李大鵬，高玉榮

（巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽合肥 238000）

可食膜在食品包裝中的應(yīng)用前景廣闊，不僅能通過(guò)浸、噴、煎等方式將膜液覆蓋在食品上，也可以作為某些食品特殊成分，如抗氧化劑、防腐劑、色素、風(fēng)味物質(zhì)等的載體[1-2]?？墒承园b膜可以廣泛應(yīng)用于水果蔬菜、肉類、烘烤類、調(diào)料包、冷凍食品等的包裝中[3]。馬鈴薯淀粉基可食膜不僅能夠快速降解，而且成本低廉，被認(rèn)為是塑料包裝的良好替代品。馬鈴薯淀粉膜在膜透明度和機(jī)械性能等方面都比谷物淀粉所成的膜好[4]，但以馬鈴薯淀粉作為單一膜的基材所制成的可食性包裝膜，成膜性差[5]，為了使膜有更好的性能，可以在膜液中添加輔助劑。羧甲基淀粉鈉是一種陰離子，也是淀粉醚類物質(zhì)，具有親水易糊化、凝沉性好、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[6]。在馬鈴薯淀粉中添加羧甲基淀粉鈉可克服單獨(dú)用馬鈴薯淀粉制備可食膜的缺陷。目前，對(duì)馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的研究較少。

通過(guò)單因素試驗(yàn)研究了馬鈴薯淀粉添加量、羧甲基淀粉鈉添加量、甘油添加量對(duì)馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的影響，并在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)對(duì)馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜配方進(jìn)行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯淀粉，北京奧博星性生物技術(shù)有限公司提供；羧甲基淀粉鈉（CMS）、丙三醇，均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠提供。

1.2 儀器設(shè)備

JJ-1A型精密增力電動(dòng)攪拌器，金壇市科興儀器廠產(chǎn)品；HWS24型電熱恒溫水浴鍋，上海-恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；DHG-9145A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、BPH-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海恒星科技有限公司產(chǎn)品；玻璃成膜器，20 cm×20 cm，實(shí)驗(yàn)室自制；XLW（B）型智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜制備方法

將稱量好的馬鈴薯淀粉、羧甲基淀粉鈉、甘油和水充分混合攪拌，放入40℃水浴鍋中，用磁力攪拌器以轉(zhuǎn)速500 r/min攪拌20 min，將水浴鍋調(diào)至60℃繼續(xù)攪拌20 min，升溫至90℃后繼續(xù)攪拌50 min。定容膜液為400 mL，流延至20 cm×20 cm玻璃成膜器中。在干燥箱中，于45℃條件下恒溫干燥24 h后，取出冷卻后揭膜，在陰涼濕潤(rùn)處保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 可食膜制備的單因素試驗(yàn)

（1）馬鈴薯淀粉添加量對(duì)可食膜機(jī)械特性的影響的確定。在羧甲基淀粉鈉和甘油添加量分別為2.0%的燒杯中添加馬鈴薯淀粉，其添加量分別為0，1.0%，2.0%，3.0%，4.0%，5.0%（W/V），按照1.3.1中的方法制備可食膜，測(cè)定其機(jī)械特性。

（2）羧甲基淀粉鈉添加量對(duì)可食膜機(jī)械特性的影響的確定。馬鈴薯淀粉添加量2.0%，甘油添加量1.5%的燒杯中添加羧甲基淀粉鈉，其添加量分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%（W/V），按照1.3.1中的方法制備可食膜，測(cè)定其機(jī)械特性。

（3）甘油添加量對(duì)可食膜機(jī)械特性的影響的確定。馬鈴薯淀粉添加量為2.0%，羧甲基淀粉鈉添加量1.0%的燒杯中添加甘油，添加量分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%（V/V），按照1.3.1中的方法制備可食膜，測(cè)定其機(jī)械特性。

1.3.3 可食膜制備的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)確定的馬鈴薯淀粉、羧甲基淀粉鈉、甘油添加量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)。

1.3.4 可食膜機(jī)械性能測(cè)定

在可食性膜上隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，用螺旋測(cè)微器測(cè)定厚度，將可食膜切割成70 mm×20 mm（長(zhǎng)×寬）的長(zhǎng)條試樣，智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)速度為25 mm/min測(cè)定可食膜的抗拉伸強(qiáng)度（TS）和斷裂伸長(zhǎng)率（E）[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 可食膜制備的單因素試驗(yàn)

