響應面試驗優化拉伸法制備低成本玉米蛋白粉源膜工藝

李鴻梅，蓋彥紅，閔偉紅，劉秀奇，張濤鑠（吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林 長春　130118）

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響應面試驗優化拉伸法制備低成本玉米蛋白粉源膜工藝

李鴻梅，蓋彥紅，閔偉紅，劉秀奇，張濤鑠
（吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林 長春130118）

摘 要：以玉米蛋白粉代替玉米醇溶蛋白為原料，采用拉伸法制備低成本的阻油玉米蛋白粉源膜；以抗拉強度為指標，通過響應面法確定最佳成膜工藝為：乙醇體積分數84.5%、浸提溫度62 ℃、pH 7.7。此條件下制得的玉米蛋白粉源膜最大抗拉強度為20.77 MPa。研究表明，膜厚度對膜抗拉強度、斷裂伸長率、溶解率、熱穩定性無顯著影響，但與透油系數及透光率有相關性，當膜厚度為0.021 mm時，透油系數最小為0.018 9（g·mm）/（m2·d），透光率最大為82.33%；當膜厚度為0.101 mm時，透油 系數最大為0.159 8（g·mm）/（m2·d），透光率最小為65.53%。掃描電子顯微鏡結果顯示，所有樣品表面光滑，無明顯顆粒、氣泡或凸起，但膜表面有 線狀條紋，且隨拉力的增大，由不規則線條狀變為直徑較大的橢圓形，分布由密集轉為稀疏，且逐漸減少。拉伸作用減少了蛋白質凝聚在膜表 面所形成的條紋結構，利于形成結構穩定且致密的玉米蛋白粉源膜，對其阻油性產生了積極影響。

關鍵詞：玉米蛋白粉；拉伸法；抗拉強度；透油系數

引文格式：

李鴻梅, 蓋彥紅, 閔偉紅, 等. 響應面試驗優化拉伸法制備低成本玉米蛋白粉源膜工藝[J]. 食品科學, 2016, 37(12):

LI Hongmei, GAI Yanhong, MIN Weihong, et al. Response surface optimization of preparation of low-cost film from corn gluten meal by str etching method[J]. Food Science, 2016, 37(12): 76-82. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201612013. http://www.spkx.net.cn

塑料包裝制品因具有質量輕、運輸方便等特點而被人類長期使用，其生產過程中通常加入增塑劑、抗靜電劑、熱穩定劑、印刷染料等物質。在一定條件下，這些添加劑可能通過吸收、溶解、擴散等過程遷移進入被包裝食品中，影響食品的安全與品質，同時造成環境污染[1-2]。因此，為解決石油基塑料包裝引發的安全性問題，人們不斷地研究利用蛋白質、多糖和脂質等可再生資源為原料，制成綠色、無毒、可降解、且對食品本身性質影響最小的新型包裝膜[3]。

玉米蛋白粉是玉米籽粒經濕磨法生產淀粉時產生的副產物，其中醇溶蛋白約占蛋白總量（干基）的68%。目前，玉米蛋白粉主要用作動物飼料或隨廢液直接排放，浪費資源且污染環境[4]。僅少部分用于提取玉米醇溶蛋白[5]和色素[6]、制備蛋白膜[7-8]及活性肽[9]。合理利用玉米蛋白粉，提高附加值，對玉米產業發展具有重要意義。且玉米醇溶蛋白具有良好的成膜性、疏水性、阻油性等，用其制備的薄膜可應用于果蔬及方便食品的包裝與保鮮等領域[10-11]。常用的制膜方法是流延法和涂布法：先利用有機溶劑提取出玉米蛋白粉中的醇溶蛋白，而后將干燥的玉米醇溶蛋白再溶于乙醇制成成膜溶液，添加增塑劑，傾倒于成膜材質上或直接涂布于被包裹物體表面，加熱干燥成膜[12]。流延法工藝繁瑣、溶劑用量大，不適合工業化生產，增塑劑雖能提高蛋白膜機械性能，卻使膜的耐水性及安全性降低。因此，尋求工藝簡單、成本低廉、安全性高的制備方法十分必要。

