粮食与油脂　２０１３年第２７卷第１期　

花生分离蛋白可食性膜制备及性能研究　

李鹏　，杨伟强　，孙杰　

（１．青岛农业大学食品科学与工程学院，　山东青岛２６６１０９；　

２．山东省花生研究所，　山东青岛２６６１００）　

摘要：以花生分离蛋白为原料，研究了花生分离蛋白溶液浓度、溶液ｐＨ、热处理温度对花生分离　

蛋白可食性膜膜性能影响，通过正交优化试验确定成膜最佳工艺条件。结果表明，花生分离蛋白　

可食性膜最佳制备工艺参数为：花生分离蛋白溶液浓度为８％，ｐＨ　９．０，热处理温度为７５℃。在　此条件下，花生分离蛋白可食性膜的抗拉强度、延伸率和水蒸气迁移速率（　ｗｖＴＲ）分别达到１．４１　

ＭＰａ，１７３．８７％，２３．４７　ｇ／（ｈ・ｍ　ｏ　关键词：花生分离蛋白；可食性膜；性能　

Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｏｒｏｒ￣ｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｐｅａｎｕｔ　ｐｒｏｔ￣＂　‘　ｌａｔｅ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｆｉｍｔｕｄｉｅｓ　０ｎ　ｏｒｏｏｅｒｔｉｅｓ　Ｏｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ＩＳＯ　ｅ　ｌｌｌｍ　ｌａｔｅ—ＤａＳｅ（Ｉ　

ＬＩ　Ｐｅｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｑｉａｎｇ２，ＳＵＮ　Ｊｉｅ２　

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１０９，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｅａｎｕｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｆｉｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｅａｎｕｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｓｏｌａｔｅ（ＰＰＩ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｐＨ　ａｎｄ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅａｎｕｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｓｏｌａｔｅ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｍ　

ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＰＰＩ，ｐＨ　ａｎｄ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

ｗｅｒｅ　８．０％，９．０　ａｎｄ　７５℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｖａｐｏｕｒ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ（ＶｗｖＴＲ）ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｍ　ｒｅａｃｈｅｄ　１．４１　ＭＰａ，１７３．８７％，２３．４７　ｇ／（ｈ。ｍ　）　

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅａｎｕｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｓｏｌａｔｅ；ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

中图分类号：ＴＳ２０６．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９５７８（２０１３）１２—００４６—０３　

我国花生年产量２０１２年已经达到１　６００万吨左　

右…，超过大豆产量水平（１　３００万吨），花生中蛋白质　含量高达２４％￣３２％，是世界第三大蛋白质来源，其　中约有６０％的花生用于榨油。花生粕是油脂压榨副　

产物，其中蛋白质含量接近５０％，榨油后剩余花生饼　粕除小部分用于饲料生产外，其余均未被充分利用，　

造成了资源大量浪费。　花生蛋白是一种优质植物蛋白，花生蛋白分子中　

存在大量氢键、疏水键、二硫键、范德华力、离子键、配　位键，可成膜性高，同时花生蛋白膜可以减少食品内　部水分蒸发，阻止空气中氧与食品之间发生的氧化作　

用，防止微生物滋生，延长食品贮藏期　刊。　与合成包装材料相比，花生蛋白膜还具有能被生　

物降解，无任何环境污染的特点，是一种开发前景广　

阔的绿色包装材料　。因此开展花生蛋白膜研究，对　开发花生蛋白利用新途径，提高花生产业附加值，降　

低环境污染和企业生产环境成本具有极其重要意义。　本研究通过单因素及正交优化试验对流延法制　

备花生分离蛋白膜的制备工艺条件进行了研究，确定　了花生蛋白膜制备最优工艺参数，旨在为今后可食性　

包装膜的应用、中试及工业化生产提供有一定参考价　值的试验数据，为新型食品包装的研究提供理论依　据，解决花生粕深加工利用难题，同时延长花生加工　产业链，提高花生加工企业经济效益。　

１材料与方法　１．１主要原料　低变性花生蛋白：青岛长寿食品有限公司；甘油　（食用级）：北京鼎国昌盛生物技术有限公司；无水氯　化钙、硝酸镁、盐酸、氢氧化钠：天津市凯通化学试剂　有限公司，均为分析纯。　１．２实验仪器　ｗＨ一３微型漩涡混合仪：上海沪西分析仪器厂；　

