一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法，属于天然高分子材料领域中的食品包装材料。本发明专利技术以大豆蛋白为主要原料，在一定条件下与增塑剂、抗氧化剂、增强材料等发生共价交联反应，制备出一种抗氧化性突出，同时具有较好机械性能和阻隔性能的大豆蛋白复合薄膜。与纯大豆分离蛋白薄膜相比，本发明专利技术所制备的复合薄膜的总多酚含量增加205.1％‑945.8％，DPPH自由基清除率增加947.5％‑2593.4％，抗拉伸强度增加209.5％‑591.4％，断裂伸长率降低48.0％‑59.8％，水蒸气透过率下降81.7％‑90.9％，吸湿率下降41.5％‑61.05％，氧气透过率下降27.2％‑77.5％以及二氧化碳透过率下降25.0％‑47.4％。本发明专利技术操作流程简单易行，适宜投入到工业化生产中。

An Antioxidant Soybean Protein Composite Film and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法
本专利技术提供了一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法，更具体地说涉及大豆蛋白/纳米纤维素/阿魏酸抗氧化性复合薄膜，属于天然高分子材料领域中的食品和药品包装材料。
技术介绍
大豆蛋白薄膜作为一种新型包装材料，具有绿色环保、可生物降解、无毒无害等特性，但其抗氧化性、包装性、阻隔性较差。本专利技术以大豆蛋白为主要原料，在一定条件下与增塑剂、抗氧化剂、增强材料等发生共价交联反应，制备出一种抗氧化性突出，同时具有较好机械性能和阻隔性能的大豆蛋白复合薄膜，部分替代石油基聚合物用于易氧化类食品包装领域，减少环境污染，是一种具有开发前景的绿色包装材料。阿魏酸是一种存在于植物中的酚酸衍生物，具有各种生物活性。通过利用阿魏酸的抗氧化性能，将其加入到食品包装材料中，而不是直接添加到食品中以制备抗氧化活性包装膜，这可以大大延迟食品的自动氧化。阿魏酸也是一种交联剂，可以显着提高生物基薄膜的阻隔性。纳米纤维素，由于其纳米尺寸的优势使得其在增强天然高分子方面得到较好应用，纳米纤维素在大豆蛋白基质中分散良好，且可与大豆蛋白之间形成氢键，并发生物理交联，从而改善复合薄膜的机械性能，并与阿魏酸有协同作用提升复合薄膜的抗氧化性。目前国内关于大豆蛋白复合薄膜的研究中，多数集中在对其机械性能、阻隔性能的提升方面，而对于薄膜在实际应用中其抗氧化性能对于食品延长保质期的研究较少。专利CN106928728A以大豆蛋白为原料，采用改性TiO2-SiO2复合纳米材料、谷氨酰胺转氨酶和甲壳素，提高了复合薄膜的抗拉伸强度；专利CN101199314A将大豆分离蛋白和小麦面筋蛋白混合后，用谷氨酰胺转氨酶对其进行改性，以提高复合薄膜的抗拉伸强度和延伸率；专利CN107936580A中，利用硬脂酸、木质纤维和氧化银使大豆分离蛋白复合薄膜的耐水性和抗菌性有所提升。上述薄膜皆以大豆蛋白为原料制备复合薄膜，但并未提及薄膜的抗氧化性能，且没有实现机械性能和阻隔性能的同时提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法，并可应用于易氧化食品类包装领域。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法，包括以下步骤：(1)制备大豆蛋白膜溶液：将4.0％大豆分离蛋白，2.0％甘油和适量蒸馏水混合，在60℃下搅拌1h，以制备大豆分离蛋白膜溶液；(2)调节pH：用0.1mol/L的NaOH将(1)制得的大豆蛋白膜溶液的pH调节至9.0；(3)搅拌纳米纤维素：使用恒温磁力搅拌器搅拌纳米纤维素30min，使之状态均一稳定；(4)制备大豆蛋白复合薄膜溶液：将0.05％～0.20％阿魏酸和0.20％搅拌后的纳米纤维素加入到(2)制得的大豆蛋白膜溶液中，并在60℃下搅拌1h；(5)脱泡烘干：将(4)制得的成膜溶液超声脱泡处理15min后，倒于硅橡胶板槽内，置于60℃的恒温鼓风干燥机中烘干7h；(6)回软揭膜：冷却至室温后，将薄膜从硅橡胶板上剥离，并在50％相对湿度和24±1℃下存放24h；(7)成品。同时提供上述方法制备的大豆蛋白复合薄膜具有以下特征：(1)所述复合薄膜的总多酚含量增加205.1％-945.8％，DPPH自由基清除率增加947.5％-2593.4％(与纯大豆分离蛋白薄膜比较)；及(2)所述复合薄膜的抗拉伸强度增加209.5％-591.4％，断裂伸长率降低48.0％-59.8％(与纯大豆分离蛋白薄膜比较)；及(3)所述复合薄膜的水蒸气透过率下降81.7％-90.9％，吸湿率下降41.5％-61.05％(与纯大豆分离蛋白薄膜比较)；及(4)所述复合薄膜的氧气透过率下降27.2％-77.5％，二氧化碳透过率下降25.0％-47.4％(与纯大豆分离蛋白薄膜比较)。将制得的大豆蛋白复合薄膜回软揭膜后进行抗氧化性、机械性能、阻水性和阻气性的测定：(1)总酚含量将膜(0.05g)溶解于10％(w/v)乙醇溶液(10mL)中，并将烧瓶在24±1℃下以100rpm的速度摇动。然后将膜提取物(0.5mL)和Foline-Ciocalteu试剂(1mL)在24±1℃下混合6min。