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可食性膜的研究(一)

可食性膜一般是指在食品上覆盖的或置于食品组分之间的一层由可食性材料形成的薄膜。我国人民早在12～13世纪就已经使用蜂蜡给新鲜柑桔和柠檬涂覆的方法比重：2.13⑵.167g/cm来防止水果发干，延长果蔬货架期；英国人在16世纪使用脂肪涂抹食品来减缓食品的失水；19世纪后期有人提出可使用明胶薄膜来防止肉类和其它食品的腐败；20世纪30年代，热熔石蜡被大量用于涂抹柑桔以减少失水；50年代初，巴西棕榈蜡油/水乳化剂被用于涂抹新鲜果蔬，在日常生活中利用动物的小肠形成肠衣，加工出来的灌肠食品是可食性膜技术最为广泛、最为成功的范例。近几年来，在欧、美、日等国家可食性膜脱颖而出，日新月异。本文就是在这一背景下对可食性膜的研究进展进行综述的。

１ 可食性膜的分类及其特点

可食性膜一般按原料分类大体上可分为以下四类：多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、类脂可食性膜、复合型可食性膜。

1.1 多糖类可食性膜

以植物多糖或动物多糖为基质的可食性膜，主要有淀粉膜、改性纤维素膜、动植物胶膜等。

1.1.1 淀粉膜

可食性膜中研究开发最早的类型。国外在二十世纪五六十年代已有文献报道，而国内研究则较晚。近年来，在成膜材料与工艺和增塑剂研究应用方面取得了重要进展。淀粉可食性膜以淀粉，主要是直链淀粉为基质，多元醇(如甘油、甘油衍生物、山梨醇及聚乙二醇等)及类脂物质(如脂肪酸、单甘油脂、表面活性剂等)为增塑剂，少量动物或植物胶为增强剂制做而成。它们具有拉伸性、透明度、耐折性、水不溶性良好和透气率低等特点。

MariaAGarcia等人对淀粉膜的应用作了初步的探讨。用稀碱溶液对淀粉进行改性处理，并加入甘油作为增塑剂，用这种配制好的涂膜液处理新鲜草莓并在0℃、相对湿度84.8%的条件下贮存。结果表明，处理过的草莓在失重率、硬度和腐败率等指标上都优于对照组。30d后，处理组的腐败率仅为30%，而对照组的腐败率就已高达100%。

胡新宇等以玉米原淀粉为成膜基质，配以甘油(增塑剂)和羧甲基纤维素钠(增强剂)，在80～85℃烘干1h左右，即可得到比较理想的可食性淀粉膜。实验表明这种膜具有良好的阻湿性与阻气性。

1.1.2 改性纤维素膜

近年来，世界各国对改性纤维素可食性膜的研究开发极为重视。用植物纤维经化学改性，如甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、羟基丙基纤维素，羧甲基纤维素等材料为原料，硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂、增强剂，制得半透明、柔软、光滑、入口即化的可食性膜。它具有较高拉伸强度，较小透湿、透气性的特点，用于许多食品以阻隔水、氧和油脂。

含有防腐剂的甲基纤维素和壳聚糖膜混合制成的膜具有明显的抗菌性质，25℃时，最开始的43%～45%的防腐剂从膜中释放出来，到油-水的混合物中，且防腐剂的加入不会影响甲基纤维素/壳聚糖膜的抗张强度和伸长率。

羟基甲基纤维素食用膜涂层于油炸鸡肉丸，可减少油的摄入和增大水分的滞留量。

赖凤英等探讨了溶剂类型对成膜工艺、膜阻隔性和膜机械性能的影响，得出了水/醇的最佳配比为2：1。

1.1.3 动植物胶膜

日本在动植物胶可食性膜的开发应用上一直处于世界领先水平，其它国家也有所研究。这类可食性膜以动物胶如骨胶、虫胶，植物胶如葡甘聚糖、角叉胶、果胶、海藻酸钠等为基质，甘油、多元醇、山梨酸酯等为增塑剂，制成可食性膜。它具有透明度、强度高，印刷性、热封性、阻气性、耐水耐湿性较好的特点，已用于调味品、甜味剂、汤料、油脂等食品的包装，还可用于冷冻食品、糖果及果脯等以防粘连。

日本三菱人造纤维公司开发的角叉胶薄膜，以红藻类提取的天然多糖为原料，半透明、坚韧且热封性好。美国"纳蒂克"开发的胶原薄膜，采用动物蛋白质胶原制成，强度高，耐水性和隔气性好，用于包装肉类食品不会改变其风味。

