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不同增塑剂对大豆蛋白包装薄膜机械性能稳定性的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-06
核心提示:大豆分离蛋白(SPI)是一种质优价廉、来源丰富的植物蛋白。
   大豆分离蛋白(SPI)是一种质优价廉、来源丰富的植物蛋白。大豆蛋白基薄膜是以SPI等为基本原料,通过不同分子间相互作用形成的具有多孔网状结构的薄膜。但单独由SPI制备的薄膜机械性能较差、脆性强且不具热塑性,制约了其在实际中的应用。而含有极性基团的增塑剂分子与蛋白质分子相容性良好,可改善SPI的加工性能近年来,国内外的研究都着重于分析增塑剂的选择对SPI膜机械性能的影响,忽略了增塑剂对SPI机械性能稳定性的影响研究。
 
  来自东北农业大学食品学院的支雅雯、张华江和王晓琪等人选择常用的3 种不同增塑剂进行复配组合,并与单一使用甘油增塑的SPI膜进行对比,分析不同增塑剂组合对SPI机械性能稳定性的影响,最后初步筛选出一种在贮藏期内稳定性较优的复配增塑剂SPI膜,为SPI膜更广泛的实际应用提供理论参考和技术支持。
 
  1. 在贮藏期间的TS变化
 
  随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d的贮藏期内,TS都呈现先升高后下降的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组的TS分别为4.83、4.69、5.09、5.67 mPa,D值分别为31.1%、38.8%、18.2%、11.2%,4 种增塑剂组合SPI膜TS稳定性由高到低分别为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
 
  2. 在贮藏期间的EB变化
 
  随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在在90 d的贮藏期内,EB都呈现出先升高后下降的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组EB分别为18.83%、21.13%、19.09%、21.07%,D值分别为68.1%、55.7%、29.3%、23.9%。4 种增塑剂组合SPI膜EB稳定性由高到低分别为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜。
 
  3. 在贮藏期间WVP的变化
 
  随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d贮藏期内,WVP都呈现逐渐升高的趋势。贮藏90 d后,空白组、1~3组的WVP分别为30.07、33.83、28.17、27.43 (g·mm)/(m2·d·kPa),D值分别为75.23%、85.88%、76.17%、54.88%。从高到低为甘油、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜。
 
  4. 水分体积分数在贮藏期间的变化
 
  随着贮藏时间的延长,单一甘油增塑SPI膜与3 种不同组合的增塑剂SPI膜材料在90 d贮藏期内,水分体积分数都呈现出先升高后下降的趋势,只是不同组合膜之间下降速率有差异。贮藏90 d后,空白组、1~3组的SPI膜水分体积分数分别为16.9%、15.9%、17.5%、20.9%,D值分别为32.9%、39.1%、28.8%、15.4%。在整个贮藏期间,SPI膜保水性的稳定性从高到低为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
 
  5. SPI膜的水稳定性
 
  在经过90 d的贮藏期后,不同增塑剂组合的SPI膜水溶失率都有不同程度增大,空白组、1~3组D值分别为13.42%、16.12%、14.52%、10.73%,稳定性由高到低为甘油、油酸、山梨醇组合SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸组合SPI膜>甘油、山梨醇组合SPI膜。
 
  6. SPI膜的疏水性
 
  在经过90 d的贮藏期后,不同增塑剂组合的SPI膜的接触角都存在不同程度的减小的现象。在贮藏初期,有油酸参与组合增塑的蛋白膜的接触角都成增大的趋势,说明油酸引起膜体系的疏水性增强,而山梨醇却造成膜体系疏水性的降低。4 种SPI膜疏水性的稳定性由高到低为甘油、山梨醇与油酸组合增塑SPI膜>甘油单一增塑SPI膜>甘油、油酸组合增塑SPI膜>甘油、山梨醇组合增塑SPI膜。
 
  7. SPI膜的巯基含量
 
  在90 d的贮藏期内,不同增塑剂组合的SPI膜的巯基含量逐渐下降。在贮藏初期,与空白组相比,有油酸参与组合增塑的蛋白膜的接触角与巯基含量都增大。
 
  8. 不同增塑剂复合膜贮藏期间表面SEM分析
 
  在贮藏初期,虽然空白组SPI膜与3组SPI膜相比,表面更为致密平整,无颗粒状结合物,说明单一甘油增塑的SPI膜交联网络结构排列更紧密,蛋白粒子之间相互吸引强烈,更好地改善了SPI膜的机械性能,但经过90 d贮藏期后,此时单一甘油增塑的SPI膜表面结构变化也最大,此时蛋白膜表面网络结构排列疏松,甚至有裂缝和空洞出现。
 
  结  论
 
  以甘油、山梨醇和油酸组合(2∶1∶1,m/m)作为增塑剂制备SPI膜时,SPI膜机械性能稳定性最佳,与空白组(单独由甘油增塑的SPI膜)相比,抗拉强度稳定性提高了64%,断裂延伸率稳定性提高了65%,水蒸气透过率稳定性提高了27%,对水的稳定性提高了20%。本实验可为SPI包装薄膜在实际中更广泛的应用提供一定的理论依据。
 
 
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