在75℃的黑暗中，将2mL的7.5％(w/v)碳酸钠溶液加入到所得的溶液中10min。使用分光光度计在765nm处测量所得溶液的吸光度。膜的TPC表示为每mg膜提取物的没食子酸当量(GAE)(mg/L)，总酚含量按下式计算：式中：c：基于标准曲线的没食子酸的基重(mg/L)；V：膜提取物的体积(L)；m：干燥膜的重量(g)；(2)DPPH自由基清除能力将成膜溶液(1mL)和0.2mmol/LDPPH-乙醇试剂(1mL)在黑暗中在24±1℃下混合30min以形成样品。然后将成膜溶液(1mL)和乙醇(1mL)混合作为对照组。将蒸馏水(1mL)和0.2mmol/LDPPH-乙醇试剂(1mL)混合作为空白组。测量波长为517nm的吸光度，DPPH清除活性按下式计算：式中：Abs1：样品吸光度；Abs2：对照组吸光度；Abs3：空白组的吸光度；(3)抗拉伸强度将复合薄膜裁成100×15mm后夹在数显推拉力计测试机的上下两个探头之间，保证两探头之间的间距大于50mm，测试速度为5mm/s，直至复合膜被拉断，记录复合薄膜断裂时的最大作用力(F)，抗拉伸强度按下式计算：式中：F：最大作用力(N)；a：复合膜的厚度(mm)；b：复合膜的宽度(mm)；(4)断裂伸长率将复合薄膜裁成100×15mm后夹在数显推拉力计测试机的上下两个探头之间，保证两探头之间的间距大于50mm，记录两探头间复合薄膜的长度(L0)，测试速度为5mm/s，直至复合膜被拉断，并记录复合薄膜断裂时的长度(L)，断裂伸长率按下式计算：式中：L0：复合膜的长度(mm)；L：复合膜断裂时的长度(mm)；(5)水蒸气透过率称取3g经干燥的粉末状无水氯化钙置于50ml广口三角瓶中，用待测的复合薄膜扎紧密封，置于相对湿度为83％的干燥器中(内装氯化钾饱和溶液)，每12h称重一次，持续一周，通过杯质量的增加计算水蒸气透过率，按下式计算：式中：△m：水蒸气迁移量(g/h·m2)；A：膜的面积(m2)；t：测定时间(h)；L：膜厚(mm)；△P：膜两侧的水蒸气压差(kPa)；(6)吸湿率将薄膜(20mm×20mm)在干燥器中干燥48h，然后将薄膜置于含有饱和KCl溶液的真空干燥器中72h，按下式计算：式中：m1：吸湿前膜的重量(g)；m2：吸湿后膜的重量(g)；(7)氧气透过率将薄膜置于含有1mL亚油酸的锥形烧瓶上，然后在24±1℃下放置7d，通过锥形瓶增加的重量来确定薄膜的氧气透过率，按下式计算：式中：Δm：锥形烧瓶增加的重量(g)；A：薄膜的面积(m2)；t：试验时间(d)；(8)二氧化碳透过率将薄膜置于含有5mLKOH饱和溶液的锥形烧瓶上，然后在24±1℃下放置7d，通过锥形瓶增加的重量来确定二氧化碳透过率，按下式计算：式中：Δm：锥形烧瓶增加的重量(g)；A：薄膜的面积(m2)；t：试验时间(d)。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术以可生物降解的大豆分离蛋白、具有生物相容性、高刚度和低密度等特点的纳米纤维素和具有抗氧化性的阿魏酸为原料，制得的薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备大豆蛋白膜溶液：将4.0％大豆分离蛋白，2.0％甘油和适量蒸馏水混合，在60℃下搅拌1h，以制备大豆分离蛋白膜溶液；(2)调节pH：用0.1mol/L的NaOH将(1)制得的大豆蛋白膜溶液的pH调节至9.0；(3)搅拌纳米纤维素：使用恒温磁力搅拌器搅拌纳米纤维素30min，使之状态均一稳定；(4)制备大豆蛋白复合薄膜溶液：将0.05％～0.20％阿魏酸和0.20％搅拌后的纳米纤维素加入到(2)制得的大豆蛋白膜溶液中，并在60℃下搅拌1h；(5)脱泡烘干：将(4)制得的成膜溶液超声脱泡处理15min后，倒于硅橡胶板槽内，置于60℃的恒温鼓风干燥机中烘干7h；(6)回软揭膜：冷却至室温后，将薄膜从硅橡胶板上剥离，并在50％相对湿度和24±1℃下存放24h；(7)成品。

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备大豆蛋白膜溶液：将4.0％大豆分离蛋白，2.0％甘油和适量蒸馏水混合，在60℃下搅拌1h，以制备大豆分离蛋白膜溶液；(2)调节pH：用0.1mol/L的NaOH将(1)制得的大豆蛋白膜溶液的pH调节至9.0；(3)搅拌纳米纤维素：使用恒温磁力搅拌器搅拌纳米纤维素30min，使之状态均一稳定；(4)制备大豆蛋白复合薄膜溶液：将0.05％～0.20％阿魏酸和0.20％搅拌后的纳米纤维素加入到(2)制得的大豆蛋白膜溶液中，并在60℃下搅拌1h；(5)脱泡烘干：将(4)制得的成膜溶液超声脱泡处理15min后，倒于硅橡胶板槽内，置于60℃的恒温鼓风干燥机中烘干7h；(6)回软揭膜：冷却至室温后，将薄膜从硅橡胶板上剥离，并在50％相对湿度和24±1℃下存放24h；(7)成品。2.根据权利要求1所述一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华江，李彤，赵晓彤，张英龙，刘喜鑫，温越，李璐璐，宋广霜，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23