全 文 ：包装与机械
2014年第14期
Vol . 35 , No . 14 , 2014
藕粉魔芋胶复合可食用膜配方优化研究
刘彩琴，金建昌，王 楠，姚雨琴，活 泼*
（浙江树人大学生物与环境工程学院，浙江杭州 310015）
摘 要：以藕粉为成膜主要材料，辅以魔芋、山梨醇和海藻酸钠，制备了一种新型可食性膜。通过单因素实验和响应面
优化了膜组分对抗拉强度、断裂延展率、水溶性、透油系数和水蒸气透过系数等膜性能的影响，确定了制膜最佳配方
为：藕粉3.6g、山梨醇1.22g、海藻酸钠0.62g、魔芋0.77g时，制得的可食性膜抗拉强度最大（4.58MPa），膜性能较适宜；藕
粉3.6g、山梨醇1.42g、海藻酸钠0.64g、魔芋0.74g时，制得的可食性膜断裂延展率最大（66.41％），膜较柔软，膜性能较
适宜。
关键词：可食性膜，藕粉，海藻酸钠，魔芋胶，理化性质
Optimization of lotus root starch and konjak composite edible films
by response surface analysis
LIU Cai-qin，JIN Jian-chang，WANG Nan，YAO Yu-qin，HUO Po*
（College of Biology and Environment Engineering，Zhejiang Shuren University，Hangzhou 310015，China）
Abstract：The aim of the present study was to optimize the composite of edible films which used the lotus root
starch as main material，adding konjak，sorbitol and sodium alginate. The property such as tensile strength，
fracture strain，water solubility，oil permeability coefficient and water vapor through coefficient were studied
using one-factor design and response surface methodology. The results showed that the composite was 3.6g
lotus root starch，1.22g sorbitol，0.62g sodium alginate and 0.77g konjak，the tensile strength was highest，and
the films properties were feasible. The composite was 3.6g lotus root starch，1.42g sorbitol，0.64g sodium
alginate and 0.74g konjak， the fracture strain was highest （66.41％）， the film was soft and properties were
feasible.
Key words：edible film；lotus root starch；sodium alginate；konjak；the physical and chemical properties
中图分类号：TS201.1 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2014）14-0333-06
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.065
收稿日期：2013－10－23 * 通讯联系人
作者简介：刘彩琴（1975-），女，博士，副教授，研究方向：食品科学。
基金项目：国际科技合作专项（2013C24025）；引进大院名校共建创新
载体浙江树人大学超微量研究中心（2012E80002）。
近年来，随着塑料应用领域的拓宽和使用量的
急剧增加，曾经为人类带来极大方便的塑料制品引
起诸多社会问题。数据显示，目前，全球石油基塑料
制品的总产量超过2.0亿t，而且每年以5％的速度增
长[1]，已是除能源和交通运输业之外消耗原油最大的
