大米可食性膜制备工艺条件的优化

李娟，魏春红，胡亚光，李敏，李廖莎，王建清

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆 163319；2.天津科技大学）

随着人民生活水平的提升，人们对优质大米的需求日益增加，然而部分低品质大米如早籼米以及库存陈化大米和稻谷加工过程中的碎米等，因其籽粒结构较松、直链淀粉含量较高、米饭粘性小、口感不佳，近年来已经很少直接食用[1]。目前，我国大米资源相对富足，开发利用大米资源是当前的重要研究课题，重视大米深加工技术的研究是提高大米附加值的必然途径[2]。

以陈米或碎米为原料，加入多种辅剂，通过优化成膜的工艺条件，研制一种比较理想的可食性保鲜膜。制备出的大米可食性材料不仅可以应用于稻米精深加工行业中，提高稻米的利用率，而且还具有可食性和可降解性。此外，该材料可用作食品保鲜包装领域等。大米可食性薄膜的生产成本低廉，对环境要求不苛刻，产业化应用前景乐观[3]。

1 实验材料与方法

1.1 材料与设备

材料：陈大米（市售）。

1.1.1 实验试剂

氢氧化钠（天津市瑞金特化学品有限公司）；甘油（天津市瑞金特化学品有限公司）均为优级纯。

1.1.2 实验仪器

螺旋测微器，无锡锡工量具有限公司；电子分析天平（JAR2140）梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；精密定时电动搅拌器（JJ-1）上海森信实验仪器有限公司；电热鼓风干燥箱，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；XLW智能电子拉力试验机（HC-150T2）济南兰光机电技术有限公司。

1.2 大米可食性膜的制备

1.2.1 材料预处理

①将一定量的大米粉碎，分筛取用120目以上的大米粉；

②将分析纯的氢氧化钠配制成0.25 mol·L-1的氢氧化钠溶液。

1.2.2 可食膜的制备工艺

取一定量的大米粉于0.25 mol·L-1氢氧化钠溶液与100mL蒸馏水的混合液中，加入一定量的甘油作为增塑剂，在搅拌器上搅拌10 min，使其混合均匀；然后快速将成膜溶液放在指定的80℃水浴锅中边搅拌边反应30min（注：搅拌速度不宜太快），取100 mL成膜溶液均匀涂于面积为500 cm的成膜介质上，置于70℃的恒温干燥箱内3个小时，冷却后揭膜。

1.3 膜性能的测试

1.3.1 膜厚度的测定

用螺旋测微器在待测薄膜上随机取5个点测定，然后取平均值，单位mm。

1.3.2 膜抗拉强度和伸长率的测定

可食性膜必须具有较强的机械强度，以经受其在应用、运输、处理中的应力，维持其完整性和屏障特性。机械特性通常用抗拉强度（TS）、伸长率（E）等来衡量[4]。

抗拉伸强度可以体现出薄膜试样在测试方向上所能承受的最大张力。选择表面光滑平整的，气泡少且厚度均匀一致的薄膜，并将其裁剪成大小为10 mm×120 mm的试样条，在XLW智能电子拉力试验机上测量其所能承受的最大张力与伸长率。

2 结果与分析

2.1 大米粉添加量对膜性能的影响

将不同大米添加量添加于甘油3.5 mL，0.25 mol·L-1氢氧化钠溶液7 mL与蒸馏水100 mL制成的膜溶剂中，成膜后测得膜性能见图1。

图1 大米添加量对膜性能的影响Fig.1 Effects of rice contentonmembrane performance

由图1可以看出，随着大米粉添加量由4 g增加到7 g，膜的厚度不断增大；而且，当大米粉的用量从4 g增加到7 g时，膜的强度增加的速率较大，当大米粉的用量超过7 g时，其抗拉伸强度增加的幅度较。因此，大米粉用量在7 g左右。

2.2 甘油添加量对膜性能的影响

将不同甘油添加量添加于大米7 g，0.25mol·L-1氢氧化钠溶液7 mL与蒸馏水100 mL制成的膜溶剂中，成膜后测得膜性能见图2。

图2 甘油添加量对大米膜性能的影响Fig.2 Effects of glycerol content of ricemembrane

由图2可知，起初随着甘油添加量的增加，膜的抗拉伸强度与拉伸率逐渐增加；当甘油的增加量大于3.5mL时，膜的抗拉伸性却开始下降，而膜的拉伸率依旧在增加。随着甘油用量的增加，拉伸率明显上升，这主要是因为甘油作为增塑剂进入蛋白质内部，增加膜链间的流动性，减少链间相互作用，使膜的强度增加，但是过多的增塑剂也会软化膜的架构，使膜的强度降低[5]。因此，甘油的用量以3.5 mL为最佳。