2.1.1 馬鈴薯淀粉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響

馬鈴薯淀粉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響見圖1。

圖1 馬鈴薯淀粉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響

由圖1可以看出，當(dāng)馬鈴薯淀粉添加量在0～5.0%時(shí)，隨馬鈴薯淀粉添加量增加，TS先增大后減小，E先快速減小后緩慢增加。綜合考慮TS和E這2個(gè)指標(biāo)，確定馬鈴薯淀粉的適宜添加量為2.0%。

2.1.2 羧甲基淀粉鈉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響

羧甲基淀粉鈉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響見圖2。

圖2 羧甲基淀粉鈉添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響

由圖2可以看出，當(dāng)羧甲基淀粉鈉添加量在0～2.5%時(shí)，TS和E先增加后減小。當(dāng)羧甲基淀粉鈉添加量為1.0%時(shí)，馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的TS達(dá)到最大，同時(shí)E處于較高水平，因此確定羧甲基淀粉鈉的適宜添加量為1.0%。

2.1.3 甘油添加量對(duì)可食膜機(jī)械性能影響

甘油添加量對(duì)PSt-CMS可食膜機(jī)械性能影響見圖3。

由圖3可以看出，當(dāng)甘油添加量在0～2.5%時(shí)，隨著甘油添加量增加，TS先增加后減小，E逐漸增加后略減小。綜合考慮馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的TS和E這2個(gè)指標(biāo)，初步確定甘油的適宜添加量為1.5%。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 試驗(yàn)因素水平/%

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

（1）TS正交試驗(yàn)結(jié)果分析。

TS正交試驗(yàn)結(jié)果分析見表3。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 TS正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表3可知，對(duì)TS影響最大的是馬鈴薯淀粉添加量，對(duì)TS影響因素的主次排序是馬鈴薯淀粉添加量＞羧甲基淀粉鈉添加量＞甘油添加量。以TS為優(yōu)選指標(biāo)，則應(yīng)選擇A1B1C2。

（2）E正交試驗(yàn)結(jié)果分析。

E正交試驗(yàn)結(jié)果分析見表4。

表4 E正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表4可知，對(duì)E影響最大的是甘油添加量，對(duì)E影響因素的主次排序是甘油添加量＞馬鈴薯淀粉添加量＞羧甲基淀粉鈉添加量。以E為優(yōu)選指標(biāo)，則應(yīng)選擇A3B1C3。

綜合2個(gè)指標(biāo)，馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的最優(yōu)配方為馬鈴薯淀粉添加量2.0%，羧甲基淀粉鈉添加量0.5%，甘油添加量1.75%。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)以正交試驗(yàn)確定的最優(yōu)配方進(jìn)行3次平行試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)見表5。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)表5驗(yàn)證試驗(yàn)，馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉可食膜的TS為51.00 MPa，E為36.27%。優(yōu)于正交試驗(yàn)的9組試驗(yàn)結(jié)果，因此馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的最優(yōu)配方為馬鈴薯淀粉添加量2.0%，羧甲基淀粉鈉添加量0.5%，甘油添加量1.75%。

3 結(jié)論

（1）馬鈴薯淀粉添加量、羧甲基淀粉鈉添加量、甘油添加量對(duì)馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的機(jī)械性能影響顯著。

（2）以抗拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率為指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)確定馬鈴薯淀粉-羧甲基淀粉鈉可食膜的最優(yōu)配方為馬鈴薯淀粉添加量2.0%，羧甲基淀粉鈉添加量0.5%，甘油添加量1.75%，此時(shí)可食膜抗拉伸強(qiáng)度51.00 MPa，抗拉伸強(qiáng)度36.27%。

[1]韓永生，趙麗美.變性淀粉-殼聚糖可食性膜的包裝性能研究 [J].包裝工程，2009（12）：34-36.

[2]劉曉杰，劉潔，劉亞偉，等.淀粉基可食膜傳質(zhì)特性的研究進(jìn)展 [J].食品工業(yè)，2015（1）：248-251.

[3]駱揚(yáng).食品可食膜包裝的應(yīng)用前景分析 [J].中國(guó)包裝工業(yè)，2014（8）：7-8.

[4]王新偉，劉歡，馬中蘇.殼聚糖、玉米淀粉、明膠、胡蘿卜可食性膜的性能 [J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2011（3）：887-892.

[5]李欣欣，馬中蘇，楊圣崠.可食膜的研究與應(yīng)用進(jìn)展 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（22）：438-441.

[6]王海鷗.可食性膜及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用 [J].食品與機(jī)械，2002（5）：4-8.

[7]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 1040.3—2006塑料拉伸性能的測(cè)定第3部分:薄塑和薄片的試驗(yàn)條件 [S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.◇