鄭 優(yōu)，陳厚榮，汪學(xué)榮

(西南大學(xué)，重慶 400716)

可食膜(edible films)是指以天然可食性物質(zhì)(如多糖[1]、蛋白質(zhì)[2]等)為原料，添加增塑劑、交聯(lián)劑等成膜助劑，通過不同分子間的相互作用而形成的薄膜。蛋清蛋白是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、來源廣泛的蛋白質(zhì)，其含有人體所需的8種必需氨基酸，尤其是含硫氨基酸較多[3]。作為一種重要的食品加工原料，蛋清蛋白具有許多重要的功能特性，如溶解性、持水性、起泡性、成膜性和凝膠性等。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)其部分功能特性作了很多有益的研究[4-7]，但對(duì)以蛋清蛋白為成膜主料的可食膜的研究鮮見報(bào)道。

近年來，國(guó)內(nèi)外的納米技術(shù)得到了迅速發(fā)展，制備納米粒子的技術(shù)日趨成熟，將無機(jī)納米粒子應(yīng)用于高分子材料[8]、醫(yī)學(xué)[9]、傳感器等領(lǐng)域的研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。同時(shí)，納米技術(shù)的應(yīng)用也為可食性膜的制備提供了一種新方法。有研究表明，納米微粒的加入使可食膜的機(jī)械性能[10]、阻隔性能[11]及抗菌性能[12]得以改善。

在可食膜的制備過程中，影響膜性能的工藝參數(shù)很多，如成膜基質(zhì)濃度、pH值、加熱溫度、增塑劑添加量等，這些因素對(duì)膜性能的影響也是近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)[13-15]。本實(shí)驗(yàn)以蛋清粉為原料，采用超聲波分散技術(shù)和流延法制備分散均勻的納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜，并以蛋清蛋白添加量、增塑劑添加量、增強(qiáng)劑添加量和交聯(lián)劑添加量為考察因素，采用響應(yīng)面分析法對(duì)成膜工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，探索各因素對(duì)膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及水蒸氣透過系數(shù)的影響，以期為蛋清蛋白在可食膜方面的實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有益參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蛋清粉 成都西亞化工股份有限公司；納米SiOx粉體(粒徑15～20nm) 舟山明日納米材料技術(shù)有限公司；甘油、山梨醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400(均為分析純)重慶市迎龍化工有限公司；海藻酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、戊二醛和羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)(均為分析純) 成都市科龍化工試劑廠；殼聚糖(聚乙酰度為95%) 浙江澳興生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

手持式測(cè)厚儀(0.001mm) 濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；PB-10精密pH計(jì) 德國(guó)賽多利斯公司；DK-8D三孔電熱恒溫水槽 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；90-2型定時(shí)恒溫磁力攪拌器 上海滬西分析儀器廠；KQ2200DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；JJ-1型增力電動(dòng)攪拌機(jī) 金壇市富華儀器有限公司；XYW(L)-PC智能電子拉力測(cè)試機(jī) 濟(jì)南蘭光機(jī)電發(fā)展有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜的制備

將0.1g納米SiOx添加于100mL蒸餾水中，超聲分散均勻后，添加一定量的蛋清粉及增塑劑，磁力攪拌均勻，用1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH值，之后加入增強(qiáng)劑、交聯(lián)劑，在攪拌狀態(tài)下60℃水浴30min，過濾，超聲波脫氣，冷卻，量取一定量的脫氣液于塑料板上流延成膜，將塑料板放入60℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥直至揭膜，之后貯存在裝有飽和硝酸鎂溶液(RH 50%)的干燥器中均衡48h，待測(cè)。

1.3.2 膜性能測(cè)定

1.3.2.1 膜厚(FT)

用測(cè)厚儀在待測(cè)膜上隨機(jī)取5點(diǎn)測(cè)定，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，膜厚單位為mm。