2.3 氢氧化钠添加量对膜性能的影响

将不同容量的0.25 mol·L-1氢氧化钠溶液添加于大米7 g，甘油3.5 mL与蒸馏水100 mL制成的成膜溶剂中，成膜后测得膜的性能见图3。

图3 NaOH添加量对膜性能的影响Fig.3 Effects of NaOH addition amount onmembrane performance

由图3可知，制的可食性大米膜的厚度随着氢氧化钠用量的增加而降低，而膜的颜色由米白色向黄绿色转变，但是透光率却在不断增大。这是因为碱能促进淀粉吸水糊化[6]，促进淀粉颗粒外层的谷蛋白溶解入水，结果就能让大米粉更快地煮熟，还能让其更黏稠，而且碱会让谷类中少量的类黄酮物质从无色转变成黄色。所以加碱的成膜溶液会或多或少地变成淡黄色或淡黄绿色。

此外，当氢氧化钠的用量从1 mL增加到7 mL时，膜的抗拉伸强度在不断增加，这主要是因为在碱性条件下蛋白质分子的伸展可能增加分子内的排斥力，pH值的增大会使蛋白质分子产生SH/S-S反应，从而增强了膜的交联性，最终导致膜的抗拉伸性的增加[7]。而当氢氧化钠的用量超过7mL时，其抗拉伸强度反而有所减小，而且口感也会变差。因此，0.25mol·L-1氢氧化钠溶液的最佳添加量为7mL。

3 大米粉成膜介质的选择

将7g大米添加于甘油3.5mL，0.25mol·L-1氢氧化钠溶液7 mL与蒸馏水100mL制成的膜溶剂倒于不同的成膜介质上，成膜的性能如表1。

表1 不同介质的成膜影响Table 1 Film-forming effects of differentmedium

由表1可知，在这三种成膜介质中，涤纶聚酯薄板的成膜性能最好，表面的光洁度最高。另外两种介质，由于表面光滑度不高，导致成膜均匀度低，成膜性能差，光泽度低。因此，在成膜介质的选择上，以涤纶聚酯薄板最好。

4 结论

影响成膜厚度的主要因素是大米粉的含量与氢氧化钠的含量，影响膜的透光率的主要因素是氢氧化钠的含量；影响膜的抗拉伸性的主要因素是甘油含量，其次是大米粉，最后是氢氧化钠的含量。通过实验得出，在大米7 g·100 mL-1，甘油3.5 mL·100 mL-1，0.25mol·L-1氢氧化钠溶液7mL·100mL-1，干燥温度70℃，在光滑聚酯薄板上，采用流延法制得的可食性膜具有较强的抗拉伸强度与光泽度。

［1］孟陆丽，程谦伟.存放时间对植物蛋白膜的影响研究［J］.食品工业科技，2006，9（9）：153-156.

［2］艾丹，胡秋林，王双，等.碎米蛋白可食用膜制备工艺的优化［J］.粮食与饲料工业，2013，4（3）：18-25.

［3］单成俊，陈正行.大米蛋白的可食用膜［J］.食品与生物技术学报，2005，24（3）：85-96.

［4］王霞，曹龙奎，闫美珍，等.几种成膜助剂对CCMS/PVA可降解薄膜力学及耐水性能影响的研究［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2013，25（4）：45-48.

［5］潘旭琳，于璐，李建.绿豆芽可食性膜的制备及性能研究［J］.包装工程，2013，15（7）：5-9.

［6］鲁亚楠，崔和平，任洪武，等.增塑剂对玉米醇溶蛋白膜阻隔性能影响［J］.粮食与油脂，2012，11（1）：25-27.

［7］吴英华，向开祥，任凤莲.大米蛋白可食性膜的制备工艺研究［J］.化工科技，2011，19（4）：14-18.

［8］鹿保鑫，闫美珍，曹龙奎，等.影响CCMS与PVA薄膜降解速率的因素研究［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2014，26（5）：59-62.