淀粉可食餐具中的食品添加劑劑量的測定

宋江鋒，王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

淀粉可食餐具中的食品添加劑劑量的測定

宋江鋒，王潤澤，王 輝，趙德智，王明娟

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

隨著社會發展，資源的合理利用和保護生態環境已經成為21世紀重要的課題，研究制備替代發泡塑料餐具的綠色環保可降解餐具具有重要意義。以淀粉為原料制備環保型可食用餐具具備一定的使用性能，但綜合使用性能并不十分理想。通過添加一些食品級添加劑，能提高淀粉餐具的綜合使用性能。用預實驗確定影響餐具性能的添加食品添加劑的種類及其范圍，（參考GB2760《食品添加劑使用衛生標準》），利用正交試驗確定淀粉餐具綜合使用性能最佳的添加劑配比。結果表明：當其甲基纖維素鈉的添加量為0.75 g/100 g、明膠的添加量為0.9 g/100 g、瓊脂的添加量為1.575 g/100 g、甘油的添加量為1.5 g/100 g時淀粉可食餐具具有最佳的使用性能。

淀粉餐具；含水率；溶解度；食品添加劑

淀粉是葡萄糖的高聚體，由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成[1-3]，前者具有α-1，4鍵，后者除α-1，4鍵，還有少量α-1，6鍵，即分子間存在著分子極性基團和氫鍵的強相互作用，在分子鏈間以范德華力相互作用，且連段活動性小[2-7]。能通過添加多元醇等增塑劑削弱聚合物間的次價鍵，增強分子鍵的移動性，從而達到提高加工流動性和制品機械性能的要求[7-10]。羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等補強劑通過與淀粉分子相互結合，能由此產生一定協同的作用。種類不同，與淀粉分子產生的結合程度也不同，故產生的協同作用大小也不同[9,10]。

本文通過正交實驗來探究不同種類的添加劑及其劑量對淀粉餐具性能的影響[11，12]，比較利用淀粉制備的可食用餐具在50 ℃水中溶解度的大小，確定其綜合使用性能最好時的添加劑的劑量的最佳配比。

1 測定方法及預實驗

1.1 淀粉可食餐具含水率的測定

取淀粉可食餐具樣品從中剪下3份（分別取中心處、邊緣處及半徑中心處）分別標記1、2、3并用分析天平稱出質量，記錄好后，放入烘箱中烘烤直至前后兩次稱量差別不超過0.001 g。將每份的含水率算出后求其平均值作為其餐具樣品的含水率α。其中含水率計算公式為：

式中：

m干重—樣品烘干前質量;

m —干重樣品烘干后質量。

1.2 淀粉可食餐具溶解度的測定

將樣品放在水（或酸性溶液）中溶解一定時間后，放入烘箱哄干直至前后兩次稱量差別不超過0.001 g，并記錄此時的質量末重。其中溶解度γ計算公式為：

式中：

m1—樣品開始時的干重;

m2—樣品的溶解后的干重。

1.3 預實驗

大部分多元醇，如甘油、丙二醇、山梨醇、乙二醇、等都有增塑的作用。羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等補強劑通過與淀粉分子相互結合，由此產生協同的作用。種類不同，與淀粉分子產生的結合程度也不同，故產生的協同作用大小也不同。

利用控制變量法只改變其中一個影響因素，保持其他因素不變來探究甘油、明膠、瓊脂、羧甲基纖維素鈉、山梨酸鉀、面粉強筋劑、防水劑等食品添加劑對淀粉餐具樣品綜合使用性能的影響。

按一定質量比稱取玉米淀粉和純凈水，保持其他添加劑的用量不變，只改變其中一種添加劑的劑量。在相同的成型工藝下制備淀粉餐具樣品，控制其含水率都為30%，并在50 ℃的水中測溶解度。通過比較溶解度的大小確定影響淀粉餐具性能的主要影響因素及其明顯影響餐具性能的添加劑劑量范圍。