本實驗采用拉伸法制備玉米蛋白粉源膜，直接以玉米蛋白粉為原料，省去醇溶蛋白干燥及復溶步驟，節約有機溶劑并縮短制膜時間。不添加增塑劑條件下膜機械性能良好，可最大程度地確保被包裝食品的品質及安全性。可將其代替塑料制品包裝，直接包裹含油量較高的食品或嘗試將其作為油炸食品紙質包裝的內膜材料，充分發揮其較好的阻油特性。拉伸法可簡化生產工藝，有效降低制膜成本并提高蛋白膜阻油性，拓展蛋白膜應用范圍，為其工業化生產提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

玉米蛋白粉黃龍食品工業有限公司；金龍魚大豆油嘉里糧油（中國）有限公司。

所用試劑均為國產分析純。

1.2儀器與設備

SUPRA55型掃描電子顯微鏡德國卡爾·蔡司公司；TA-XT2i型質構儀英國Stable Micro System公司；HP-50數顯推拉力計樂清市艾德堡儀器有限公司；DSC4000型差示掃描量熱儀美國PerkinElmer公司；FG2-便攜式pH計梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；TDL-4低速臺式離心機上海安亭科學儀器廠；WFJ 2100型可見分光光度計尤尼科（上海）儀器有限公司；K9860全自動凱氏定氮儀濟南海能儀器股份有限公司；HH-8水浴鍋國華電器有限公司；干燥器長春市玻璃儀器廠。

1.3方法

1.3.1原料主要成分分析

分別按照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》[13]、GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》[14]、GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》[15]、GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》[16]、GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》[17]測定玉米蛋白粉中粗蛋白、粗脂肪、淀粉、水分及灰分含量，結果取3 次平均值。

1.3.2拉伸法制備玉米蛋白粉源膜

在傳統流延法制膜[18]基礎上加以改進，稱取50 g玉米蛋白粉，按料液比1∶9（g/mL）加入一定體積分數的乙醇溶液。攪拌均勻后，調節pH值，置于恒溫水浴鍋中處理1 h。調節乙醇體積分數至60%，靜置30 min，5 000 r/min離心15 min。上清液加入等體積質量分數1% NaCl溶液，4 ℃放置6 h后攪勻，5 000 r/min離心15 min，取出離心杯底部的橘黃色膠狀物置于40 ℃水浴1 min后取出，置于數顯推拉力計夾具兩端，設定一定拉力值后勻速搖動手柄使夾具移動。多方向進行拉伸，直至將橘黃色膠狀物拉伸成淡黃色、均勻且透明的薄膜。

1.3.3抗拉強度的測定

抗拉強度由TA-XT2i型質構儀測定，記錄玉米蛋白粉源膜破裂時的力，計算抗拉強度（MPa）。響應面優化過程均采用拉力平均厚度為0.030 mm的膜進行測試。

1.3.4制備條件對玉米蛋白粉源膜抗拉強度的影響

按1.3.2節方法使用推拉力計以20.00 N制備平均厚度為0.030 mm的蛋白粉源膜。考察乙醇體積分數、浸提溫度、pH值對膜抗拉強度的影響。乙醇體積分數設定為75%、80%、85%、90%、95%，浸提溫度設定為50、55、60、65、70 ℃，pH值設定為4、6、8、10、12。進行某一單因素試驗時，其他不變因素條件分別為：乙醇體積分數90%、浸提溫度50 ℃、pH 8。

1.3.5響應面法優化玉米蛋白粉源膜制備條件

選取乙醇體積分數、浸提溫度、pH值3個因素作為自變量，根據Box-Behnken設計建立三因素三水平試驗，以玉米蛋白粉源膜抗拉強度為響應值，確定最佳制膜條件。試驗因素與水平設計如表1所示。