北京瑞利游标卡尺（０．０２　ＩＴｌｎ１）：上海量具刃具厂；　ＫＡ－１６００离心机：上海安亭科学仪器厂；ＣＬ一２恒温　

磁力搅拌机：江苏金坛宏凯仪器厂；电子天平：上海　梅特勒一托利多仪器有限公司；ＤＨＧ一９０２３Ａ型电热　

恒温鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司；ＤＳ１型高　速组织捣碎机：上海精胜科学仪器有限公司；ＨＨ一４　

恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；ＴＡ—ｘＴ２ｉ型质　构仪质构仪：英国Ｓｔａｂｌｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ｓｙｓｔｅｍ。　１．３流延法制备花生分离蛋白可食性膜工艺流程　

将花生分离蛋白混于蒸馏水中，形成悬浮液。加　入甘油，用１　ｍｏｌ／Ｌ　ＨＣ１或ＮａＯＨ调节ｐＨ至实验值，　

磁力搅拌器上处理２０　ｍｉｎ，水浴加热处理３０　ｍｉｎ直到　完全溶解，成膜液呈现均匀状态。离心（３　０００　ｒ／ｍｉｎ，　

１０　ｍｉｎ），过滤，量取混合液倒入有机玻璃板上流延均　匀，水平放置２　ｈ。膜表面成型后，放入６５℃鼓风干　燥箱中干燥，揭膜即可得到花生分离蛋白可食性膜，　揭膜后在相对湿度（ＲＨ）５０％（硝酸镁饱和溶液）下　平衡４８ｈ，用以测定性能指标　一　”。　

１．４花生分离蛋白可食性膜膜性能测定　

１．４．１膜厚度测定　用螺旋测微仪在膜上随机取５点，准确测量膜厚　度，取其平均值，用作该样品抗拉强度和水蒸气透性　

收稿日期：２０１３－０９－１１　基金项目：青岛市公共领域科技支撑计划项目（１２一卜３＿４０一ｎｓｈ）　作者简介：李鹏（１９８０￣），男，山东青岛，讲师，在读博士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。　通信作者：杨伟强（１９７９￣），男，副研究员，研究方向：花生加工。

　２０１３年第２７卷第１期　粮食与油脂　４７　

公式中厚度值（Ｔ）。　１．４．２抗拉强度（　）测定　膜抗拉强度是衡量膜的机械强度一个重要指标，　

食品包装膜具有一定　才能承受食品在加工处理以　及运输中各种冲击，保护食品鸭　。丁ｓ用质构仪测定。　

每种组分的膜准备十个样品进行测定。将膜制成长　（Ｌ）４．０　ｃｍ，宽（ｗ）２．０　ｃｍ的试样，测量其厚度（Ｔ），　

质构仪的初始夹距设定为４０　ｍｍ，拉引速度０．５　ｍｍ／ｓ，　在质构分析仪上读取膜破裂时的拉力（Ｆ）数值。按公　

式１计算膜的ＴＳ：　

ＴＳ（ＭＰａ）＝Ｆ／Ｗ￣Ｔ　（公式１）　式中：Ｆ为作用在膜两端最大拉力，ＮＴ为膜厚度，　由螺旋测微器测出，ｍｍ；Ｗ为膜宽度，ｒｎｎｌ。　

１．４．３断裂伸长率（Ｅ）测定　

Ｅ是衡量膜的机械强度另一指标，用质构仪测定。　每种组分膜准备十个样品进行测定。将膜制成长（Ｌ）　

４．０　ｅｍ，宽（Ｗ）２．０　ｅｍ的试样，测量其厚度（Ｔ），质构　仪的初始夹距设定为４０　ｒｎｌＴｌ，拉引速度０．５　ｍｍ／ｓ，测　

量膜断裂时的膜的延伸长度（Ｌｏ），按公式２计算膜的　断裂伸长率：　

Ｅ＿Ｌ０／Ｌ×１００％　（公式２）　Ｌｏ：膜断裂时被拉伸的长度，ｍｍ；　Ｌ：膜原始长度４０Ⅱｕｎ。　１．４．４水蒸气迁移速率（１，ｗｖｌＴＲ）　水蒸气迁移速率是指一定条件下单位时间内透　过单位膜面积水蒸气量。　

将待测花生分离蛋白膜密封于装有无水氯化钙　

小锥形瓶口处，在室内放置平衡２４　ｈ，称量小锥形瓶　质量变化。水蒸气迁移速率单位为ｇ／（ｈ・ｍ　），计算公　

式如下公式３：　ｙＷｖＴＲ＝Ａｍ／（Ａ×ｔ）　（公式３）　式中：Ａｍ为水蒸汽迁移量，ｇ；Ａ为膜面积，ｍ　；　ｔ为测定时间，ｈ。　１．５膜性能综合评分原则¨。　实验测定花生分离蛋白可食性膜３项性能指标，　