2 正交試驗

初步研究表明：淀粉通過一定成型工藝，并保持一定的含水率能獲得具備一定性能的淀粉餐具（具備耐水耐酸耐油等性能）但不能滿足實際需要。淀粉是葡萄糖的聚合物，存在著分子極性基團和氫鍵的強相互作用，在分子鏈間以范德華力相互作用，且連段活動性小[10]。通過與增塑劑、強筋劑、增稠劑等添加劑相互作用提高延伸性降，改進柔軟性及可逆彎曲強度，改進韌性和沖擊強度，提高或降低薄膜的封口性，改進潤滑性能和減少摩擦，改進表面光澤和外觀使表面光滑，易形成光滑表面膜。

當羧甲基纖維素鈉的使用劑量在0.3～1.2 g/100 g范圍內對淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響大；明膠的使用劑量超過1.4 g/100 g對淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響程度變小；瓊脂的使用劑量在0.5～1.8 g/100 g范圍內對淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響效果明顯；甘油的使用劑量在超過4 g/100 g后對淀粉餐具樣品的綜合使用性能影響漸漸減小。

2.1 實驗設計

本實驗以甘油、明膠、瓊脂、羧甲基纖維素鈉四種食品添加劑作為影響餐具綜合使用性能的水平因子，通過正交實驗以正交表L（4, 5）[12]來探究不同數量對餐具性能的影響并確定食品添加劑的最佳配比。4種食品添加劑的使用劑量見表1。

表1 4種食品添加劑用量Table 1 Four kinds of food additive quantity

（按照正交表L（4, 5）中每組實驗中的水平因子組合和表1中食品添加劑的使用劑量稱取淀粉及各種食品添加劑，制備淀粉餐具樣品，取樣品厚度均為（1.5±0.1）mm，含水率α為30%成型餐具樣品每組兩份，稱量記錄初重m，計算得出干重為m1，分別浸入水浴中恒溫50 ℃持續4 h后烘干稱量記錄其在水中溶解后的干重m2，并計算溶解度γ，實驗結果見表2。

2.2 實驗結果與分析

表2 正交實驗檢測結果Table 2 Results of orthogonal test

對表2中的所得的數據作溶解度—類別條形圖，見圖1。

圖1 餐具樣品溶解程度Fig.1 Tableware samples dissolution degree

由表2中的數據和圖1中的柱形圖可知：J4次制備的餐具樣品的溶解度最大，J13次制備的餐具樣品的溶解度最小，即當四種食品添加劑的劑量組合是a4b1c4d2時是這16次劑量組合結果中的最佳的一組。

表3 正交實驗數據直觀分析表Table 3 Orthogonal experimental data visual analysis table

對表2中的所得的數據作溶解度—類別折線圖，見圖2。

圖2 餐具樣品在不同因子下的平均溶解度Fig.2 Average solubility of tableware samples under different factor

表3中的數據和圖2中的折線圖可知：淀粉餐具樣品的溶解度先隨羧甲基纖維素鈉劑量增大而降低，達到最小后反而隨之升高，在劑量為0.75 g/100 g溶解度最低；明膠對淀粉餐具樣品的溶解度的影響與羧甲基纖維素鈉大致趨勢相同在劑量為0.9 g/100 g最好；淀粉餐具樣品的溶解度先隨瓊脂劑量增大而升高，在隨之降低，在劑量為1.5 g/100 g溶解度最低；甘油的劑量在1.5 g/100 g時溶解度最低。

所以4種添加劑最佳配比是a3b3c4d2。

3 結 論

增塑劑、強筋劑、補強劑等食品添加劑能影響餐具的使用性能，但因為各種添加劑的作用原理及不同添加劑極其添加劑量的不同，故對餐具使用性能的影響不同，甘油、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、明膠等能添加劑能使餐具具有良好的耐水耐油及負載等性能，大大增強了淀粉可食餐具的綜合使用性能。當其甲基纖維素鈉的添加量為0.75 g/100 g、明膠的添加量為0.9 g/100 g、瓊脂的添加量為1.575 g/100 g、甘油的添加量為1.5 g/100 g時淀粉可食餐具具有最佳的綜合使用性能。

［1］杜郢, 王政, 董全江, 羅莉娟. 淀粉膠黏劑的應用及改性研究進展[J]. 山東農業科學, 2013, 45(11): 137-141.