表1　響應面分析因素與水平Table 1 Factors and levels used in response surface analysis

1.3.6不同厚度玉米蛋白粉源膜性質測定及比較

按照最佳工藝制膜，設定拉推力計上限值23.59、18.34、12.76、10.03、7.17 N，分別制備出厚度為0.021、0.042、0.060、0.081、0.101 mm的膜，編號1～5，測定其抗拉強度、斷裂伸長率、溶解性、透油系數、透光率及熱穩定性并進行比較。

1.3.6.1機械性能的測定

將膜裁成5 cm×1 cm條狀，置于（15±2）℃、相對濕度（50±5）%條件下平衡48 h備用。采用物性測定儀進行抗拉力測試，選用A/TG探頭，拉伸速率為1.0 mm/s，初始夾距為40 mm，記錄10 個平行樣品破裂時的最大拉力和位移，取平均值。樣品的機械性質按照式（1）、（2）進行計算：

式（1）、（2）中：F為樣品斷裂時的力/N；W為樣品寬度/mm；D為樣品厚度/mm；L為試樣拉伸后位移/mm；L0為試樣原長度/mm。

1.3.6.2溶解率的測定

將膜裁成3 cm×3 cm大小，40 ℃干燥至質量恒定記為m1，將干燥后的樣品置于（15±2）℃的200 mL蒸餾水中浸泡12 h后取出，50 ℃干燥至質量恒定，冷卻后稱質量記為m2，按式（3）計算溶解率[19]。

1.3.6.3透油系數的測定

將膜裁成5 cm×5 cm大小，取5 mL色拉油，加入直徑為1.5 cm的10 mL試管中，用膜封口，將封口的試管倒置于質量恒定濾紙上，每隔24 h稱量濾紙質量，平行測定3次，測試周期為30 d。透油系數計算如式（4）所示：

式中：Δm為濾紙質量變化/g；L為膜厚度/mm；S為試管口面積/m2；t為測試時間/d。

1.3.6.4透光率的測定

將膜裁成4 cm×1 cm條狀，緊貼于比色皿一側的內部，以空比色皿做對照，利用可見分光光度計測定其在500 nm波長處的透光率[20]。

1.3.6.5熱力分析

利用差示掃描量熱儀進行測定，將最優條件下制備的玉米蛋白粉源膜樣品置于（15±2）℃、相對濕度（50±5）%條件下平衡48 h備用。稱取10 mg樣品于鋁盒中壓片，以空鋁盒做對照。升溫速率為10 ℃/min，測試溫度范圍為20～200 ℃。

1.3.7不同厚度玉米蛋白粉源膜表面微觀結構觀察

將膜裁成3 mm×3 mm大小，真空噴金30 s后，置于掃描電子顯微鏡下觀察表面結構，工作條件為：加速電壓15 kV、工作距離5.6 mm、放大倍數1 600 倍。

2　結果與分析

2.1原料主要成分分析

經測定玉米蛋白粉中含粗蛋白62.84%、淀粉10.23%、粗脂肪6.29%、水分5.03%、灰分4.62%，除水分含量外均為干基。

2.2單因素試驗結果

圖1　各單因素對玉米蛋白粉源膜抗拉強度的影響Fig. 1　Effects of preparation conditions on film tensile strength

由圖1a可知，隨著乙醇體積分數增加，玉米蛋白粉源膜抗拉強度逐漸增大。當體積分數達到85%時，抗拉強度達最大值。這可能是由于此體積分數條件下醇溶蛋白在溶液中的溶解性、分散性好，利于蛋白質網絡結構的形成，最終形成結構緊密且均勻的玉米蛋白粉源膜。隨著乙醇體積分數的繼續增加，玉米醇溶蛋白的溶解度稍降低，即成膜溶液中玉米醇溶蛋白含量減少，膜結構松散不緊致，導致玉米蛋白粉源膜抗拉強度下降。

