食品包裝中廣泛使用的塑料膜因其不易分解和不 可再生帶來的環(huán)境污染和食品安全問題逐漸受到人們 的重視，因此急需開發(fā)無毒、可降解、可再生的材料來 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料包裝材料，其中以天然高分子為原料 來制備可食性膜已成為近年來國內(nèi)外研究的熱點。根 據(jù)使用的基質(zhì)不同，可食膜可以分為多糖膜、蛋白膜、 脂質(zhì)膜和復合型膜，其中蛋白質(zhì)所形成的可食性蛋白 膜具有一定的機械特性和較好的阻氣性，可以防止脂 肪氧化和揮發(fā)性成分揮發(fā)，用于食品包裝可以保持 食品質(zhì)量和延長食品的貨架期，因此蛋白質(zhì)被認為 是最具潛力的可食性膜材料。

1 材料與方法

1. 1 主要材料

明膠( Type B) 、甘油、亮氨酸、絲氨酸、甲硫氨酸、 脯氨酸、谷氨酸、精氨酸，國藥集團化學試劑有限公司。 所有試劑均為國產(chǎn)分析純。

1. 2 主要儀器與設(shè)備

FA－1004 萬分之一電子天平，上海精天電子儀器 有限公司; 8002 溫控水浴鍋，北京永光明醫(yī)療儀器廠; 99－1 磁力攪拌器，金壇市科析儀器有限公司; 上海一恒LHS-100CL恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限 公 司; UltraScan-PRO 測 色 儀，美國亨特立公司; UV1800PC 紫外－可見光分光光度計，上海菁華科技儀 器有限公司; S－3400N 掃描電子顯微鏡，日本基恩斯 國際貿(mào)易有限公司; NEXUS－670 傅里葉變換紅外光譜 儀，美國尼高力儀器公司; Instron－5569A 電子萬能材 料試驗機，美國英斯特朗公司。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 明膠膜制作

將 6 g 明膠溶解于 100 mL 去離 子水中，60℃恒溫水浴鍋中加熱并攪拌 30 min，然后加 入 25%( w /w，甘油/明膠) 的甘油作為增塑劑，室溫下 磁力攪拌 30 min 后分別加入 1 g 亮氨酸、絲氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸和谷氨酸，磁力攪拌 30 min 溶解混合均 勻; 將成膜液在 4 000 r·min－1 條件下離心 5 min 脫除 氣泡; 取 10 mL 成膜液傾倒入 9 cm 的塑料培養(yǎng)皿中， 放入 25℃、相對濕度 55%±5%的恒溫恒濕箱中干燥 48 h，取出揭膜。保存于 25℃、相對濕度 50%的恒溫恒濕 箱中待測。

1. 3. 2 表觀特征

通過電子顯微鏡在 4×10 放大倍 數(shù)下觀察明膠膜的表觀特征。

1. 3. 3 厚度測定

用千分測厚規(guī)在膜上隨機選取 10 個點，測定其厚度并計算平均值，單位 mm。

1. 3. 4 機械特性測定

按照 GB /T 1040. 3－2006中塑料拉伸性能試驗方法進行測定。將膜剪切成 50 mm×20 mm 的矩形長條，利用電子萬能材料試驗機進 行測試，試樣有效長度為 30 mm，拉伸力為 100 N，拉 伸速度為 30 mm·min－1 ，每組 10 個重復。

2 結(jié)果與分析

明膠膜的厚度在 0. 074 ～ 0. 176 mm 范圍內(nèi)，添加亮氨酸和谷氨酸顯著增加了明膠膜的厚 度( P ＜ 0. 05) 。膜的厚度主要取決于膜液中的固體含量，添加亮氨酸和谷氨酸導致膜厚度增加可能與它 們在水中較低的溶解性有關(guān)，當膜被干燥時，固體析出，導致膜表面厚度增加。色澤是衡量消費者對食品包裝滿意度的一個重要 指標。氨基酸的類型對明膠膜的顏色具 有顯著影響，添加脯氨酸、亮氨酸、谷氨酸、絲氨酸和甲 硫氨酸均顯著降低了膜的 L* 值和 a* 值( P ＜ 0. 05) ， 并伴隨著 b* 值和 ΔE* 值的增加; 除添加脯氨酸外，添 加其他氨基酸均顯著增加了 b* 值 和 ΔE* 值 ( P ＜ 0. 05) 。結(jié)果表明，添加氨基酸可以增加明膠膜的黃度。對照組和添加脯氨酸的明膠膜展現(xiàn) 出光滑透明的膜表面，而添加亮氨酸和谷氨酸的膜表 面粗糙，且具有許多黑洞，這主要是由于在成膜的過程 中，有顆粒析出膜表面，當光通過膜表面時被反射，從 而形成較多黑洞; 而粗糙的膜表面可能是因為這些氨 基酸在膜中分散不均勻，這可能也是添加亮氨酸和谷 氨酸的明膠膜相對于對照組具有更高的水蒸氣的透過 率和更低透光率的原因。此外，添加絲氨酸和甲硫氨 酸的明膠膜表面形成了許多花紋，從而阻礙了光的透 過。不同膜表面形貌可能與氨基酸的溶解度有關(guān)，不 易溶于水的亮氨酸和谷氨酸在膜干燥的過程中析出表 面，極易溶于水的脯氨酸形成了均勻、光滑、透明的薄 膜，而絲氨酸和甲硫氨酸處于兩者之間。

3 討論

增塑劑對膜的增塑效果取決于增塑劑的理化性質(zhì) ( 大小、形狀、化學構(gòu)成、分子質(zhì)量和功能基團) 和其與 聚合物的兼容性( 極性、氫鍵、介電常數(shù)和溶解度)。 本研究結(jié)果表明，添加脯氨酸和絲氨酸增加了明膠膜 的斷裂伸長率，并伴隨著拉伸強度的降低，這可能是因 為氨基酸中的極性基團能夠破壞明膠分子產(chǎn)生的氫 鍵，從而削弱明膠分子間的作用力，導致分子間的自由 體積增大，使明膠分子更易移動，因而膜材料柔性增 加，拉伸強度下降。本研究還發(fā)現(xiàn)，添加亮氨酸和 谷氨酸時，膜表面有固體顆粒析出，但是亮氨酸膜質(zhì)地 較硬較脆，而谷氨酸膜相對較軟，因而亮氨酸增加了明 膠膜的拉伸強度，而谷氨酸降低了膜的拉伸強度，這可 能與氨基酸的性質(zhì)有關(guān)。添加亮氨酸可同時增加明膠 膜的拉伸強度和斷裂伸長率，這與 Wu 等報道添加 5%羥基磷灰石對明膠膜機械性能影響的結(jié)果一致。