乳清浓缩蛋白可食用膜的研究

论文摘要

可食性包装是一种可以食用、并具有一定的包装保护功能的薄膜,可以作为阻隔层控制水分迁移、氧气进入、脂肪氧化和挥发物质的损失来保持加工食品的品质,以达到延长货架期的目的。它是顺应人们对食品包装的方便化和无公害化而迅速发展起来的新型食品包装。本课题以乳清浓缩蛋白为成膜基质,研究了成膜工艺、酶法改性方法和机制以及可食用膜的应用特性,为可食用膜的进一步研究提供了一定的理论基础和实践经验。首先,论文研究了成膜工艺,分析了成膜因素对可食用膜性能的影响。结果表明,蛋白质浓度和甘油浓度的增大导致可食用膜阻隔性能和溶解性的下降,但可以提高可食用膜的机械性能,可使延伸率分别增大46%和87%,而对其色差无显著影响。当加热温度为70℃时,可食用膜的阻隔性能和抗拉强度达到最佳。响应面优化工艺结果表明,当蛋白质浓度100 g/L、甘油浓度27 g/L、加热温度69℃时,可获得最佳的通透性能,其透湿系数为0.435 g·mm/m2·h·kPa,透氧系数为0.134cm3·mm/m2·d·kPa。采用转谷氨酰胺酶（TG）对乳清浓缩蛋白进行改性。研究发现,酶反应时间控制在120 min时,可食用膜的各性能都达到较好水平。此时,可食用膜的透湿系数和透氧系数分别降低47%和44%,可食用膜的溶解性下降13%,延伸率增大41%。抗拉强度和可食用膜的颜色随酶反应时间的进行变化不显著。结果还表明,酶添加量为0.4 g/L时,可食用膜的各项性能都达到较好水平。此时,可食用膜的透湿系数和透氧系数分别降低48%和41%,延伸率增大56%。酶添加量增大,膜的溶解性降低12%,但对可食用膜的颜色影响不大。分析了酶法改性影响可食用膜性能的机制。HPLC分析表明TG处理的蛋白质所含的大分子量组分比例增大,形成了大分子的聚集体。DSC分析表明酶法改性促使可食用膜的变性温度升高。荧光分析显示反应过程中乳清蛋白分子的疏水性增大。表面巯基测定显示酶法改性初期巯基含量增大,而总巯基测定显示酶法改性除了形成促使蛋白质分子间形成ε-（γ-谷氨酰基）赖氨酸共价键,同时促进二硫键的形成。扫描电镜显示可食用膜的超微结构更加细致、光滑。由此可推断,TG酶法改性的初期,蛋白质链段得到舒展,暴露出内部的疏水基团;而随反应的进行,ε-（γ-谷氨酰基）赖氨酸共价键以及新的二硫键的形成有助于分子的有序性增加,排列更为紧密,这些分子结构的改变进一步改善了可食用膜的阻隔性能和机械性能。采用乳清蛋白涂膜与酶法改性的乳清蛋白涂膜对核桃仁的储藏效果进行试验,发现两种涂膜均可降低核桃仁在储藏期间脂肪氧化,两个试验组的核桃仁脂肪酸值比对照组分别低9%51%,10%48%,过氧化值分别低于对照组21%38%,22%43%。涂膜能够改善核桃仁的感官性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 乳清蛋白
• 1.2 可食用膜的发展历史
• 1.3 可食用膜的涂敷方法
• 1.4 可食用膜的成膜基质及其分类
• 1.4.1 多糖为基质的可食用膜
• 1.4.2 脂肪为基质的可食用膜
• 1.4.3 蛋白质为基质的可食用膜
• 1.4.4 微生物共聚聚酯可食用膜
• 1.4.5 复合可食用膜
• 1.5 国内外的研究现状
• 1.6 可食用膜在食品工业中的应用
• 1.6.1 果蔬的涂膜保鲜
• 1.6.2 水产品的涂膜保鲜
• 1.6.3 肉及肉制品的涂膜保鲜
• 1.6.4 糖果制品的涂衣
• 1.6.5 油炸食品中的应用
• 1.7 立题意义
• 1.8 主要研究内容
• 第二章 乳清浓缩蛋白可食用膜成膜工艺的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 可食用膜的制备
• 2.3.2 透湿系数的测定
• 2.3.3 透氧系数的测定
• 2.3.4 机械性能测定
• 2.3.5 溶解性测定
• 2.3.6 颜色分析
• 2.3.7 数据统计及分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 蛋白质浓度对可食用膜性能的影响