1.3.2.2 拉伸強(qiáng)度(TS)與斷裂伸長(zhǎng)率(E)

參照GB/T 13022—1991《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》的規(guī)定，用智能電子拉力測(cè)試機(jī)測(cè)定。采用啞鈴Ⅱ形試樣測(cè)試，試樣寬度6mm，標(biāo)距25mm，試驗(yàn)速度50mm/min，每個(gè)試樣均作3個(gè)平行，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長(zhǎng)率(E)分別按下式計(jì)算[16]：

式中：TS為拉伸強(qiáng)度/MPa；p為試樣斷裂時(shí)的最大負(fù)荷/N；b為試樣寬度/mm；d為試樣厚度/mm。

式中：E為斷裂伸長(zhǎng)率/%；L0為試樣原始標(biāo)線距離/mm；L為試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離/mm。

1.3.2.3 水蒸氣透過系數(shù)(water vapor permeability，WVP)參照GB 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸汽性試驗(yàn)方法：杯式法》的規(guī)定，采用擬杯子法測(cè)定。常溫下膜一側(cè)以烘干的無水氯化鈣維持水蒸氣分壓為0kPa，即RH為0，膜另一側(cè)RH為65%(以飽和NaNO2溶液保持)，按下式計(jì)算[17]：

式中：W V P 為水蒸氣透過系數(shù)/(g ·m m/(m2·d·kPa))；ΔW為時(shí)間T內(nèi)水蒸氣透過量/g；FT為膜厚/mm；S為膜面積/m2；T為測(cè)試時(shí)間/d，本實(shí)驗(yàn)為2d；ΔPV為膜兩側(cè)水蒸氣壓差/kPa。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)

選取蛋清蛋白添加量、增塑劑添加量、增強(qiáng)劑添加量和交聯(lián)劑添加量為試驗(yàn)因素，研究這4個(gè)因素對(duì)膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和水蒸氣透過系數(shù)的影響效果。試驗(yàn)均作3個(gè)平行，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

1.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和水蒸氣透過系數(shù)為響應(yīng)值，利用響應(yīng)面分析軟件，制定四因素三水平的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化。

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用DPS 7.05軟件對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析(P＜0.05)和多重比較，利用Design-Expert軟件對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性回歸和方差分析(P＜0.05)，每個(gè)試驗(yàn)處理均作3個(gè)平行，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 蛋清蛋白添加量的確定

蛋清蛋白添加量直接影響到膜液干燥后能否形成完整膜。蛋清蛋白添加量過低時(shí)，膜液過于稀薄，膜液中蛋白質(zhì)含量較少，分子間相互作用較弱，在涂膜干燥后無法揭膜；蛋清蛋白添加量過高時(shí)，膜液較濃稠，水浴加熱后可能變成凝膠，導(dǎo)致無法涂膜。故確定合適的蛋清蛋白添加量是十分必要的。

在甘油添加量與蛋清粉添加量的比值為1：4、增強(qiáng)劑CMC-Na添加量0.4g/100mL、交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷添加量0.4g/100mL的條件下，考察不同蛋白質(zhì)添加量對(duì)膜性能的影響，結(jié)果見表1。

表 1 蛋清蛋白添加量對(duì)膜性能的影響Table 1 Effect of albumin content on f ilm properties

由表1可知，當(dāng)?shù)扒宓鞍滋砑恿窟^低或過高時(shí)，不易形成完整膜。通過對(duì)結(jié)果的方差分析和多重比較可知，膜厚度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率在8、10g/100mL與12g/100mL兩兩之間均差異顯著，膜水蒸氣透過系數(shù)在8g/100mL與12g/100mL間有顯著差異。隨著蛋清蛋白添加量的增大，膜厚度、拉伸強(qiáng)度和水蒸氣透過系數(shù)均增加，而斷裂伸長(zhǎng)率下降。膜厚度的增加是膜組成中蛋白質(zhì)含量增大的結(jié)果，拉伸強(qiáng)度的增大是由于蛋白質(zhì)含量的增大導(dǎo)致分子間相互作用增大，這也導(dǎo)致了膜的柔韌性下降。膜阻濕性能的下降可能是由于膜本身和甘油的吸水性，膜越厚吸水越多。