由圖1b可知，隨著浸提溫度的升高，玉米蛋白粉源膜抗拉強度增大趨勢明顯。60 ℃時，抗拉強度達到最大值，隨后逐漸下降。原因可能是適當提高溫度有助于玉米醇溶蛋白的溶解，并且有少量油脂隨之溶出，與蛋白結合后可增加膜的機械性和光澤度。但溫度過高會導致蛋白質變性，空間構象改變，抗拉強度反而減小。

由圖1c可知，當pH 4～10時，抗拉強度逐漸增大。原因是一定范圍內的堿性條件可提高玉米醇溶蛋白在乙醇中的溶解性、分散性，且高pH值有助于二硫鍵的形成。而過高堿性條件導致玉米醇溶蛋白的某些側鏈基團解離程度改變，分子空間構象被破壞，最終蛋白質變性，不利于形成結構緊密且均勻的玉米蛋白粉源膜。

2.3響應面試驗結果

在單因素試驗結果基礎上，根據Box-Behnken設 計進行17 組試驗，試驗設計與結果見表2。

表2　響應面試驗設計及結果Table 2 Response surface central composite design with experimental results

利用Design-Expert 7.0.1.0軟件對表3試驗數據進行二次多元回歸擬合，得到膜的抗拉強度（Y）對乙醇體積分數、浸提溫度和pH值3 個因素的二次多項式回歸模型為：Y=21.19－0.59X1＋0.60X2－0.43X3－0.26X1X2－0.030X1X3－1.75X2X3－3.18X12－1.17X22－3.89X32。

表3　回歸模型方差分析Table 3　Analysis of variance for regression model

由表3可知，模型P＜0.01，說明Y與X1、X2和X3回歸方程關系極顯著，即模型極顯著。本試驗中模型的決定系數R2=0.996 9，調整決定系數，說明玉米蛋白粉源膜抗拉 強度的試驗值與模型的回歸值有較好的一致性。根據結果分析：各因素對玉米蛋白粉源膜抗拉強度的影響順序為：浸提溫度＞乙醇體積分數＞pH值。一次項X1、X2、X3極顯著，二次項X2X3、、、極顯著，說明該模型的擬合程度較好，可靠性高，利用此模型對制膜工藝進行優化可行。

圖2　各因素交互作用對抗拉強度影響的響應面及等高線圖Fig. 2　3D response surface and contour plots showing the interactive effect of preparation conditions on film tensile strength

利用Design-Expert 7.0.1.0軟件對表4試驗數據進行二元多次回歸擬合，得到回歸方程的響應面立體圖及等高線圖，如圖2所示，3 個因素交互作用的立體圖上都存在極值。乙醇體積分數與浸提溫度交互作用圖雖接近為橢圓形，但P=0.077 5＞0.05交互作用未達到顯著水平。乙醇體積分數與pH值的交互作用圖為圓形，交互作用不顯著。而乙醇體積 分數與浸提溫度的交互作用圖為橢圓，交互作用極顯著。數據分析表明，回歸模型存在最大值，制膜最佳工藝條件為乙醇體積分數84.46%、浸提溫度61.85 ℃、pH 7.72，理論最大抗拉強度為21.36 MPa。為方便操作，選擇如下條件進行實驗：乙醇體積分數84.5%、浸提溫度62 ℃、pH 7.7。在此條件下制備的玉米蛋白粉源膜平均抗拉強度為20.77 MPa，達到預測值的97.24%。

2.4不同厚度玉米蛋白粉源膜性質比較

圖3　不同厚度玉米蛋白粉源膜的抗拉強度（a）、斷裂伸長率（b）、溶解率（c）、透油系數（d）、透光率（e）及熱力分析（f）Fig. 3　Tensile strength, elongation at break, percentage dissolution, oil permeation coefficient, transmittance and thermal analysis of protein films as a function of film thickness

