本發明屬于材料制備領域，尤其涉及一種明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法。
背景技術：
食品包裝作為保持食品質量、延長食品貨架期并提高食品附加值的一種重要方式，在食品行業得到廣泛應用。塑料包裝材料因為樣式豐富、價格便宜、使用方便、加工簡單得到大規模使用。然而，當它們給人們的日常生活帶來便利和經濟的同時，因其不能被重復利用和完全降解帶來了嚴重的環境污染和資源浪費等問題，從而使可降解型的環保材料得到廣泛的關注，成為研究熱點。以生物大分子為原料的可食性膜是其中的一種。
可食性膜是以多糖、蛋白質、脂質等生物大分子為成膜基質，添加可食性的增塑劑、增強劑等物質，通過交聯作用而制備的薄膜。可食性膜的作用機理是通過防止水分、氣體和溶質等的遷移，以避免食品在儲存和運輸過程中發生風味和質地的變化，從而確保食品質量，盡量延長食品的貨架期。目前我國科學工作者對可食性膜的研究主要集中在合成材料的選擇與改性、合成機理的探索、吸濕性能的改良、阻隔性能的改善以及利用農副產品合成可食性膜等領域。雖然，可食性膜因性能和成本等問題，現在被使用的市場范圍有限。
明膠是一種無色或微黃透明的水溶性蛋白質混合物，是皮膚、韌帶、肌腱中的膠原經酸或堿部分水解或在水中煮沸而產生。明膠可食性膜具有良好的機械性能和可降解性，是白色污染物塑料包裝優良的替代物。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法。
本發明的技術方案為：
一種明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，45-55℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后，80-85℃水浴30min，使蛋白質變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風干燥箱中烘干成膜。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述恒溫鼓風干燥箱的溫度為50-55℃。
本發明的技術效果在于：
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，由明膠、酪蛋白酸鈉和甘油復合合成的可食性膜具有良好的機械性能、光學性能、阻隔性能和全水溶性，且制備工藝簡單，易于操作，適于推廣應用。
具體實施方式
實施例1
一種明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，45℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后，80℃水浴30min，使蛋白質變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風干燥箱中烘干成膜。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述恒溫鼓風干燥箱的溫度為50℃。
甘油添加比例是影響膜抗張強度和伸長率的顯著因素，抗張強度隨著甘油添加量的增加而降低，伸長率相反。這是因為甘油作為增塑劑，可以通過減弱相鄰聚合物鏈分子間的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低機械抗性和膜的某些阻隔性能。明膠濃度、酪蛋白酸鈉濃度和成膜溫度對膜的抗張強度和伸長率的影響不顯著。
明膠和酪蛋白酸鈉含量對復合膜的透光率均有顯著影響，其中明膠的添加可降低膜的透光率，酪蛋白酸鈉相反，且酪蛋白酸鈉的影響顯著程度高于明膠。膜霧度的影響顯著因素為酪蛋白酸鈉添加比例，可提高膜的霧度。甘油添加量和成膜溫度對膜的透光率和霧度無顯著影響。
在常溫條件下，經過24 h不斷攪拌后，膜完全溶于蒸餾水中，溶解后所得的溶液呈乳白色半透明狀。可知，實驗制備的膜為全水溶性的，可用于即溶型的方便面調料包裝袋或者茶葉包裝袋，具有一定的市場價值。
制備的可食性膜具有良好的阻氣性，可用于真空包裝和氣調包裝。蛋白質類可食性膜具有高阻氣性能，與阻隔性能優良的鋁箔袋和聚酰胺/聚丙烯/聚對苯二甲酸乙二酯，明膠和酪蛋白酸鈉含量對膜的透氣性均有顯著性影響，兩者含量的增加均可提高膜的阻氣性能。
甘油含量對膜的水蒸氣透過系數影響的顯著程度大于酪蛋白酸鈉。甘油含量的增加一方面使得聚合物分子間作用力減小，另一方面由于甘油具有親水性，所以甘油添加含量增加導致膜的水分含量增大，水蒸氣阻隔性能降低。所有的明膠-酪蛋白酸鈉膜的質量損失分為三個階段。第一階段出現在80-180 ℃，此階段膜的質量損失較小，為3.74%，與膜中游離水的損失有關。第2階段的質量損失出現在180 -270 ℃，占17.72%，主要是由于膜中甘油化合物和結合水的損失導致的。第3階段質量損失為44.30%，發生在270-500 ℃，此階段中膜迅速分解，質量大幅下降，原因為蛋白質的空間結構因高溫被破壞，迅速降解。由熱重分析可知，明膠-酪蛋白酸鈉膜的熱穩定性較高，該結果也反映出明膠和酪蛋白酸鈉的交聯反應使可食性膜更加緊湊和堅硬。明膠-酪蛋白酸鈉膜適合在溫度低于180 ℃的條件下使用。
實施例2
一種明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
（1）將4g明膠在100g常溫去離子水中吸水膨脹1h，55℃水浴加熱30min，制得明膠溶液,冷卻至室溫備用；
（2）將6g乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白分別在100g常溫去離子水中攪拌2h，完全溶解后， 85℃水浴30min，使蛋白質變性，冷卻備用；
（3）明膠溶液與乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白溶液均以1:1體積比混合，并分別添加15%的甘油作為增塑劑，攪拌1h，使其充分混合，制得成膜溶液；
（4）成膜溶液經真空泵排氣后倒至成膜塑料平板上，在恒溫鼓風干燥箱中烘干成膜。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述酪蛋白酸鈉的蛋白質含量大于92%、脂肪小于0.6%、乳糖小于3.6%。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述甘油為分析純。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述烘干成膜的烘干時間為5h。
甘油添加比例是影響膜抗張強度和伸長率的顯著因素，抗張強度隨著甘油添加量的增加而降低，伸長率相反。這是因為甘油作為增塑劑，可以通過減弱相鄰聚合物鏈分子間的作用力，增加膜的延伸性和柔性，降低機械抗性和膜的某些阻隔性能。明膠濃度、酪蛋白酸鈉濃度和成膜溫度對膜的抗張強度和伸長率的影響不顯著。
本發明所述的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜的制備方法，所述恒溫鼓風干燥箱的溫度為55℃。明膠和酪蛋白酸鈉的添加量有關，添加量越大，交聯越緊密，表面越光滑。為了增加膜橫切面的致密性和光滑性，可以采取添加乳化劑或酶改性的方法來進行優化。明膠含量對復合膜的機械性能和透濕性無顯著影響，但其含量的增加會降低膜的透光率和氧氣透過率。酪蛋白酸鈉含量的增加可增加膜的透光率、霧度和阻隔性能，但是對機械性能的影響不顯著。甘油添加比例是影響膜拉伸強度、伸長率和水蒸氣透過系數最顯著的因素，其相應的偏回歸系數分別為：-0.901，2.720和0.9662。明膠和酪蛋白酸鈉均為影響膜透氣率的顯著因素，可增強膜的阻氣性能。