量的升高而上升， 这可能是由于蛋白质 中亲水氨基酸造成水分在可食用膜中的溶解性和 流动性增加。
1 材料和方法
1.1 材料和试剂 马铃薯淀粉、蜂蜡、氯化镁、硝酸镁、硝酸钠、
硝酸钾、石蜡、无水氯化钙（化学纯），国药集团化 学试剂有限公司；高甲氧基果胶、木薯淀粉（化学 纯），半夏科技；玉米淀粉、小麦淀粉、山梨醇、木糖 醇（食品级），北京朗迪生物科技有限公司。 1.2 设备与仪器
匀 浆 机 （PT2500E），POLYTRON；密 度 强 制 对 流 干 燥 箱 （ISOCIDE），新 加 坡 艺 思 高 科 技 有 限 公 司 ； 质 构 仪 （CT3），BROOKFIELD； 恒 温 恒 湿 箱
膜原始长度，mm。
1.3.4 可食用膜溶解性（S）检测 称取 0.5 g 可食
用薄膜， 加入到 50 mL 蒸馏水中，25 ℃震荡 24 h，
每 12 h 更换蒸馏水。 最后得到的薄膜用蒸馏水冲
洗 3 遍，105 ℃干燥至恒重。
S=
W - W % 干物质
溶解后干物质
W 干物质
（4）
式 中 ，W 干 物 质— ——0.5 g 可 食 用 膜 中 的 干 物 质
关键词 水蒸气透过率； 可食用薄膜； 机械特性 文章编号 1009-7848（2016）08-0023-07 doi： 10.16429/j.1009-7848.2016.08.004
一直以来市场上应用的食品保鲜材料都是石 油原料生产的聚乙烯塑料制品。 这种塑料制品的 阻隔性和机械特性使得塑料制品得到广泛应用， 然而塑料制品的生物不可降解性造成了严重的环 境污染。 可食用薄膜具有可直接食用和生物可降 解性，可作为新型环保的食品包装材料。 因可食用 膜的水蒸气透过率较低， 故将其应用于果蔬保鲜 中。 李琦[1]等人采用蛋清蛋白和木糖加热制成的可 食用薄膜能够降低核桃仁储存过程中酸价下降的 速率。 刘美玉[2]等人发现可食用薄膜涂层可以有效 延长鸡蛋的保鲜期。 本文通过优化多元醇含量，得 到水蒸气透过率最低的淀粉质薄膜。 检测不同薄 膜在不同相对湿度环境下的水蒸气透过率和薄膜 的机械特性。
量，g；W 溶解后干物质— ——0.5 g 可食用膜经溶解后所含
干物质量，g。
1.4 数据分析 用 Statistic 17 软件分析数据的显著性差异。
对数据进行单因素方差分析， 得到各组数据间的 显著性差异（P＜0.05）。
2 试验结果
2.1 淀粉质可食用膜多元醇含量优化结果 如图 1 所示：马铃薯淀粉质、玉米淀粉质和木
以淀粉作为基质的可食用膜阻隔性质不仅受 到淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量差异的影响， 还会受到塑化剂的影响。 由于淀粉质可食用膜干 燥失水后容易开裂， 所以添加多元醇作为塑化剂 来增加可食用膜干燥后的完整性。 然而塑化剂的 玻璃态转变温度和添加量都会影响可食用膜的阻 隔性质。MA Bertuzzi[9]等人采用高直链玉米淀粉和 甘油作为基质制作可食用膜， 甘油含量升高后薄 膜的 WVP 也随之升高。 由于直链淀粉产生的双螺 旋结构可使可食用膜内部流动性降低， 所以直链 淀 粉 含 量 高 的 可 食 用 膜 WVP 普 遍 较 低 。 MA Garcia[10]采 用 普 通 玉 米 淀 粉 和 高 直 链 玉 米 淀 粉 作 为薄膜基质，分别添加甘油和山梨醇作为塑化剂， 加入葵花油降低薄膜的通透率。 20℃、RH98.2%～ 33.3%环境下高直链玉米淀粉质薄膜的 WVP 低于 普通玉米淀粉质薄膜， 而山梨醇的阻湿效果要强 于甘油。 AA Al-Hassan 和 MH Norziah[11]采用西米 淀粉与明胶按照不同比例混合制作可食用膜，同 时添加山梨醇和甘油作为塑化剂， 也发现添加甘 油后 WVP 要高于添加山梨醇的可食用膜。 本文 研究几种常见的淀粉马铃薯淀粉、小麦淀粉、玉米 淀粉以及木薯淀粉为基质的可食用膜的加工工艺 及特性。
等人采用海藻酸盐和吉兰胶作为基础材料， 添加 N-乙 酰 半 胱 氨 酸 、 甘 油 、 抗 坏 血 酸 和 柠 檬 酸 作 为 辅料，制作可食用膜。 在添加葵花油后降低了可食 用膜的水蒸气透过率。 L Fernandez[4]等人采 用 乳 清蛋白和甘油制作薄膜， 并在薄膜中添加了不同 浓度的硬脂酸、油酸和亚油酸，结果发现添加饱和 脂 肪 酸 薄 膜 的 水 蒸 气 透 过 率 （WVP） 低 于 添 加 不 饱 和脂肪酸的薄膜。 C Pearoval[5]等人采用阿拉伯糖 基木聚糖和甘油作为基质，分别添加棕榈酸、硬脂 酸、 三油酰甘油酯和氢化棕榈油， 得到同样的结 果。 而 Z Wang[6]等人采用大豆分离蛋白、甘油和羧 甲基纤维素作为基质制作可食用膜， 并添加不同 比例的油酸和硬脂酸， 结果发现饱和脂肪酸与不 饱 和 脂 肪 酸 具 有 不 同 的 阻 水 效 果 。 在 25 ℃ 、 RH50%差值环境下，油酸和硬脂酸质量比例为 2∶ 3 时 WVP 最小。 油酸含有双键，具有活跃的填充 效果，而硬脂酸可以填补连续可食用膜基质，从而 降低其 WVP。B Bravin[7]采用玉米淀粉和甲基纤维 素作为薄膜基质，甘油作为塑化剂，分别添加大豆 油、可可油，并在不同油脂的薄膜溶液中加入单酰 甘油质、吐温-60 和吐温-80 作为乳化剂，结果发 现不同的乳化剂使得不同油脂薄膜的 WVP 没有 显著差异， 而未添加乳化剂的薄膜 WVP 差异显