當(dāng)?shù)扒宓鞍滋砑恿繛?0g/100mL時(shí)，其水蒸氣透過系數(shù)與8g/100mL和12g/100mL均無顯著差異，并有較好的厚度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。綜合考慮膜的各性能指標(biāo)，確定10g/100mL為較適添加量。

2.1.2 增塑劑種類和添加量的確定

圖 1 增塑劑對(duì)膜拉伸強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of plasticizers on tensile strength of the f ilm

增塑劑是可食膜形成的必要成分，多為小分子的多羥基化合物，它與蛋白質(zhì)分子間存在鍵合作用，如氫鍵，減少了蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)的氫鍵，增加了內(nèi)部分子空間，降低了膜的阻隔性，但改善了膜的柔韌性。由于不同種類的增塑劑的分子量和吸水性存在差異，同種增塑劑在不同添加量時(shí)的增塑效果也不一樣，因此需要確定最適的增塑劑及其添加量。

固定蛋白質(zhì)添加量10g/100mL、增強(qiáng)劑CMC-Na添加量0.4g/100mL、交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷添加量0.4g/100mL，考察不同添加量的甘油(G)、山梨醇(S)、聚乙二醇(PEG)200和甘油/聚乙二醇400(3：1)復(fù)合物(M)對(duì)膜性能的影響。結(jié)果如圖1～3所示。

圖 2 增塑劑對(duì)膜斷裂伸長(zhǎng)率的影響Fig.2 Effect of plasticizers on elongation of the f ilm

圖 3 增塑劑對(duì)膜水蒸氣透過系數(shù)的影響Fig.3 Effect of plasticizers on WVP of the f ilm

在本實(shí)驗(yàn)中，增塑劑S、PEG200和M的添加量過低時(shí)所成的膜剛性較強(qiáng)，易碎，無法進(jìn)行性能測(cè)試。由圖1、2可知，添加同種增塑劑制成的膜，隨著其添加量的增大，膜機(jī)械性能的變化趨勢(shì)類似：拉伸強(qiáng)度下降，斷裂伸長(zhǎng)率上升。這可能是由于多元醇小分子的加入降低了蛋白質(zhì)分子間的相互作用。當(dāng)增塑劑添加量相同時(shí)，S膜的拉伸強(qiáng)度最大，G膜的拉伸強(qiáng)度最小，斷裂伸長(zhǎng)率的情況正好相反。由圖3可知，添加同種增塑劑制成的膜，隨著其添加量的增大，膜的WVP值均增加，這是由于增塑劑的加入增加了蛋白質(zhì)分子之間的空間，水蒸氣更易透過。當(dāng)增塑劑添加量相同時(shí)，G膜的WVP值最高，其他三種膜的WVP值均低于G膜，這可能是由增塑劑的分子量和吸水性不同引起的。

綜合分析發(fā)現(xiàn)，與其他3種膜相比，M膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)較好，并在添加量為3g/100mL時(shí)具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，以及較低的WVP值，因此，選擇3g/100mL的甘油/聚乙二醇400(3：1)混合增塑劑為宜。

2.1.3 增強(qiáng)劑種類和添加量的確定

增強(qiáng)劑可與成膜基質(zhì)緊密地結(jié)合，從而改善膜的性能。不同種類的增強(qiáng)劑的分子質(zhì)量不同，且與蛋白質(zhì)分子有著不同的相容性，從而有不同的增強(qiáng)作用；同種增強(qiáng)劑在不同添加量時(shí)與蛋白質(zhì)分子間的結(jié)合強(qiáng)度不一樣，因此增強(qiáng)劑的種類和添加量對(duì)膜的性能有一定的影響。

