全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 05 食品科学 ※基础研究58
乳清蛋白-木糖美拉德反应产物的成膜性及其
膜包裹对核桃仁脂质过氧化的抑制作用
张 曦，李 琦，景 浩 *
(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)
摘 要：乳清蛋白是常用的成膜材料，乳清蛋白膜对氧气等气体有良好的阻隔能力，但其机械强度和水蒸气透过
率较差。本实验研究木糖质量浓度和甘油体积分数对乳清蛋白的膜物理和机械特性以及水蒸气透过率的影响，优化
成膜最佳条件，并对乳清蛋白和乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物的成膜特性进行比较。观察用乳清蛋白膜和乳清蛋
白 -木糖美拉德反应产物膜分别包裹核桃仁后对核桃仁脂质过氧化的影响。结果表明，乳清蛋白 -木糖美拉德反应
产物的成膜最佳条件为： 乳清蛋白质量浓度 10g/100 mL，木糖质量浓度 5g/100 mL，甘油体积分数 5%，在 80℃加
热 45min或 90℃加热 30min。乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物膜的刺穿强度比乳清蛋白膜提高约 1倍，拉伸强度提
高约 1.5倍，水蒸气透过率降低约 24%。乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物膜包裹可以延缓核桃仁酸价的上升，而乳
清蛋白膜对核桃仁的酸价上升无明显的抑制作用。
关键词：乳清蛋白；木糖；美拉德反应产物；可食用膜；核桃仁
　　
Film-forming Properties of Maillard Reaction Products Formed from Whey Protein and Xylose and
Their Inhibitory Effect on Lipid Oxidation in Walnut Kernel
ZHANG Xi，LI Qi，JING Hao*
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)
　　
Abstract ：Whey protein isolate (WPI) is one of commonly used film-forming materials and has been considered as a good barrier
to oxygen but a poor one to water vapor. In the present study, film-forming properties of Maillard reaction products (MRPs)
formed from WPI and xylose such as physical and mechanical properties and water vapor permeability were investigated at
different amounts of xylose and glycerol with the aim of optimizing film-forming conditions and a comparison with those of WPI
was carried out. In addition, the effects of coating with WPI or WPI/xylose MRPs on lipid peroxidation in walnut kernel were
probed. The results indicated that the optimal film-forming conditions of WPI/xylose MRPs were determined to be heating a
reaction system containing 10 g of WPI, 5 g of xylose and 5 mL of glycerol per 100 mL at 80 ℃ for 45 min or at 90 ℃ for 30 min.
Compared with WPI film, WPI/xylose MRPs film revealed a two-fold increase in penetration strength, an around 2.5-fold
elongation strength and a decrease in water vapor permeability by about 24%. Coating with WPI/xylose MRPs film could delay
the increase in acid value of walnut kernel, whereas coating with WPI film had no obvious inhibitory effect.
Key words：whey protein isolate；xylose；Maillard reaction products；edible film；walnut
中图分类号：TS201.21 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)05-0058-07
收稿日期：2010-07-04
作者简介：张曦(1986—)，女，硕士，研究方向为蛋白膜的制备和应用。E-mail：zhangxi1024@gmail.com