由圖3a、b可知，5種不同厚度膜的抗拉強度無明顯差異，均集中在20.53～20.77 MPa之間。1號樣品斷裂伸長率最大為8.37%，隨膜厚度的增加斷裂伸長率稍有降低，5號樣品斷裂伸長率最小為7.31%，表明其韌性相對較差，發生脆性斷裂的可能性大。原因可能與玉米蛋白粉源膜表面結構有關，相互纏繞聚集的蛋白質數量較多，使可形成膜骨架結構的蛋白質減少，且連接蛋白質間的氫鍵、二硫鍵及疏水鍵易斷裂，使得膜結構松散不緊密，受外力后可發生的形變較小，易斷裂。表明膜厚度對玉米蛋白粉源膜機械性質影響較小，拉伸法可制備出機械性質穩定的玉米蛋白粉源膜。流延法、涂布或噴霧法的原理是使成膜液中溶劑揮發、薄膜脫水干燥，蛋白質濃度增大凝聚形成網絡 結構成膜[21]，杜悅[22]采用流延法制備無添加劑的玉米蛋白粉源膜拉伸強度為14 MPa。張婷婷[23]采用流延法通過響應面優化確定最佳條件參數為山梨醇0.19 g/g、半乳糖0.17 g/g、油酸0.32 g/g，此條件下玉米蛋白粉源膜的拉伸 強度為16.95 MPa。這表明，采用拉伸法制備的玉米蛋白粉源阻油膜，其抗拉強度優于傳統方法制備的玉米蛋白粉源膜。

圖3c表明，5種樣品的溶解率變化無明顯差異，均集中在5.7%～6%之間。雖然5種樣品厚度不同，但可能由于相同面積膜所含蛋白及油脂含量相同，使其在水中的溶解度也相似。表明膜厚度對膜成分含量無明顯影響，拉伸法制備的玉米蛋白粉源膜成分含量一致。

由圖3d可知，以30 d作為測試周期，5種樣品的透油系數差異較顯著。1號樣品透油系數最小為0.018 9（g·mm）/ （m2·d），隨著膜厚度增大，其透油系數也逐漸變大，5號樣品透油系數最大為0.159 8（g·mm）/（m2·d）。其原因可能是樣品的表面結構在拉伸過程中發生改變，從而影響玉米蛋白粉源膜的阻油效果。魯亞楠[24]采用流延法按乙醇體積分數80%、甘油添加量0.3 g/g、聚乙二醇-400添加量0.2 g/g、單甘酯添加量0.3 g/g工藝條件制備玉米醇溶蛋白膜，其透油系數為9.34（g·mm）/（m2·d），是5號樣品透油系數的58.45 倍，與傳統流延法相比，拉伸法可顯著提高玉米蛋白粉源膜的阻油效果。

圖3e表明，透光率隨樣品厚度的增大而逐漸降低。隨著拉伸過程的進行，膜厚度逐漸變小，肉眼可直接觀察出膜顏色由橘色變為淡黃色。經測定透光率逐漸增大，變化范圍在65.53%～82.33%，透光率良好。

圖3f表明，5種樣品的熱分析結果無顯著差異，曲線基本重合，在相同溫度條件下所吸收的熱量相同。均在20～25 ℃有非常明顯的吸熱過程，應該是玉米蛋白粉源膜中含有少量水分所致；峰值均出現在97.5 ℃，即厚度對于玉米蛋白粉源膜的熱穩定性無顯著影響。經過計算，玉米蛋白粉源膜的平均起始熔融溫度為56.96 ℃，峰面積為1 377.91 mJ，ΔH為142.49 J/g。

2.5不同厚度玉米蛋白粉源膜表面微觀結構

圖4　不同厚度玉米蛋白粉源膜表面微觀結構Fig. 4　Scanning electron micrographs of protein films with different thickness