• 2.4.1.1 蛋白质浓度对可食用膜通透性能的影响
• 2.4.1.2 蛋白质浓度对可食用膜机械性能的影响
• 2.4.1.3 蛋白质浓度对可食用膜色泽的影响
• 2.4.1.4 蛋白质浓度对可食用膜溶解性的影响
• 2.4.2 甘油浓度对可食用膜性能的影响
• 2.4.2.1 甘油浓度对可食用膜通透性能的影响
• 2.4.2.2 甘油浓度对可食用膜机械性能的影响
• 2.4.2.3 甘油浓度对可食用膜色泽的影响
• 2.4.2.4 甘油浓度对可食用膜溶解性的影响
• 2.4.3 加热温度对可食用膜性能的影响
• 2.4.3.1 加热温度对可食用膜通透性能的影响
• 2.4.3.2 加热温度对可食用膜机械性能的影响
• 2.4.3.3 加热温度对可食用膜色泽的影响
• 2.4.3.4 加热温度对可食用膜溶解性的影响
• 2.4.4 可食用膜成膜工艺优化
• 2.5 本章小结
• 第三章 乳清浓缩蛋白酶法改性的成膜工艺
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 可食用膜的制备
• 3.3.2 透湿系数测定
• 3.3.3 透氧系数测定
• 3.3.4 机械性能测定
• 3.3.5 溶解性测定
• 3.3.6 颜色分析
• 3.3.7 数据统计及分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 酶作用时间对可食用膜通透性能的影响
• 3.4.2 酶作用时间对可食用膜机械性能的影响
• 3.4.3 酶作用时间对可食用膜溶解性的影响
• 3.4.4 酶作用时间对可食用膜颜色的影响
• 3.4.5 酶添加量对可食用膜通透性能的影响
• 3.4.6 酶添加量对可食用膜机械性能的影响
• 3.4.7 酶添加量对可食用膜溶解性的影响
• 3.4.8 酶添加量对可食用膜颜色的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 乳清浓缩蛋白酶法改性机理研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 DSC 测定乳清蛋白改性前后变性温度
• 4.3.2 表面疏水性的测定
• 4.3.3 巯基的测定
• 4.3.4 蛋白质分子量分布的测定
• 4.3.5 可食用膜超微结构的观察
• 4.3.6 数据统计及分析
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 酶法改性对乳清蛋白可食用膜变性温度的影响
• 4.4.2 酶法改性对蛋白质疏水性的影响
• 4.4.3 酶法改性对蛋白质巯基数量的影响
• 4.4.4 酶法改性对蛋白质分子量分布的影响
• 4.4.5 酶作用对可食用膜超微结构的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 乳清浓缩蛋白可食用膜的应用
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与设备
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 涂膜液的制备
• 5.3.2 核桃仁涂膜
• 5.3.3 脂肪酸值测定
• 5.3.4 粗脂肪过氧化值测定
• 5.3.5 色泽测定
• 5.3.6 感官评定方法
• 5.3.7 数据统计及分析
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 核桃仁储藏过程中脂肪酸值的变化
• 5.4.2 核桃仁储藏过程中粗脂肪过氧化值的变化
• 5.4.3 核桃仁核桃仁贮藏过程中颜色的变化
• 5.4.4 涂膜对核桃仁感官性质的影响
• 5.5 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文