固定蛋白質(zhì)添加量10g/100mL、增塑劑添加量3g/100mL、交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷添加量0.4g/100mL，考察不同增強(qiáng)劑對(duì)膜性能的影響。結(jié)果如圖4所示。

圖 4 增強(qiáng)劑對(duì)膜拉伸強(qiáng)度(A)、斷裂伸長(zhǎng)率(B)、水蒸氣透過系數(shù)(C)的影響Fig.4 Effect of intensif iers on tensile strength (A), elongation (B),WVP (C) of the f ilm

由圖4A、4B可知，與對(duì)照相比，添加同種增強(qiáng)劑制成的膜，其拉伸強(qiáng)度隨增強(qiáng)劑添加量的增加先上升后下降，在0.6g/100mL處達(dá)最大值，而膜的斷裂伸長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)，但其變化趨勢(shì)從0.6g/100mL處開始變緩；增強(qiáng)劑添加量相同時(shí)，添加了CMC-Na膜的拉伸強(qiáng)度最大，其次是添加了海藻酸鈉的膜，最后是添加了殼聚糖的膜，斷裂伸長(zhǎng)率的情況與之相同，這說明CMC-Na對(duì)膜機(jī)械性能的改善效果最好。由圖4C可知，與對(duì)照相比，膜的WVP值隨增強(qiáng)劑添加量的增加先上升后下降，并且添加了殼聚糖的膜的WVP值顯著高于其他兩種膜的WVP值。綜合考慮膜的各性能指標(biāo)，確定0.6g/100mL的CMC-Na為較適增強(qiáng)劑。

2.1.4 交聯(lián)劑種類和添加量的確定

交聯(lián)劑的加入可以加強(qiáng)蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)的鍵合作用，從而提高膜的機(jī)械性能和阻隔性能。不同種類的交聯(lián)劑與蛋白質(zhì)分子發(fā)生的交聯(lián)作用不同，如戊二醛中羰基與蛋白質(zhì)分子中氨基的反應(yīng)、磷酸鈣中Ca2＋與蛋白質(zhì)中的氨基酸或肽形成絡(luò)合物等；同種交聯(lián)劑的添加量不同時(shí)，交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的程度不同，分子間形成的交聯(lián)鍵的數(shù)量也不同，因此需要確定最適的交聯(lián)劑及其添加量。

固定蛋清蛋白質(zhì)添加量10g/100mL、增塑劑添加量3g/100mL、增強(qiáng)劑添加量0.6g/100mL，考察不同交聯(lián)劑對(duì)膜性能的影響。結(jié)果如圖5～7所示。

由圖5～7可看出，與對(duì)照相比，不同交聯(lián)劑的加入使膜的拉伸性能和阻濕性能發(fā)生了類似的變化：拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率下降，WVP值下降，這說明3種交聯(lián)劑小分子均與蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生了鍵合作用，使膜變得更加致密，從而提高了膜的拉伸強(qiáng)度和阻濕性能。由上述圖亦可以看出，膜性能的變化趨勢(shì)是隨著交聯(lián)劑添加量的增加而逐漸變緩，這可能與蛋白質(zhì)中的氨基酸含量和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它們決定了成膜過程中交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的程度和鍵合作用的強(qiáng)度。

圖 5 環(huán)氧氯丙烷對(duì)膜拉伸(A)性能和WVP(B)的影響Fig.5 Effect of epichlorohydrin on tensile properties (A) and WVP (B) of the f ilm

圖 6 戊二醛對(duì)膜拉伸性能(A)和WVP(B)的影響Fig.6 Effect of glutanaldehyde on tensile properties (A) and WVP (B) of the f ilm

圖 7 磷酸鈣對(duì)膜拉伸性能(A)和WVP(B)的影響Fig.7 Effect of calcium phosphate on tensile properties (A) andWVP (B) of the f ilm