由圖4可知，所有樣品表面光滑，無明顯顆粒、氣泡和凸起。厚度最大的樣品E表面呈現大量線狀條紋，且分布密集。樣品D表面的條形波紋逐漸變為不規則線團狀，且排列緊密，單位面積內數量較多，分布均勻。隨著膜厚度逐漸減小，厚度最小的樣品A表面形成的線團結構接近圓形，直徑較大，單位面積內數量極少，且排列稀疏。

3　結 論

利用響應面法確定玉米蛋白粉源膜最佳制膜條件為：乙醇體積分數84.5%、浸提溫度62 ℃、pH 7.7。結果表明，拉伸過程對膜表面結構影響較大，可有效提高其阻油效果，厚度為0.021 mm膜的透油系數最小僅為0.018 9（g·mm）/（m2·d），厚度0.101 mm膜的透油系數最大為0.159 8（g·mm）/（m2·d）；拉伸過程對膜的機械性能、溶解性及熱穩定性無顯著影響，而透光率與膜厚度呈負相關。拉伸法適合應用于制備厚度可控、機械性質良好、具備阻油性質的低成本玉米蛋白粉源膜。

參考文獻：

[1] 秦蓓. 塑料食品包裝材料安全性研究現狀[J]. 包裝工程, 2011, 32(19): 33-42.

[2] 郝倩, 蘇榮欣, 齊崴, 等. 食品包裝材料中有害物質遷移行為的研究進展[J]. 食品科學, 2014, 35(21): 279-286. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201421055.

[3] 陳光, 孫旸, 王剛, 等. 可食性膜的研究進展[J]. 吉林農業大學學報, 2008, 30(4): 596-604; 661.

[4] JIN J, MA H L, QU W J, et al. Effects of multi-frequency power ultrasound on the enzymolysis of corn gluten meal: kinetics and thermodynamics study[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2015, 27: 46-53. DO I:10.1016/j.ultsonch. 2015.04.031.

[5] FENG X, CHEN L, LIU Y L, et al. Encapsulation of tomato oleoresin with z ein prepared from corn gluten meal[J]. Journal of Food Engineering, 2013, 119(3): 439-445. DOI:10.1016/ j.jfoodeng.2013.06.012.

[6] 李秀霞, 韓魯佳. 玉米蛋白粉葉黃素酶解輔助提取工藝優化研究[J].中國糧油學報, 2009, 24(9): 27-31.

[7] GEZER P G, BRODSHY S, HSIAO A, et al. Modification of the hydrophilic/hydrophobic characteristic of zein film surfaces by contact with oxygen plasma treated PDMS and oleic acid content[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2015, 135: 433-440. DOI:10.1016/ j.colsurfb.2015.07.006.

[8] GAONA-SANCHEZ V A, CALDERON-DOMINGUEZ G, MORALES-SANCHEZ E, et al. Preparation and characterisation of zein films obtained by electrospraying[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 49: 1-10. DOI:10.1016/j.foodhyd.2015.03.003.

[9] ZHUANG H, TANG N, YUAN Y. Purification and identification of antioxidant peptides from corn gluten meal[J]. Journal of Functional Foods, 2013, 5(4): 1810-1821. DOI:10.1016/j.jff.2013.08.013.

[10] MOMANY F A, SESSA D J, LAWTON J W, et al. Structural characterization of zein[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54: 543-547. DOI:10.1021/jf058135h.

[11] 李苗苗, 張后程, 張萌, 等. 玉米醇溶蛋白涂膜保鮮章魚燒的品質分析[J]. 現代食品科技, 2015, 31(8): 273-279. DOI:10.13982/ j.mfst.1673-9078.2015.8.043.

[12] 侯漢學, 董海洲, 王兆升, 等. 國內外可食性與全降解食品包裝材料發展現狀與趨勢[J]. 中國農業科技導報, 2011, 13(5): 79-87. DOI:10.3969/j.issn.1008-0864.2011.05.13.

