调味品可食性内包装膜制备研究进展

徐忠，高阳，王友健，陈晓明，冯欣宁，王艳

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨 150076)

食品包装在食品生产和流通中占据着重要的地位，但是带给人们效益和方便的同时，也存在包装废弃物造成的环境污染问题，因此，近年来国内外开展了可食性包装膜制备和应用的研究[1-3]，可食性包装膜具有绿色环保、安全和生物可降解等特点，其通过阻氧、阻湿和防止溶质迁移等性能来保证食品质量，以延长食品的货架期[4]。可食性内包装膜主要是以生物大分子材料为基料制备，具有一定的机械强度及较小的油、氧气和水透过率，以防止调味料汁液或油渗漏，调味料受潮霉变及受外界细菌感染，此外还具有一定的水溶性，食用方便[5]。随着我国方便食品加工业的快速发展，未来可食性内包装膜在调味品中的应用也会逐渐增加，本文总结了近10年来调味品可食性内包装膜制备及应用研究情况，为可食性内包装膜在调味品中的进一步应用提供了理论参考。

1 小麦面筋蛋白、乳清蛋白可食膜研究

小麦面筋蛋白是小麦粉中的一种疏水蛋白，含有醇溶蛋白和谷蛋白，是由多肽分子组合而成的球形蛋白质，面筋蛋白的粘聚性促进了薄膜的形成，显示出了良好的成膜能力，可用于可食膜的制备[6]。乳清蛋白制备可食膜时还可以通过掺入活性化合物以抑制或延缓食物的自然降解，并且在较低相对湿度下具有精确的力学性能和良好的气体阻隔性能[7]。

丛旭等[8]采用小麦面筋蛋白为成膜基料来制备方便面调料包的可食性内包装膜，以小麦面筋蛋白可食膜的氧气透过率和抗拉强度为产品指标，研究表明：在甘油3 mL、pH 11.4、蛋白添加量10.7%、乙醇体积分数57%、反应温度80 ℃、搅拌时间30 min、超声频率16 kHz、超声时间15 min、烘干温度60 ℃、烘干时间2.5 h的条件下，小麦面筋蛋白可食膜的氧气透过率为20.74 meq/kg，抗拉强度为12.98 MPa。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)对小麦面筋蛋白可食膜进行观察和表征，研究发现：小麦面筋蛋白可食膜表面平整、光滑，致密性好，热稳定性强。通过模拟方便面调料包保藏实验可知：在保藏45天时，油脂的过氧化值为2.23 meq/kg，酸价为0.85 mg/g，没有超出国家规定的食用植物油要求(过氧化值≤19.8 meq/kg，酸价≤3 mg/g)，油包表面没有油脂析出。粉包、蔬菜包的水分含量为3.38%，外观完整，无破裂，无膨胀，粉料没有发生结块现象，研究结果为小麦面筋蛋白膜的实际应用提供了理论支持。

孙丽娜等[9]采用乳清浓缩蛋白为成膜基料，通过添加羟丙基甲基纤维素和转谷氨酰胺酶对方便面调料包、油包的性能进行改良，研究发现羟丙基甲基纤维素的添加量和转谷氨酰胺酶的交联作用对复合膜性能有一定影响。最终得出最佳的成膜工艺为：乳清浓缩蛋白溶液添加量10%、TG酶添加量6 U/g、羟丙基甲基纤维素添加量25%、甘油添加量1∶2.2 (m/m)，在反应温度35 ℃和相对湿度50%的条件下烘干。在该条件下制备的可食膜的透光率为13.6%，断裂伸长率为10%，抗拉强度为7.5 MPa，水蒸气透过率为13×10-11g·m·Pa-1·s-1·m2。因此，从该研究中可得羟丙基甲基纤维素能显著提高蛋白膜的抗拉强度，降低复合膜的断裂伸长率，转谷氨酰胺酶能有效改善乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜的柔韧性。所制备的乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素复合可食性膜在储藏12 d期间表观平整、光滑，没有裂纹，没有油浸出，包装的密封性及膜的柔韧性没有变化。对包装样品的质量变化也进行了分析，由于样品中的水分、二氧化碳、氧气等物质在储存初期散失，奶茶粉包、调料包和油包的质量损失都是先增大后减小，研究结果表明乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合可食性膜在调味品包装中具有一定应用潜能。

2 普鲁兰多糖可食膜研究

普鲁兰(Pullulan)是一种胞外微生物多糖，主要由麦芽糖组成，以1，6糖苷键相互连接，以淀粉为原料合成。普鲁兰具有较高的水溶性，与其他多糖相比，具有独特的成膜性能。纯的普鲁兰膜是无色的、透明的、无味的、高透水性的，并且表现出较低的油和氧气渗透性[10,11]。