通過分析不同種類的交聯(lián)劑在最佳添加量時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，添加了環(huán)氧氯丙烷的膜的拉伸性能和阻濕性能最好，其次是添加了戊二醛的膜，最后是添加了磷酸鈣的膜，因此確定0.6g/100mL的環(huán)氧氯丙烷為較適交聯(lián)劑。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表 2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels in response surface design

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Design-Expert分析軟件，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，以蛋清蛋白添加量(X1)、增塑劑添加量(X2)、增強(qiáng)劑添加量(X3)和交聯(lián)劑添加量(X4)為自變量，以拉伸強(qiáng)度(Y1)、斷裂伸長(zhǎng)率(Y2)和水蒸氣透過系數(shù)(Y3)為響應(yīng)值，對(duì)納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。因素水平表見表2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表 3 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface tests

2.2.2 回歸模型建立及顯著性檢驗(yàn)

利用Design-Expert軟件對(duì)表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，獲得復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度(Y1)、斷裂伸長(zhǎng)率(Y2)和水蒸氣透過系數(shù)(Y3)的回歸方程如下：

Y1＝3.77＋0.18X1＋0.015X2－0.18X3＋0.33X4＋0.034X1X2＋0.011X1X3－0.071X1X4－0.020X2X3＋0.013X2X4－0.028X3X4－0.049X12＋0.011X22－1.13X32－0.24X42

Y2＝44.30－9.70X1＋10.41X2－6.82X3－5.99X4－2.65X1X2＋1.57X1X3＋1.93X1X4－0.97X2X3－0.70X2X4＋1.90X3X4＋4.85X12－3.11X22＋3.98X32＋3.12X42

Y3＝6.67＋1.87X1＋2.35X2＋0.52X3－3.01X4－0.11X1X2－0.072X1X3－0.25X1X4＋0.20X2X3－0.58X2X4－0.48X3X4＋1.30X12＋1.56X22－0.99X32＋1.80X42

由表4可以看出，該三個(gè)模型回歸均極顯著(P＜0.0001)，失擬項(xiàng)在P＝0.05水平上不顯著(P＞0.05)，R2Adj分別為0.9657、0.9888、0.9816，這表明該模型的擬合度較好，能很好地分析和預(yù)測(cè)膜拉伸強(qiáng)度隨工藝條件的變化情況。同時(shí)，較低的離散系數(shù)(CV＝3.67%、2.60%、5.24%)也說明整個(gè)試驗(yàn)具有較好的精確度和可靠性。

表 4 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過系數(shù)回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance for the f itted quadratic model of tensile strength, elongation, WVP

2.2.3 響應(yīng)面分析

表 5 各性能指標(biāo)的回歸方程系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 Analysis results of signif icance tests for the regression coeff icients of f ilm properties

由表5可知，蛋清蛋白添加量、增強(qiáng)劑添加量和交聯(lián)劑添加量是影響膜拉伸強(qiáng)度的主要因素，膜的拉伸強(qiáng)度的響應(yīng)面見圖8。從結(jié)果來看，響應(yīng)值隨著增強(qiáng)劑及交聯(lián)劑添加量變化幅度較大，而蛋清蛋白添加量對(duì)響應(yīng)值的影響較小。當(dāng)?shù)扒宓鞍滋砑恿吭谳^低水平時(shí)，增強(qiáng)劑、交聯(lián)劑對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響比較顯著，膜拉伸強(qiáng)度隨增強(qiáng)劑添加量的增大先上升后下降，交聯(lián)劑添加量維持在高水平時(shí)膜具有較高的拉伸強(qiáng)度，在低水平時(shí)拉伸強(qiáng)度則較低。