领域。从废弃塑料数量来看，全球废弃的一次性塑料
包装制品每年达6000万t[1]，我国已超过400万t[2]，这其
中70%来自于食品包装塑料[2]。这些废弃的塑料多数
混入生活垃圾，带来长期的深层次的环境问题[3-4]。合
成塑料常用的单体如氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯、
丙烯、异氰酸酯、双酚A（BPA）及改善塑性的改良剂
如邻苯二甲酸酯（PAEs）等有毒或低毒[5-10]。基于石油
基塑料造成的环境污染日益严重，传统塑料包装引
发的食品安全问题愈加突出，国内外对可降解可食
用包装材料的研究日益活跃。
近年来，国内外研究者在可食用包装材料方面
积累了大量的技术[11-15]。但还对膜材料各原料组分分
子间的作用方式、成膜机理仍不清楚，以至于大多研
究都还处在实验室阶段。
藕粉具有凝胶特性，而且凝胶呈透明或半透明[16]，
魔芋粉是一种非离子型天然高分子可再生多糖，具
有良好的水溶性、持水性、增稠性、胶凝性、成膜性以
及生物相容性等理化特性[17]。鉴于藕粉和魔芋胶的
特性，结合包装材料的基本功能，本研究考察了藕粉
和魔芋胶复合可食用膜的原料配比对膜理化性能的
影响，为藕粉魔芋胶复合可降解可食用膜成膜机理
的研究和膜性能调控奠定一定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
藕粉 浙江杭州市三家村藕粉厂生产；魔芋 湖
北强森魔芋科技有限公司生产；食用油 鲁花5S压
榨一级花生油；其他实验所用试剂 均为分析纯。
TA - XT2i ATXT物性测量仪 英国 Stable
Microsystems公司；紫外分光光度计 日本岛津。
1.2 实验方法
1.2.1 可食用膜的制备工艺流程 藕粉中加入适量
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蒸馏水调成均匀糊状，再加入适量魔芋粉、山梨醇和
海藻酸钠，加蒸馏水定容至100mL，搅拌溶解后 90℃
下糊化15min，流延法成膜，在70℃下烘烤4h，揭膜供
分析。
1.2.2 可食用膜的抗拉强度（TS，MPa）与断裂延展
率（E%）[18] 将待测膜剪成10cm×1.5cm的长条，置于
物性测量仪上作拉伸实验，初始夹距 40mm，拉引速
率1.0mm/s。抗拉强度计算公式如下：
TS= F
S
式中：TS—抗拉强度（MPa）；F—试样断裂时承
受的最大张力（N）；S—试样的截面积（m2）。
断裂延展率按下式计算：
E（%）= L1-L0
L0
×100
式中：E—膜的断裂延展率（%）；L1—试样断裂时
膜长（m）；L0—膜原长（m）。
1.2.3 可食用膜的水溶性测定[19] 将待测膜切成约
4cm×4cm的正方形，在干燥器中干燥至恒重，称量后
放入300mL的去离子水中，于室温（25℃）下溶解24h
后将膜轻轻取出，再将膜在60℃条件下干燥至恒重，
称重，根据其重量变化计算水溶性，每个试样做3个
平行。
水溶性（%）=W2-W3
W2-W1
×100
式中：W1—称量瓶的重量（g）；W2—第一次干燥
恒重时，称量瓶与膜的总重量（g）；W3—第二次干燥
恒重时，称量瓶与膜的总重量（g）。
1.2.4 可食用膜的透油系数测定[20] 取约3mL食用
油置于试管中，以待测膜封口，倒置于滤纸上，放置
2~7d，称量滤纸质量的变化，按公式计算透油系数
（PO）。透油系数按下式计算：
PO= △W·FT
S·T
式中：PO—透油系数，g·mm/（m2·d）；△W—滤纸
质量的变化，g；FT—膜厚，mm；S—膜面积，m2；T—放
置时间，d。
1.2.5 可食用膜的水蒸气透过系数测定（WVP）[21] 采
用拟杯子法测定。将待测膜密封于装有3g无水氯化
钙的三角瓶口处，置于相对湿度为75%的干燥器中
（内装干燥硅胶），在25℃下平衡，每24h 取出测定其
增重。
WVP= △m×L×d
A×t×△p
式中：WVP—水蒸气透过系数，g·cm/（cm2·s·Pa）；
△m—t 时间内的质量增量，g；t—质量增量稳定后的
两次间隔时间，h；A—试样透水蒸气的面积，m2；
△p—试样两侧的水蒸气压差，kPa。
1.3 可食性膜配方优化方法
1.3.1 单因素实验 考察藕粉、山梨醇、海藻酸钠、
魔芋的用量对可食性膜性能的影响。
1.3.1.1 藕粉用量对可食用膜性能的影响 适量藕
粉调成乳，分别加入山梨醇1.2g、海藻酸钠0.6g、魔芋