[13] 國家質量監督檢驗檢疫總局. GB 5009.5—2010 食品中蛋白質的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[14] 國家質量監督檢驗檢疫總局. GB/T 147 72—2008 食品中粗脂肪的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2008.

[15] 中國疾病預防控制中心營養與食品安全所. GB/T 5009.9—2008 食品中淀粉的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2008.

[16] 衛生部. GB 5009.3—2010 食品中水分的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[17] 衛生部. GB 5009.4—2010 食品中灰分的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[18] 王大為, 張婷婷, 劉鴻鋮, 等. 增塑劑優化及對玉米蛋白膜拉伸強度與表現的影響[J]. 食品科學, 2013, 34(10): 21-26. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201310005.

[19] 陳野, 杜悅, 王冠禹. 前處理乙醇體積分數對玉米醇溶蛋白膜性質的影響[J]. 食品科學, 2009, 30(19): 100-103. DOI:10.3321/j.issn: 1002-6630.2009.19.021.

[20] 劉媛媛, 王強, 王春艷. 花生蛋白膜制備工藝研究[J]. 中國油脂, 2010, 35(12): 28-32.

[21] 郭寬, 趙曉燕, 張超, 等. 提高玉米醇溶蛋白膜機械性能的研究進展[J]. 中國油脂, 2009, 34(5): 25-27. DOI:10.3321/ j.issn:1003-7969.2009.05.008.

[22] 杜悅. 擠壓成型玉米醇溶蛋白膜的制備及性質研究[D]. 天津: 天津科技大學, 2009. DOI:10.7666/d.y2083137.

[23] 張婷婷. 可食性玉米蛋白膜制取關鍵技術的研究[D]. 長春: 吉林農業大學, 2013.

[24] 魯亞楠. 可食性玉米醇溶蛋白復合膜性能的研究[D]. 鄭州: 河南工業大學, 2013.

Response Surface Optimization of Preparation of Low-Cost Film from Corn Gluten Meal by Stretching Method

LI Hongmei, GAI Yanhong, MIN Weihong, LIU Xiuqi, ZHANG Taoshuo
(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun130118, China)

Abstract:Low-cost film without oil permeation was prepared from corn gluten meal instead of zein by stretching method. Using tensile strength as the response, the optimal processing parameters was determined by response surface methodology as follows: ethanol concentration, 84.5%; temperature, 62 ℃; and pH, 7.7. Under these conditions, the maximum tensile strength of the film of 20.77 MPa was obtained. It was shown that film thickness had no significant influence on tensile strength, elongation at break, percentage dissolution or thermostability. However, there was a positive correlation between film thickness and either oil permeation coefficient or transmittance. At a film thickness of 0.021 mm, the minimum oil permeation coefficient of 0.018 9 (g·mm)/(m2·d) and the maximum transmittance of 82.33% were achieved, whereas oil permeation coefficient was maximum, 0.159 8 (g·mm)/(m2·d), and tra nsmittance was minimum, 65.53%, when the film thickness was 0.101 mm. The scanning electron microscopy (SEM) results showed that the surface of all prepared films was smooth without obvious particles, bubbles or bumps. However, there were li near stripes on the surface of the films. The irregular linear stripes turned into an oval with a large diameter, sparse when the tension was increased. Stretching action obstructed protein aggregating on the surface of the films, which had a positive effect on the formation of stable and compact films.

Key words:corn gluten meal; stretching method; tensile stren gth; oil permeation coefficient

收稿日期：2015-10-14

作者簡介：李鴻梅（1971—），女，教授，博士，研究方向為制糖工程。E-mail：rainbowly71@sina.com

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612013 76-82. 10.7506/spkx1002-6630-201612013. http://www.spkx.net.cn

中圖分類號：TS210.9

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）12-0000-07