從表5可以看出，蛋清蛋白添加量和增塑劑添加量是影響膜斷裂伸長(zhǎng)率的主要因素，膜斷裂伸長(zhǎng)率的響應(yīng)面見圖9。當(dāng)?shù)扒宓鞍滋砑恿吭谳^高水平時(shí)，增塑劑對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響比較顯著，膜斷裂伸長(zhǎng)率隨著增塑劑添加量的增加而增大。響應(yīng)面的響應(yīng)值在蛋清蛋白添加量8～9g/100mL，增塑劑添加量3.3～3.5g/100mL范圍內(nèi)較高。

由表5分析可知，蛋清蛋白添加量、增塑劑添加量和交聯(lián)劑添加量是影響膜透水性的主要因素，膜WVP值的響應(yīng)面見圖10。從圖10可看出，隨著蛋清蛋白和增塑劑添加量的降低，蛋白膜的透水性呈降低趨勢(shì)，但隨著交聯(lián)劑添加量的降低，蛋白膜的透水性卻呈上升趨勢(shì)，且變化幅度較大，這說明交聯(lián)劑對(duì)響應(yīng)值的影響更大。當(dāng)維持高交聯(lián)劑添加量、低增塑劑添加量或低蛋白質(zhì)添加量時(shí)，制成的膜有較小的透水性。

圖 8 兩因素交互作用對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響Fig.8 Effect of the interaction of the two factors on TS

圖 9 蛋清蛋白、增塑劑添加量對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響Fig.9 Effect of albumin and plasticizer content on elongation

圖 10 兩因素交互作用對(duì)WVP的影響Fig.10 Effect of cross-interaction between two factors on WVP of the f ilm

2.2.4 復(fù)合膜制膜工藝的優(yōu)化與驗(yàn)證

利用Design-Expert軟件，通過對(duì)3個(gè)回歸方程進(jìn)行聯(lián)合求解，得納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜TS、E的最大值分別為3.569MPa、59.784%，WVP的最小值為5.367g·mm/(m2·d·kPa)，此時(shí)的制備工藝參數(shù)為：蛋清蛋白添加量8g/100mL、增塑劑添加量3.09g/100mL、增強(qiáng)劑添加量0.55g/100mL、交聯(lián)劑添加量0.71g/100mL。為了進(jìn)一步驗(yàn)證回歸方程的準(zhǔn)確性和有效性，在最佳工藝條件下制備蛋白膜，并進(jìn)行性能測(cè)定，膜各性能指標(biāo)分別為：拉伸強(qiáng)度(3.492±0.183)MPa、斷裂伸長(zhǎng)率(58.300±2.415)%、水蒸氣透過系數(shù)(5.570±0.077)g·mm/(m2·d·kPa)，與預(yù)測(cè)值相近，可見回歸模型能很好地預(yù)測(cè)膜的性能，優(yōu)化結(jié)果可靠。

3 結(jié) 論

采用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析法對(duì)納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜的TS、E和WVP 3個(gè)響應(yīng)值建立了數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到的最優(yōu)工藝條件為蛋清蛋白添加量8g/100mL、增塑劑添加量3.09g/100mL、增強(qiáng)劑添加量0.55g/100mL、交聯(lián)劑添加量0.71g/100mL，在此條件下各性能的預(yù)測(cè)值分別為3.569MPa、59.784%、5.367g·mm/(m2·d·kPa)，驗(yàn)證值為(3.492±0.183)MPa、(58.300±2.415)%、(5.570±0.077)g·mm/(m2·d·kPa)。所得的回歸模型擬合程度良好，并具有較好的預(yù)測(cè)性，優(yōu)化結(jié)果可靠。

本實(shí)驗(yàn)采用響應(yīng)面分析法對(duì)影響納米SiOx/蛋清蛋白復(fù)合膜性能的各因素進(jìn)行了有效的分析，并優(yōu)化了復(fù)合膜的制備工藝條件，可為蛋清蛋白在可食膜方面的實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有益參考，但各因素對(duì)膜性能的影響的深層次機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。

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