0.6g，搅拌溶解，蒸馏水定容至100mL，按照流程成
膜，测定其性能。
1.3.1.2 山梨醇用量对可食用膜性能的影响 藕粉
3.6g调成乳，加入适量山梨醇，海藻酸钠0.6g和魔芋
0.6g，搅拌溶解，蒸馏水定容至100mL，按照流程成
膜，测定其性能。
1.3.1.3 海藻酸钠用量对可食用膜性能的影响 藕
粉3.6g调成乳，加入山梨醇1.0g，适量海藻酸钠和魔
芋0.6g，搅拌溶解，蒸馏水定容至100mL，按照流程成
膜，测定其性能。
1.3.1.4 魔芋用量对可食用膜性能的影响 藕粉3.6g
调成乳，加入山梨醇1.0g，海藻酸钠0.6g和适量魔芋，
搅拌溶解，蒸馏水定容至100mL，按照流程成膜，测
定其性能。
1.3.2 响应面法实验 在单因素实验的基础上，根
据Box-Behnken的中心组合实验设计原理，选取藕
粉、山梨醇、海藻酸钠、魔芋为实验因素，以可食性膜
机械性能为实验指标，设计了四因素三水平的部分
因子实验和中心组合实验，其水平编码表见表1和
表2。
2 结果与分析
2.1 藕粉用量对可食用膜性能的影响
由表3可见，100mL的溶液中加入2.1~4.1g的藕粉，
随着藕粉添加量增大，膜的抗拉强度先逐渐增大后
降低，以3.6g的添加量时抗拉强度最大，为5.76MPa；
而断裂延展率随添加量增大逐渐减小；水溶性随藕
粉添加量增大而增大；透油系数变化不大；水蒸气透
过系数有先增大后降低的趋势，以2.6g时最大。实验
中发现，藕粉成膜液的浓度太大或太小都不易成膜；
当膜浓度太大时，膜液粘度大，流动小，涂膜不均匀，
而且膜较厚；膜浓度太小时，膜液的流动性会造成膜
的厚薄不均，致密性差，最终不易成膜或膜过薄而
难揭膜。鉴于抗拉强度大小对产品的机械性能影响
大，所以，选择抗拉强度最大时藕粉用量，即3.6g
为宜。
因素
水平
-1 0 1
X1藕粉（W/V，X1） 2.6 3.6 4.6
X2山梨醇（W/V，X2） 0.2 1.0 1.8
X3海藻酸钠（W/V，X3） 0.2 0.6 1.0
X4魔芋（W/V，X4） 0.4 0.8 1.2
表1 部分因子实验设计及编码值
Table 1 The coded and uncoded values of factors in FFD
因素
水平
-1.414 -1 0 1 1.414
X2山梨醇（W/V） 0.0688 0.4 1.2 2 2.3312
X3海藻酸钠（W/V） 0.0344 0.2 0.6 1.0 1.1656
X4魔芋（W/V） 0.5172 0.6 0.8 1.0 1.0828
表2 中心组合实验因子及水平
Table 2 Levels of variables used in the central
composite design
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魔芋（g） 抗拉强度（MPa） 断裂延展率（％） 水溶性（％） 透油系数（g·mm/（m2·d） 水蒸气透过系数（g·cm/（cm2·s·Pa））
0.4 3.42 65.23 35.46 0.043 0.069
0.6 3.98 67.43 36.56 0.043 0.072
0.8 4.97 76.32 37.78 0.041 0.074
1.0 4.73 74.91 39.56 0.040 0.078
1.2 4.39 70.43 42.53 0.039 0.081
表6 魔芋用量对可食用膜性能的影响
Table 6 The effect of konjak on properties of edible film
山梨醇（g） 抗拉强度（MPa） 断裂延展率（％） 水溶性（％） 透油系数（g·mm/（m2·d） 水蒸气透过系数（g·cm/（cm2·s·Pa））
0.8 5.51 59.98 35.67 0.041 0.080
1.0 4.41 64.37 38.35 0.041 0.073
1.2 3.24 68.46 40.12 0.042 0.070
1.4 3.09 69.09 41.32 0.045 0.064
1.6 2.25 73.76 42.42 0.047 0.060
表4 山梨醇用量对可食用膜性能的影响
Table 4 The effect of sorbitol on properties of edible film