采用加权法和分段插值法，对膜综合性能进行评分，　满分为１００分。膜性能评分标准：表观效果ｌ０分；　

抗破强度４Ｏ分；断裂伸长率３０分；水蒸气迁移速率　

２０分。　１．６数据分析　所有试验均重复３次以上，结果以平均值±标准　差表示；数据采用ＳＰＳＳ软件进行分析。　２结果与分析　

２．１热处理温度对花生分离蛋白可食性膜膜性能影响　以甘油为增塑剂，添加量为花生分离蛋白溶液　

２％（Ｖ／Ｖ），花生分离蛋白溶液的浓度为６％，ｐＨ　９．０，　研究不同热处理温度对膜性能影响，结果见表１。　

随着热处理温度上升，蛋白膜ＴＳ先上升后下　降，温度上升到７５℃后花生蛋白膜　得到显著改善　

（ｐ＜０．０５），并在７５℃上升到最高为（１．４１±０．１６）　

ＭＰａ，此后随着温度的升高ＴＳ略微有所降低，但差异　不显著（ｐ＞０．０５）。这主要是因为适度热处理削弱了　

蛋白质分子间作用力，使大分子从原来有秩序紧密结　构变为无秩序松散结构，使原来藏在分子内部的巯基　

和疏水性氨基酸侧链残基等暴露在分子表面，从而有　利于蛋白质分子内或分子间相互作用，在干燥过程中　蛋白质分子重新形成二硫键，形成坚固网络结构，使　

提高。但若热处理温度过高，时间过长，使得蛋白　质分子过度变性，造成蛋白质分子链断裂，不利于网　

络结构的形成…　。热处理温度对花生蛋白膜Ｅ影　响结果表明，膜水蒸气透过率随着热处理温度升高，Ｅ　

先升高后有所降低，这表明适当热处理能促进蛋白质　分子中的氢键和二硫键断裂，结构展开，疏水性基团　

暴露出来，提高花生蛋白疏水性，加强分子问相互作　用和二硫键重新分布，形成坚固的网络结构，提高其　

阻水性能　。但是，当处理温度大于７５℃时，膜水蒸　气透过率又有所增大（ｐ＜０．０５），这表明热处理温度能　

影响膜水蒸气透过率。因此可选择７５℃作为花生蛋　白成膜溶液合适的热处理温度。　

表１热处理温度对花生分离蛋白膜性能影响　

注：字母相同代表在０．０５水平下没有显著差异，字母不同则代表在　０．０５水平下有显著差异；下同。　

２．２ｐＨ对花生分离蛋白可食性膜膜性能影响　以甘油为增塑剂，添加量为２％，蛋白溶液的浓度　

设为６％，加热温度７５℃，研究不同ｐＨ对膜性能影响，　

结果见表２。　表２　ｐＨ对花生分离蛋白可食性膜膜性能影响　

ｐＨ对花生蛋白膜性能的影响如表２所示，可以看　

出，花生分离蛋白在ｐＨ　７～１１之间能成膜，ｐＨ对花　生蛋白膜性能指标都有显著影响。随ｐＨ升高，从ｐＨ　７～９，　显著上升，至ｐＨ　９时达到最高（１．４１±０．１６）　

ＭＰａ，这是由于强碱使蛋白质变性，内部基团暴露，有　利于坚固网络结构形成。但当ｐＨ继续增大时，丁ｓ显　著下降，这是由于极端碱性ｐＨ条件下，负离子之间极　

强静电排斥作用阻碍了蛋白质分子内或分子间连接，　从而阻碍了蛋白膜网络结构形成…　。断裂延伸率随　

着ｐＨ升高而上升，在ｐＨ为１１时分别达到了最大值　１５０．４５％￣２１．１５％。水蒸气透过率随ｐＨ升高呈先下　

降后升高的趋势，ｐＨ为９时能有效地阻止水蒸汽迁　移，这与蛋白质网络结构形成有直接联系。因此，花　

生蛋白膜制备的最适ｐＨ为９。　２．３花生分离蛋白溶液浓度对花生分离蛋白膜腠｝生能影响　以甘油为增塑剂，添加量为２％，ｐＨ　９．０，加热温　度７５℃，研究不同蛋白质溶液浓度对膜机械性能的　影响，结果见表３。　

试验结果表明，随花生蛋白浓度提高，ＴＳ先升高