杨婷婷[12]采用普鲁兰多糖为成膜基料，研究了不同60Co-γ射线辐照剂量及储藏时间对普鲁兰基可食膜包装的3种方便面汤料包(油包、粉包、脱水蔬菜包)的性能和3种汤料包细菌总数、大肠菌群、感官品质、理化特性的影响。研究发现，辐照可有效地杀灭汤料包中的细菌，随着辐照剂量的增加，汤料包中的含菌量同步下降，而汤料包储藏50周后仍保持较优良的品质。最终通过实验得到粉包和脱水蔬菜包的最优成膜工艺：普鲁兰多糖、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠添加量分别为2.4%、0.6%、0.4%，反应温度为25 ℃，反应时间为12 h，相对湿度为60%、60Co-γ的辐照剂量为6～8 kGy。而油包的成膜条件为60Co-γ的辐照剂量2 kGy。在此条件下制备的可食性内包装膜的抗拉强度为28 MPa，断裂伸长率为2%，水蒸气透过率为2.5×10-12g·m·(m2·s·Pa)-1，氧阻隔性为0.788 g/100 g。可食性内包装膜储藏50周后，普鲁兰基可食膜方便面粉包仍然呈较好的干燥状态，水分含量≤4%，无结块现象发生。脱水蔬菜包的水分含量≤8%，无膨胀现象。过氧化值变化率低于0.05%，细菌总数的灭菌率可达83%，油包的过氧化值为8.6 meq/kg，酸价为0.4 mg/g，所垫滤纸一直未发现渗油现象，外观保持正常，这表明普鲁兰基可食膜的阻油性效果很好，因此用普鲁兰可食膜作为方便面汤料的包装材料具有一定的可行性。

肖茜等[13]采用普鲁兰多糖为主要的成膜基料，以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为辅助成膜材料，制备可食性内包装膜。最终通过正交实验得到最佳成膜工艺为：普鲁兰多糖浓度2.4%、海藻酸钠浓度0.4%、羧甲基纤维素钠浓度0.6%、烘干温度60 ℃、相对湿度53%。在此条件下制得的可食性内包装膜的抗拉强度为75.15 MPa，断裂伸长率为3.46%，水蒸气透过率为1.3455×10-12g·m·(m2·s·Pa)-1。除此之外，所制得的薄膜致密，具有较高的抗拉强度，良好的阻氧、阻油性，并且都为水溶性多糖，薄膜符合可食用方便面酱料包装袋膜材料的需要。

高翔采用普鲁兰多糖为成膜基料，以结冷胶为辅料来制备方便面调料包的复合可食性内包装膜，研究发现配方中的不同成分对可食膜性能有着不同的影响，最终通过扫描电镜、差示扫描量热法、红外光谱和X-射线衍射的表征方法确定了最优的成膜工艺：结冷胶浓度2.5%、普鲁兰多糖浓度2.0%、共混液中普鲁兰多糖膜液比例45%、甘油添加量0.3%，此时制备出的复合膜具有最佳阻水、抗水性能，复合膜的水蒸气透过率为0.96×10-10g·(m2·s·Pa)-1，水溶性为48.37%，此时复合膜的抗拉强度为36.78 MPa，断裂伸长率为14.23%，氧阻隔性为0.589 g/100 g。对其在复合膜调料包中的应用进行了研究，研究表明调料包在蒸煮过程中所需时间为30 s，并且在储藏过程中脱水蔬菜并没有出现膨胀和变色的现象。

3 豆渣、薯渣可食膜研究

豆渣和马铃薯薯渣是豆制品和马铃薯淀粉的加工副产物，来源广泛、成本低，且含有蛋白质、脂肪、膳食纤维、钙、磷、铁等多种营养物质，豆渣和马铃薯薯渣用于制备可食膜可实现固废物的资源化利用，增加主产品的附加值。

王海燕等[14]采用豆渣为成膜基料来制备方便面调味品可食性内包装膜，最终通过正交试验得到可食性内包装膜的最佳成膜配方：CMC浓度3%、海藻酸钠浓度2%、甘油浓度2%、玉米淀粉3%、豆渣1.25%，此时得到的可食性内包装膜的抗拉强度为9.20 MPa，膜溶解时间为34 s，透光率为21%，耐水时间为47 s。除此之外，所得的可食膜颜色淡黄、柔软均匀，可保证方便面的卫生及营养要求。