藕粉（g） 抗拉强度（MPa） 断裂延展率（％） 水溶性（％） 透油系数（g·mm/（m2·d）） 水蒸气透过系数（g·cm/（cm2·s·Pa））
2.1 3.05 74.89 36.88 0.045 0.064
2.6 3.25 70.75 39.51 0.044 0.083
3.1 4.06 67.43 42.9 0.044 0.081
3.6 5.76 62.45 45.25 0.041 0.079
4.1 3.89 59.24 46.79 0.042 0.072
表3 藕粉用量对可食用膜性能的影响
Table 3 The effect of lotus root starch on properties of edible film
海藻酸钠（g） 抗拉强度（MPa） 断裂延展率（％） 水溶性（％） 透油系数（g·mm/（m2·d）） 水蒸气透过系数（g·cm/（cm2·s·Pa））
0.4 3.34 80.45 34.78 0.039 0.086
0.6 3.98 76.34 36.43 0.040 0.085
0.8 4.75 72.54 38.09 0.042 0.083
1.0 5.43 73.34 40.65 0.043 0.080
1.2 5.86 68.64 41.43 0.044 0.073
表5 海藻酸钠用量对可食用膜性能的影响
Table 5 The effect of sodium alginate on properties of edible film
2.2 山梨醇用量对可食用膜性能的影响
山梨醇为极性分子，进入藕粉分子产生氢键结
合，能降低分子间的作用力[17-18]，并软化薄膜的刚性
结构，增加膜的流动性，使膜变得柔软。由表4可以看
出，随着山梨醇添加量的增大，膜的抗拉强度迅速减
少，同时膜越来越柔软；而断裂伸展率、水溶性、透油
系数却逐渐增大；水蒸气透过系数有下降的趋势。实
验中发现，山梨醇的添加量为0.8g时，制得的膜干硬，
不易揭膜，综合膜的各项性能，以1.0g山梨醇添加量
为宜。
2.3 海藻酸钠用量对可食用膜性能的影响
由表5可以看出，随着海藻酸钠添加量的增大，
膜的抗拉强度、水溶性、透油系数增大；而断裂延展
率和水蒸气透过系数下降。这是由于海藻酸钠含聚
甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸链段结构，分子链中含
有大量游离的羧基和羟基，具有亲水性[19]，在溶液中
以无规线团的形式存在，旋转时需要占有大量的空
间；随其添加量增加，单位体积内的线性结构增多[20]，
分子间彼此碰撞的几率提高，分子间的摩擦力增大，
使溶液黏度增高，膜不宜铺开，膜的抗拉强度增大
了，但是，由于线性分子间较强的作用，会有更多的
水分被挤出，使断裂伸展率下降。当用量超过0.8g后，
膜液体系粘度增大，组分难以分散均匀，膜的结构缺
乏均一性，膜质地变硬。因此，实验选用0.6g海藻酸钠
为适宜。
2.4 魔芋用量对可食用膜性能的影响
由表6可以看出，随着魔芋含量的增加，抗拉强
度和断裂延展率先增大后降低；水溶性、水蒸气透过
系数在增加，透油系数变化不大。实验中发现，魔芋
添加量过多时，其成膜液过于黏稠，会造成膜层不均
匀且气泡较多的现象。同时，魔芋浓度的增大，成膜
过程中残留的多余的魔芋会对膜有一定的增塑作
用[22]，从而在一定程度上降低了分子的刚性。因此，
综合上述，本实验魔芋用量0.8g。
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表7 部分因子实验设计及实验结果
Table 7 The design and results of FFD
实验号 X1 X2 X3 X4
抗拉强度
（MPa）
断裂延展率
（％）
水溶性
（％）
透油系数
（g·mm/（m2·d））
水蒸气透过系数
（g·cm/（cm2·s·Pa））
1 -1 -1 1 1 4.01 60.11 29.65 0.056 0.123
2 -1 -1 1 -1 3.92 58.21 46.35 0.049 0.065
3 1 1 -1 -1 3.69 55.66 70.5 0.036 0.004
4 1 -1 1 -1 3.71 57.8 53.93 0.046 0.052
5 -1 1 1 -1 4.12 61.24 50.38 0.048 0.063
6 1 -1 1 1 4.31 64.52 34.87 0.053 0.095