AhmedEI和Ghaouth等人用壳聚糖涂膜处理草莓，置于3℃的环境中真空炉，第21d腐败率仅为11%，对照组就已经高达52%。

杨君等研究了魔芋胶浓度、增塑剂种类与浓度和干燥温度等对可食性魔芋葡甘聚糖成膜性能的影裁剪机响，结果表明魔芋胶浓度以8g/L为宜，甘油增塑效果最显著，并随其浓度增加，抗张强度下降。

吉伟之等在壳聚糖膜中加入甘油后，膜表面光滑，膜的水蒸气透过率和透气性提高，而抗拉强度下降；添加硬脂酸后表面出现脂质层结晶，膜的透气性提高，水蒸气透过率和抗拉强度则下降。

1.2 蛋白质类可食性膜

以蛋白质为基质的可食性膜，主要有大豆分离蛋白这可以打开各向异性3D打印的利用程序的大门膜、小麦面筋蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜和乳清蛋白膜等。

1.2.1 大豆分离蛋白膜

以大豆蛋白粉为基质，甘油、山梨醇等为增塑剂，可制成各种用途的可食性膜或涂层。它具有良好的强度、弹性和防潮性等特点，可以保持水分，阻止氧气进入，食用营养价值高。由美国弗雷德里克·F·施为主的研究小组开发成功。主要是利用大豆提炼的蛋白质，制造出类似塑料的薄膜基料，与增塑剂甘油、山梨醇等相混合，制造成多用途的可食性膜，并具良好的强度切條机、弹性和防潮性。

Brandenbury等研究了大豆分离蛋白膜在pH值为6，8，10，12时的特性，发现：pH=6时大豆分离蛋白膜的阻湿性较差，透氧性较高，抗拉强度和伸长率低；高pH值时阻湿性好，透氧性低，抗拉强度和伸长率也高，且膜外观随着pH值升高而得到改善。

1.2.2 小麦面筋提高材料成品率和性能稳定性蛋白膜

用小麦面筋蛋白质研制的可食性膜具有柔韧、牢固、阻氧性好的优点。以往的研究中，因工艺上的缺陷，研制出的小麦蛋白质膜透光性差而限制了它的应用。Contard等用95%的酒精和甘油处理小麦面筋蛋白，得到了柔韧、强度高又透明的膜。Luism，Rayas等人在此基础上改进，优化了设计工艺，使用交联剂，得到的膜氧气渗透性较低，膜的强度和伸展性比原来提高4～5倍。

1.2.3 玉米醇溶蛋白膜中线蝶阀

日本、中国对玉米醇溶蛋白可食性膜的研究开发取得了类似的成果。以玉米中的蛋白质为基质，经乙二醇或异丙醇溶液提炼，甘油、丙二醇或乙酰甘油作为增塑剂制成可食性膜。它具有成膜速度快、高温高湿下贮让企业在未来发展得更好藏稳定、安全性可靠、对氧气和二氧化碳隔绝性和防潮性极好等特点。

Cosler曾以玉米醇溶蛋白与乙酰单甘酯复合浸涂坚果，此项技术已应用于果仁及糖果业。

1.2.4 乳清蛋白膜

乳清蛋白最近几年才被用作可食性膜的基质材料。以乳清蛋白为原料，甘油、山梨醇、蜂蜡、CMC等为增塑剂制成的各种乳清蛋白可食性包装膜具有透水、透氧率低、强度高、透明性好的特点。

McHugh与Krochta等以乳清蛋白为原料，甘油、山梨醇、蜂蜡、CMC等为增塑剂研制的各种乳清蛋白可食性膜具有透水、透氧率低，强度高的特点。

1.2.5 谷蛋白膜

HyunJinPark等研究了增塑剂乙二醇，丙三醇对谷蛋白膜的水蒸气渗透性和机械性能的影响，结果表明，在谷蛋白膜中丙三醇和聚乙二醇的混合物作增塑剂，减缓了单独使用丙三醇对膜抗张强度的降低和水蒸气透过系数的提高。

1.2.6 酪蛋白膜

对酪蛋白的研究表明：酪蛋白酸钙-蜂蜡复合膜之透水率与单纯酪蛋白酸钙膜相比降低了90%，蜂蜡的适宜添加量为蛋白量的25%。

1.2.7 肌原蛋白膜

Bernard，Cup等人在pH3.0条件下研制出的鱼肌原蛋白膜，其功能特性要优于其它的蛋白质膜，尤其是拉伸强度，甚至能和低密度的聚乙烯薄膜相媲美。