[發(fā)明專利]一種大豆分離蛋白/二氧化鈦復(fù)合膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610133346.8
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105694483A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王喆;葉忱;王懷雨
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K3/22;C08K5/053;C08J5/18;C08J3/28;B65D65/46
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包裝材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大豆分離蛋白/二氧化鈦復(fù)合 膜及其制備方法。

背景技術(shù)

在各種包裝材料中，塑料以其優(yōu)越的性能及較低的成本廣泛地應(yīng)用于食品 包裝中，但塑料在遺棄后不易分解，造成環(huán)境污染。因此，對包裝材料提出了 更高的要求。目前，可食性包裝膜因具有更高的安全性、環(huán)保性而成為研究的 趨勢。從蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)等生物大分子中開發(fā)可食的涂層和薄膜已經(jīng)成為 科研工作者研究的熱點。

在眾多成膜基材中，大豆分離蛋白(SPI)產(chǎn)量豐富、廉價易得、易生物降 解及易成膜、且具有良好的阻氣性能，在可食膜包裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是， 由于大豆分離蛋白膜具有較差的阻水和機械性能，限制了其進一步的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種大豆分離蛋白/二氧化鈦(簡寫為“ST”)復(fù) 合膜及其制備方法。該方法簡單易操作，在改性后的SPI成膜液中添加納米TiO₂， 并引入超聲波-微波的共同作用，改善了單純SPI膜的機械性能、阻水性能、透 氣性能等，并具有抑菌性，得到了大豆分離蛋白/二氧化鈦復(fù)合膜。

第一方面，本發(fā)明提供了一種大豆分離蛋白/二氧化鈦復(fù)合膜的制備方法， 包括以下步驟：

(1)取大豆分離蛋白溶解于水中，并于60-80℃的恒溫水浴中加熱30-50min 進行熱改性，然后向熱改性后的溶液中加入增塑劑，攪拌混勻，得到蛋白膜液；

(2)調(diào)節(jié)蛋白膜液的pH至8-10，待冷卻至室溫后，在不斷攪拌的情況下 緩慢加入納米二氧化鈦，得到共混膜液；

(3)采用超聲波-微波聯(lián)合反應(yīng)系統(tǒng)對所述共混膜液進行處理，所述處理的 功率為300-500W，溫度為30-60℃,時間為10-30min；

(4)將上述處理后的共混膜液依次進行脫氣、倒膜、干燥成膜、揭膜，得 到大豆分離蛋白/二氧化鈦復(fù)合膜。

大豆分離蛋白成膜主要是通過蛋白質(zhì)分子聚合和溶劑蒸發(fā)，當(dāng)?shù)鞍啄ひ涸? 一定條件下，蛋白質(zhì)分子發(fā)生聚合交聯(lián)作用。成膜過程中，主要依靠肽鏈之間 的疏水基團、二硫鍵和氫鍵，加熱破壞了大豆分離蛋白自身結(jié)構(gòu)，致使二硫鍵 斷裂，巰基和疏水基團暴露，之后隨著溫度降低，肽鏈與肽鏈之間形成新的價 鍵，最后形成網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，熱改性目的主要是讓SPI分子的肽鏈在溶液中充分伸展，從而 更徹底地參與反應(yīng)，進而提高其膜性能。所述熱改性的溫度為60-80℃。當(dāng)溫度 低于60℃時，SPI無法成膜，溫度達(dá)到60℃以后，SPI可以展開其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。隨 著溫度的升高，高溫可促進蛋白質(zhì)分子中的氫鍵和二硫鍵斷裂，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 展開，有利于二硫鍵的重新分布，同時SPI適度變性會使其溶解度提高，使溶 液中可相互作用的SPI分子增多，SPI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加強。與此同時，高溫會促進 肽鏈分子之間(如賴氨酸、胱氨酸以及肽鏈分子上的極性基團)的相互交聯(lián)作 用。但當(dāng)溫度超過80℃以后，SPI的變形基本結(jié)束。

進一步優(yōu)選地，所述熱改性的溫度為65-75℃。

本發(fā)明中，調(diào)節(jié)蛋白膜液至8-10，堿性環(huán)境可以促進更多二硫鍵形成，提 高肽鏈之間的交聯(lián)作用，進而成膜。

優(yōu)選地，所述增塑劑為甘油、山梨醇中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述增塑劑的加入量為2-6mL。

大豆分離蛋白膜主要是通過添加增塑劑來提高其柔韌性和防止斷裂。添加 增塑劑的大豆分離蛋白膜透明且柔韌性好，但其阻水性仍較差。

納米二氧化鈦(nano-TiO₂)是一種穩(wěn)定的、無毒的紫外線吸收劑，因其獨 特的納米效應(yīng)而擁有良好的力學(xué)性能、光化學(xué)活性和抗菌性能等。本發(fā)明中向 SPI蛋白膜液中添加二氧化鈦，可以增加最終膜產(chǎn)品的抗菌性，還可改善膜的機 械性能等。TiO₂的添加量越大，與蛋白質(zhì)結(jié)合的分子就越多，成膜時分子間的 相互作用就越強，分子間交聯(lián)越緊密，因此最終得到的復(fù)合膜的抗拉強度就越 大，但當(dāng)TiO₂的添加量太大時，最終膜表面出現(xiàn)小顆粒，膜易撕裂，延展性不 好。

優(yōu)選地，所述納米二氧化鈦的粒徑為200-400nm。

優(yōu)選地，所述共混膜液中，所述納米二氧化鈦的濃度為0.5-2.0g/mL。