7 -1 0 -1 -1 4.47 65.39 64.11 0.036 0.004
8 1 -1 -1 -1 4.21 62.54 57.74 0.039 0.004
9 -1 -1 -1 -1 3.62 56.09 47.91 0.048 0.063
10 1 -1 -1 1 4.31 64.11 42.01 0.051 0.089
11 -1 0 -1 1 4.57 64.99 56.46 0.044 0.005
12 1 0 1 -1 4.57 63.56 56.75 0.043 0.004
13 1 0 -1 1 4.71 65.67 50.69 0.046 0.003
14 1 0 1 1 4.66 64.52 41.96 0.051 0.089
15 -1 -1 -1 1 3.62 58.78 30.99 0.053 0.098
16 -1 1 1 1 4.02 60.31 41.85 0.051 0.071
17 0 0 0 0 4.61 68.13 64.2 0.026 0.004
18 0 0 0 0 4.88 68.77 65.23 0.021 0.003
19 0 0 0 0 4.79 68.61 65.98 0.011 0.002
20 0 0 0 0 4.7 68.52 67.38 0.018 0.003
21 0 0 0 0 4.63 67.11 70.91 0.019 0.003
2.5 部分因子实验
为了快速从多种组分中找到对可食用膜成膜影
响最大的组分，本实验以单因素实验中获得的最佳
添加量为基础，将最佳添加量确定为中心值，并进
行适当的扩充而成为自变量的取值范围，以可食性
膜性能为指标，以响应面方法优化可食用膜的成膜
配方。
选取24部分因子实验设计，实验设计和结果见
表7。
对部分因子实验结果进行回归分析表明：藕粉
（X1）、山梨醇（X2）、海藻酸钠（X3）和魔芋（X4）对膜
的透油系数、抗拉强度和断裂伸展率的影响不显著
（p＞0.05）。
山梨醇（X2）对膜的水蒸气透过系数影响极显著
（p值＜0.01）；海藻酸钠（X3）和魔芋（X4）对膜的水蒸气
透过系数影响显著（p＜0.05），藕粉（X1）对膜的水蒸
气透过系数影响不显著（p＞0.05），各因子间没有
交互作用。由回归分析结果可得一次拟合线性回归
方程：
y=0.03392－0.01120X1－0.02676X2＋0.01989X3＋
0.01791X4 式（1）
对式（1）进行方差分析，F=5.07，p=0.0078，表明
模型显著。
山梨醇（X2）和魔芋（X4）对膜的水溶性影响极显
著（p值＜0.01），海藻酸钠（X3）对膜的溶解性影响显著
（p值＜0.05），藕粉（X1）对膜的溶解性影响不显著（p
值＞0.05），各因子间没有交互作用。由回归分析结果
可得一次拟合线性回归方程：
y=54.89564＋3.08386X1＋8.59168X2-4.57886X3-
6.91239X4 式（2）
对式（2）进行方差分析，F=6.07，p=0.0036，说明
模型显著。
综上分析，将藕粉（X1）确定在中心点，对山梨醇
（X2）、海藻酸钠（X3）和魔芋（X4）作进一步优化。
2.6 响应面优化
可食性膜的抗拉强度、断裂延展率代表膜的机
械性能，机械性能越好，包材对包裹物的保护效果越
好；透油系数和水蒸气透过系数代表对外界物质的
阻隔性能，其数值越低，表明阻隔性越好，利于食品
的保藏。所以，包材应具有良好的的机械强度，较低
的透油和水蒸气透过性，适宜的水溶性；其中机械强
度为包装材料的重要指标。所以响应面优化以抗拉
强度和断裂延展率为藕粉魔芋复合可食性膜的重要
考察指标，利用中心组合设计对山梨醇（X2）、海藻酸
钠（X3）和魔芋（X4）进行优化。实验设计见表2，实验
结果见表8。
2.6.1 可食性膜的抗拉强度响应面分析 抗拉强度
表明断裂时承受外力的大小，是机械性能中重要指
标之一。包材的抗拉强度高，能耐受一定的外力，避
免外力因素导致的内包装物的完整性及安全性。藕
粉魔芋胶复合可食性膜的抗拉强度响应面分析见表9
和表10。
从表9和表10分析结果可知，该模型在95.09%概
率水平上能解释抗拉强度的变化，因而模型是充分
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实验号 X2 X3 X4
Y1抗拉强度
（MPa）
Y2断裂延展率
（％）
1 0 1.414 0 4.11 59.23