卞雪等[15]采用马铃薯薯渣为成膜基料，以卡拉胶和海藻酸钠为成膜剂，甘油为增塑剂，硬脂酸为脂肪类物质来制备方便面粉包的可食性内包装膜，以抗拉强度为指标，最终通过单因素实验及正交实验确定了马铃薯薯渣可食性内包装膜的最佳成膜工艺：卡拉胶2.0%、海藻酸钠1.5%、硬脂酸1.0%、甘油1 mL，此时制成的可食性内包装膜的抗拉强度可达9.12 MPa，溶解时间为33 s，将可食膜应用于方便面调料包中，实验发现可食性内包装膜保存一定时间后，其含水量并无明显变化，储藏期在60 d之后，其失重率为1.7%。除此之外，薄膜为乳白色、表面光滑、溶解速度快，且富含膳食纤维，营养价值高，有良好的乳化增稠作用，能使饮品及汤料更加浓郁，而且不会影响其原有的风味。

周睿等[16]采用羧甲基马铃薯渣为成膜基料，以增塑、增强等改良助剂为辅料，研发一种新型羧甲基马铃薯渣可食性包装膜，实验以可食性包装膜的机械性能、阻隔性能、速溶性能和封合特性等为基准，最终研究得出最佳成膜工艺为：羧甲基马铃薯薯渣添加量2.0%、壳聚糖添加量0.2%、海藻酸钠1.2%、硬脂酸0.2%、甘油1 mL。此时制备出的可食性内包装膜膜厚为90 μm，抗拉强度为7.88 MPa，速溶时间为25 s，水蒸气透过系数为0.218 g·m·(m2·s·Pa)-1，氧气透过系数为2.011 cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1，透油系数为0 g·mm·(m2·d)-1，封合强度为0.49×10-3N/m。除此之外，得到的可食性包装膜质地光洁均一、细腻耐折，可用于食品调味料及粉剂等可食性绿色包装。

4 羧甲基纤维素可食膜研究

羧甲基纤维素是一种纤维素醚，以热凝胶的形式可以形成优良的薄膜，因此，它在医药和食品工业中得到了广泛的应用。 羧甲基纤维素膜是一种高效的氧、二氧化碳和脂质屏障，但是它对水汽传输的抵抗力较差，可以通过在成膜溶液中添加疏水材料，如用脂类来改善可食膜的性质，因此也被称为是一种潜在的脂质衍生物[17]。

陈妮娜等[18]采用藕粉和羧甲基纤维素为成膜基料，添加甘油、茶树油共混来制备藕粉-羧甲基纤维素-茶树油可食性内包装膜，以可食膜的抗拉强度、断裂延伸率和水蒸气透过系数等膜性能为基准，最终通过单因素和正交试验得到了最佳成膜工艺：羧甲基纤维素16%、藕粉4%、甘油添加量0.25%、茶树油添加量0.04%。此时得到的薄膜水蒸气透过系数为0.53 g·mm·m-2·d·kPa-1，过氧化值为10.60 meq/kg，抗拉强度为18.22 MPa，断裂伸长率为13.7%，热封强度为56.98 N/m，在60 ℃时溶解时间为35 s，该可食膜在60天时，油料包过氧化值为15 meq/kg，仍未见滤纸上有油迹，说明该可食膜具有较好的阻油性，同时也未见料包的封口自然开裂，由此验证了该膜也具备良好的热封性能。CMC-藕粉-茶树油可食膜能满足绿色、安全、无污染的要求，既保证食品品质又不降低包装效果，今后有望开发应用在方便面、速溶咖啡、速溶麦片、豆奶粉类食品的内包装袋替代传统塑料膜。

王晓玲[19]以羧甲基纤维素为成膜基料，以甘油为增塑剂，通过添加木薯淀粉作为辅料来制备调味品可食性复合膜。以可食膜的性能为基准，最终研究表明：在羧甲基纤维素浓度为2.5%，甘油添加量为38%，倒膜量为1.2 g/cm2，干燥温度为50 ℃，木薯淀粉的最佳添加量为15%的条件下制备出的可食膜的抗拉强度为13 MPa，断裂延伸率为45%，水溶性为43%，水蒸气迁移速率为12 g·m2·h-1。制成的薄膜在30 d内，油包的过氧化值为5.6 meq/kg，粉包的含水量为8.28%，醋包的总酸度为3.5%。由此得知，本试验制备的可食性复合膜较适用于贮存30 d内的食醋和粉包的包装以及长期的油脂包装膜。

5 淀粉可食膜研究

淀粉是由马铃薯、玉米和木薯等农作物深加工得到的产品，具有可获性强、操作方便、成本低、可再生、易于生物降解等优点，近年来，淀粉已被广泛用作研究可食膜和各类可生物降解薄膜的材料[20,21]。