［2］劉娟，葉曉楓，王慶南，姜雯翔，韓永斌.玉米發芽過程中碳水化合物代謝變化研究[J]. 中國糧油學報, 2012, 27(10): 17-23.

［3］侯營, 韓小賢, 鄭學玲, 趙亞娟, 逯蕾. 不同直鏈淀粉含量玉米淀粉研究進展[J]. 糧食與油脂, 2013, 26(6): 11-14.

［4］于子君, 紀淑娟. 抗性淀粉的研究進展[J]. 農業科技與裝備, 2010, (5): 13-17.

［5］邱威揚，等. 淀粉熱塑性塑料研制［J］. 1998，4: 106-108.

［6］邱清華，等. 全淀粉熱塑性塑料研究進展［J］. 現代化工，1999，2: 15-17.

［7］熊漢國, 曾慶想. 淀粉的塑化及其生物降解餐具性能研究 [J]. 中國糧油學報, 2002, 17(2): 55-56.

［8］高延敏, 周超, 賈寧寧, 曾魯紅, 陸銀. 醇類化合物對直鏈淀粉增塑效果的影響[J]. 武漢科技大學學報, 2012, 35(5): 356-360.

［9］王超, 王岸娜, 吳立根, 林敏剛. 膳食纖維在面制品中應用研究進展[J]. 糧食與油脂, 2012, (10): 49-51.

［10］王穎, 晁桂梅, 楊秋歌, 高金鋒, 王鵬科, 張盼, 馮佰利. 食品添加劑對糜子淀粉糊化特性的影響[J]. 西北農林科技大學學報, 2012, 40(1): 61-65.

［11］楊中平，閻曉莉.實驗優化設計［D］.西安：西北農林科技大學，2000.

［12］劉瑞江, 張業旺, 聞崇煒, 湯建. 正交試驗設計和分析方法研究[J].實驗技術與管理, 2010, 27(9): 52-55.

Determination of Food Additive Dosage in Edible Starch Tableware

SONG Jiang-feng, WANG Run-ze，WANG Hui, ZHAO De-zhi, WANG Ming-juan
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)

Along with the social development, the rational use of resources and protecting the ecological environment have become the important subject in the 21st century, development of green environmental protection biodegradable tableware to replace foamed plastic tableware is of great significance. The green edible tableware prepared from starch has certain service performance, but its comprehensive performance is not very ideal. By adding some food additives, the comprehensive performance of the starch tableware can be improved. In this paper, effect of type and dosage of food additives on the performance of tableware were investigated by preliminary experiments (referencing GB2760 "hygienic standards of using food additives"), orthogonal test was used to determine the optimum ratio of additives. The results show that, when the sodium methyl cellulose content is 0.75 g / 100 g, gelatin content is 0.9 g / 100 g, adding amount of AGAR is 1.575 g / 100 g, glycerin content is 1.5 g / 100, prepared getable starch tableware has the best performance.

Starch tableware; Moisture content; Solubility; Food additives

TS 213.3

A

1671-0460（2015）02-0435-03

2014-08-05

宋江鋒（1993-），男，遼寧朝陽人，研究方向：化學工藝。E-mail：1069891705 @qq.com。

王輝（1981-），女，遼寧沈陽人，博士，講師。研究方向：催化劑和化工產品應用研究。E-mail：hui-w@163.com。