2 -1 1 1 3.87 57.54
3 -1 1 -1 4.04 59.34
4 -1 -1 1 3.84 58.33
5 1 -1 1 3.71 57.42
6 1 1 1 3.68 56.31
7 -1 -1 1 3.92 57.9
8 1 -1 -1 3.98 58.71
9 0 -1.414 0 4.02 58.99
10 -1.414 0 0 4.1 59.52
11 0 0 1.414 4.38 61.45
12 1.414 0 0 4.24 65.66
13 1 1 -1 4.06 63.12
14 0 0 -1.414 4.35 64.37
15 0 0 0 4.58 65.98
16 0 0 0 4.62 66.18
17 0 0 0 4.64 66.23
表8 中心组合设计及实验结果
Table 8 Experimental designs and the results of
central composite design
参数 估计值 标准估计误差 Pr>|T|
截距 4.648629 0.054202 <0.0001**
X2 0.008402 0.032289 0.8022
X3 0.039180 0.032289 0.2643
X4 -0.054496 0.032800 0.1406
X22 -0.265851 0.037647 0.0002*
X3X2 -0.030357 0.041360 0.4868
X32 -0.318367 0.037647 <.0001**
X4X2 -0.075462 0.0442255 0.1173
X4X3 -0.050462 0.042255 0.2713
X42 -0.168321 0.037647 0.0029**
表9 中心组合实验抗拉强度响应面分析结果
Table 9 Regression coefficients and significances of
tensile strength from the results of CCD
注：**表示影响显著；*表示影响极显著。
回归 自由度 均方和 决定系数R2 F值 Prob>F
线性 3 0.143599 0.0991 4.71 0.0419
平方 3 1.196542 0.8258 39.26 <0.0001
交互 3 0.037761 0.0261 1.24 0.3654
总离差 9 1.377902 0.9509 15.07 0.0009
表10 中心组合实验抗拉强度方差分析结果
Table 10 Analysis of tensile strength variance（ANOVA）for
the model
的。山梨醇（X2）、海藻酸钠（X3）、魔芋（X4）三者交互
作用不显著。用多项式回归技术对实验数据拟合所
得二次多项式方程（3）为：
Y1=4 .648629 + 0 .008402X2 + 0 .039180X3 -
0.054496X4-0.265851X22-0.030357X3X2-0.318367X32-
0.075462X4X2-0.050462X4X3-0.168321X42 式（3）
对式（3）求导，可以得到模型的极大值处，当X2＝
0.026386，X3＝0.052424，X4＝-0.128256，即山梨醇1.22g，
海藻酸钠0.62g，魔芋0.77g。此时模型预测的抗拉强
度最大响应为4.65MPa。经验证实验，其响应量结果
为4.58MPa（n=3），预测值与实验值之间具有良好的
拟合性，表明了模型的有效性。
2.6.2 可食性膜的断裂延展率响应面分析 膜的断
裂延展率越大，说明膜的韧性越好。可食性膜断裂延
展率响应面分析见表11和表12。
从表11和表12分析结果可知，该模型在95.13%
概率水平上能解释断裂延展率的变化，因而模型是
充分的。用多项式回归技术对实验数据拟合所得二
次多项式方程（4）为：
Y2=66.430563 + 1.192803X2 + 0.622529X3 -
0.904969X4-2.146216X22-0.066279X3X2-3.886741X32-
1.183793X4X2-1.311293X4X3-1.986167X42 式（4）
表11分析表明：山梨醇（X2）和海藻酸钠（X3）交
互作用不显著，魔芋（X4）与山梨醇（X2）和海藻酸钠
（X3）交互作用显著。图1为魔芋（X4）与山梨醇（X2）和