梅小虎等[22]采用淀粉和酱油渣为主要成膜基料来制备可食膜。实验以膜拉伸强度为基准，最终得到的最佳成膜工艺为：干燥温度76 ℃、玉米淀粉质量分数6.5%、酱油渣质量分数1.5%、甘油质量分数27.0%。在此条件下制得的可食膜厚度为0.145 mm，抗拉强度为14.26 MPa，断裂伸长率为7.82%。实验研究表明：添加适量酱油渣可以使淀粉膜的结构更加稳定，抗拉强度增大，溶于水，可以进一步研究将其应用于可食性内包装袋。

苏明慧等[23]采用豌豆淀粉为主要成膜基料，以甘油-塑化剂A复配物为塑化剂，海藻酸钠为增强组分来制备淀粉可食膜，并对淀粉成膜工艺及条件进行了细致的研究，通过研究实验，最终采用正交实验法确定了最佳的成膜工艺：豌豆淀粉添加量11%、甘油-塑化剂A复配物添加量1.2%、海藻酸钠添加量0.4%、反应温度95 ℃、在300 r/min下搅拌30 min、烘干温度50 ℃。在此条件下制备的可食膜在150 ℃封合2 s，封合强度达到20.0 N/mm，其透油率为0，水蒸气透过率为0.05～0.06 g·m-2·h-1。将可食膜包装袋分别装入一定量的方便面粉料、油料和脱水蔬菜及豆奶粉，封口后存放在37 ℃、湿度70%的恒温恒湿箱中，每隔10 d称量感官品质和过氧化值，研究结果表明：除粉包外，豌豆淀粉膜用于其他产品包装时30 d内感官评价均较好。包装后的方便面油料在贮藏过程中过氧化值呈较快的上升趋势，贮藏10天即从5.36 meq/kg增加到12.35 meq/kg，贮藏20天包装出现破损。出现的问题可能与该配方豌豆淀粉膜的水蒸气和氧气透过率较高有关，表明豌豆淀粉膜作为粉包和油包的包装材料仍需进一步改进配方。

韩永生等[24]采用交联羟丙基淀粉与水溶性壳聚糖为主要成膜基料，以甘油为增塑剂，通过流延的方法制备可食性膜。最终研究表明：在交联羟丙基淀粉糊溶液与水溶性壳聚糖溶液以固液含量比为1∶1共混，硬脂酸-软脂酸混合物的添加量为1∶1 (质量比)，淀粉的糊化温度为90 ℃，共混搅拌速度为550 r/min，搅拌时间为50 min，相对湿度为65%时所制备的可食膜的最大拉伸强度可达38.15 MPa，比水溶性壳聚糖单一膜提高了33.33%，断裂伸长率为66.12%，比水溶性壳聚糖单一膜提高了29.14%，透氧系数和透湿系数分别为1.76×10-14cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1和1.90×10-12g·m/m2·s·Pa。对可食膜包装方便面油料、脱水蔬菜、盐料等进行验证性实验，贮藏30天断裂伸长率为40%，透氧系数为1.00×10-14cm3·cm·(cm2·s·Pa)-1，过氧化值为18 meq/kg。

姬娜等[25]采用绿豆淀粉为主要成膜基料，以甘油作为增塑剂，羧甲基纤维素(CMC)作为增强剂来制备可食性内包装膜，并且以可食性膜厚度、抗拉强度、断裂延伸率、阻水性为指标，最终得到了最佳成膜工艺：绿豆淀粉添加量5 g、甘油添加量2 g、CMC添加量3 g、烘干温度80 ℃、烘干时间 4 h，在此条件下制备得到淀粉可食膜的抗拉强度为9.51 MPa，断裂伸长率为114.55%，水滴渗透时间(Ts)为240.98 min/mm。研究表明：由于绿豆淀粉的直链淀粉含量高，故绿豆淀粉膜具有较强的抗拉强度和延伸率，可广泛用于豆粉、调料粉等粉料的包装。

6 结语

综上所述，可食性内包装膜的制备和在调味品包装上的应用研究已有较多报道，由于可食性内包装膜的性能受原料种类及工艺条件的影响较大，因此，对于不同的调味品，根据调味品品质需求的特点，今后要有针对性地研究专属的可食性内包装膜，多从可食膜原料的选择和工艺条件的调整方面进行研究，深入进行可食性内包装膜制备的应用基础研究，尽快开展工业化生产研究，为提高调味品的品质及贮藏和应用性能奠定基础。