海藻酸钠（X3）对复合可食性膜延展率的响应面图。
对式（4）求导，可以得到模型的极大值处，当X2＝
0.270831，X3＝0.100729，X4＝-0.275078，即山梨醇1.42g，
海藻酸钠0.64g，魔芋0.74g。此时模型预测的断裂延
展率最大响应为66.88％。经验证实验，其响应量结果
为66.41%（n=3），预测值与实验值之间具有良好的
拟合性，表明了模型的有效性。
验证实验表明，当藕粉3.6g，山梨醇1.22g，海藻
参数 估计值 标准估计误差 Pr>|T|
截距 66.430563 0.630829 <0.0001**
X2 1.192803 0.375796 0.0156*
X3 0.622529 0.375796 0.01416
X4 -0.904969 0.381743 0.0496
X22 -2.146216 0.438147 0.0018*
X3X2 -0.066279 0.481365 0.8944
X32 -3.886741 0.438147 <.0001*
X4X2 -1.183793 0.491779 0.0470*
X4X3 -1.311293 0.491779 0.0322*
X42 -1.986167 0.438147 0.0027*
表11 中心组合实验断裂延展率响应面分析结果
Table 11 Regression coefficients and significances of fracture
strain from the results of CCD
回归 自由度 决定系数 决定系数R2 F值 Prob>F
线性 3 38.346888 0.1941 9.29 0.0078
平方 3 132.592843 0.6710 32.12 0.0002
交互 3 17.038917 0.0862 4.13 0.0558
总离差 9 187.978648 0.9513 15.18 0.0008
表12 中心组合实验断裂延展率方差分析结果
Table 12 Analysis of fracture strain variance（ANOVA）for
the model
337
Science and Technology of Food Industry 包装与机械
2014年第14期
酸钠0.62g，魔芋0.77g时，制得的可食性膜抗拉强度
最大（4.58MPa），此时，藕粉魔芋可食性膜的延展率
60.58％，水溶性42.03％，透油性0.031g·mm/（m2·d），
水蒸气透过系数0.063g·cm/（cm2·s·Pa）；当藕粉3.6g，
山梨醇1.42g，海藻酸钠0.64g，魔芋0.74g时，制得的可
食性膜断裂延展率最大（66.41％），膜较柔软，此时，
藕粉魔芋可食性膜的抗拉强度4.20MPa，水溶性
50.13％，透油性0.043g·mm/（m2·d），水蒸气透过系数
0.044g·cm/（cm2·s·Pa）。
3 结论
利用单因素实验和响应面法对藕粉、山梨醇、海
藻酸钠和魔芋胶间的比例进行了优化，得到了机械
性能良好的藕粉魔芋胶复合可食性膜。当藕粉3.6g，
山梨醇1.22g，海藻酸钠0.62g，魔芋0.77g时，制得的可
食性膜抗拉强度最大；当藕粉3.6g，山梨醇1.42g，海
藻酸钠0.64g，魔芋0.74g时，制得的可食性膜断裂延
展率最大，膜较柔软；两种配方下，藕粉魔芋胶复合
可食性膜延展性、水溶性、透油性、水蒸气透过性能
均较适宜，适合工业化大规模生产。
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图1 魔芋（X4）与山梨醇（X2）和海藻酸钠（X3）对复合可食性
膜延伸率的响应面图
Fig.1 The response surface plot of sorbitol, sodium alginate and
konjak to fracture strain of edible film
X4：魔芋
Y 2
：延
展
率
X2：山梨醇-1.00
66.9
-0.50
1.00
0.00
0.50
-1.00
-0.50
1.00
0.00
0.50
a
64.875
62.85
60.825
X4：魔芋 X3：海藻酸钠-1.00
-0.50
1.00
0.00
0.50
-1.00
-0.50
1.00
0.00
0.50
b67
64.25
61.5
58.75
Y 2
：延
展
率
338