*通信作者：景浩(1957—)，男，教授，博士，研究方向为营养与食品安全。E-mail：haojing@cau.edu.cn
以乳清蛋白为原料可以形成透明、柔软、有弹性
的膜，在较低的湿度下对氧气等气体均有较好的阻隔能
力[1]。由于乳清蛋白中含有较高比例的亲水基团，与玉
米醇溶蛋白膜相比，单一乳清蛋白膜的机械强度较低，
水蒸气阻隔性能较差[2]。木糖可以减少凝胶过程中乳清
蛋白分子之间的 S— S键和非共价键[3]，而 S— S键与
乳清蛋白膜的结构有密切关系[1]。作为五碳糖，木糖还
可以在短时间内与蛋白质发生美拉德反应，改变乳清蛋
白的交联情况，从而可能改变乳清蛋白膜的机械性能和
阻隔性能。
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核桃仁中油脂含量约占干质量 65%[4]，其中约 73%
为多不饱和脂肪酸[5]，容易发生氧化酸败，产生不良气
味，严重影响食品的可接受性[ 4 ,6 ]。已有报道通过可食
用膜包裹来延缓核桃仁的酸败。王若兰等[ 7 ]的研究表
明，喷涂面筋蛋白膜可以显著抑制核桃仁酸价的上升。
而玉米醇溶蛋白包膜的核桃仁与对照组相比，过氧化值
低14.50%，皂化值降低3.77%，酸价降低30.66%[8]。Mate
等[9]指出，经乙酰化单甘酯膜包裹的核桃仁中脂肪酸败
的产物显著少于未包膜的核桃仁，而乳清蛋白包膜对核
桃仁酸败的保护作用不显著。通过进一步改善乳清蛋白
的成膜特性，可能有助于加强包膜对核桃仁的保护作
用。本实验研究木糖质量浓度、甘油体积分数对乳清
蛋白 -木糖美拉德反应产物(maillard reaction products，
MRPs)膜物理和机械特性、水蒸气阻隔性的影响，确定
成膜条件，并用所得膜包裹核桃仁，观察包膜对核桃
仁酸价的影响。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
核桃(Juglans regia)产自新疆，实验前去壳，将核
桃仁取出备用。
乳清分离蛋白(Whey protein isolate，WPI；其中含
蛋白质 95%以上，含脂肪 1.0%以下，含灰分 3.0%以下，
含乳糖 1.0%以下) 美国Davisco Foods International公
司；甘油(分析纯) 北京京顺化学试剂有限公司；木糖
(Xylose；含量 98.5%) 北京嘉康源科技发展有限公司。
UV-2102 PC型紫外 -可见分光光度计 尤尼柯上海仪
器有限公司；TMS-PRO 食品物性测定仪 美国 Food Tech-
nology公司；数显千分卡尺 成都成量有限公司；DHG-
9245A型电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司。
1.2 膜的制备方法
分别配制乳清蛋白质量浓度为 20g/100mL，木糖质
量浓度为 20g/100mL、甘油体积分数 50%的储备液。按
实验设计比例和浓度将乳清蛋白储备液和木糖储备液进
行混合，并补加甘油和水。其中，蛋白质量浓度为10g/100mL，
木糖质量浓度范围 2.5～7.5g/100mL，甘油体积分数范围
4%～6%。将溶液在 80℃水浴加热 45min或 90℃加热
30min，冷却至室温(20℃)后倒入平皿，室温(20℃)条件
下成膜。
1.3 膜物理特性测定
取边缘完整的膜，在距离膜边缘 1cm处均匀取 8个
点，用数显千分卡尺测定其厚度，记录显示的厚度数
值并取平均值[1 0]。
将成膜溶液倒入平皿后称量溶液与平皿的总质量，
成膜后测定膜与平皿的总质量。成膜期间的失水量由公
式(1)计算。
失水量 =(成膜前溶液质量＋皿质量)－(成膜后膜质
量+皿质量) (1)
每组设 4 个重复，计算平均值。
取透明无印迹的膜，剪成长约 4cm，宽约 1cm的
长条，取两个长条贴在比色皿内壁，测定其在波长
550nm处吸光度，测定重复 3次[11]。
进行 SDS-PAGE分析时，在凝胶玻璃版中先后加入
约5.5mL分离胶(15%，pH8.8)和1.5mL浓缩胶(5%，pH6.8)。
将样品稀释至蛋白质质量浓度为 1mg/mL，与等体积样
品处理液混合后煮沸 5min。每孔加样 17.5μL。样品经
过浓缩胶时，电压为 8 0 V，经过分离胶时，电压为
120V，经 2.5h后溴酚蓝指示剂到达底端，电泳结束。
经考马斯亮兰 -R250染色后，由含有甲醇、乙酸的脱色
液脱色至条带清晰可见[12]。
1.4 膜机械特性测定
测定刺穿强度时，将剪成半圆形的膜固定于有机玻
璃夹板间，使其位于物性测定仪测试探头下方。测试
时直径为2mm的针形探头以60mm/min的速度下降并刺穿
膜。记录刺穿强度及刺穿变形，重复 3次取平均值[13-14]。
测定拉伸强度时，将膜剪成长约 6c m，宽约 2c m的长
条，固定于物性测定仪的金属夹片中。测试时金属夹
片带动膜的上端以 60mm/min的速度上升，使膜断裂。
记录拉伸强度及伸长率，重复 3次取平均值。伸长率(E)
由公式(2)计算[14]。
E/%=(ΔL/L0)×100 (2)
式中：ΔL为膜断裂时被拉伸的长度；L0为膜的原
始长度。
1.5 水蒸气透过率的测定
水蒸气透过率(water vapor permeability，WVP)的
测定参考 Turhan等[15]。将膜密封于装有 5g无水氯化钙
(相对湿度为0)的装置封口处，置于装有饱和KBr溶液(相
对湿度为 80%)[16]的密封干燥器内。在室温条件下测定每
个有机玻璃装置在 4h内每隔 40min的质量增加量，记录
7次测定的结果，用来表示经过膜进入测定装置的水蒸
气质量。
水蒸气透过率(WVP)计算公式为：
WVP= (Δm× d)/(A× t×ΔP) (3)
式中：Δm为一定时间内WVP测定装置的质量增
加量 /g；d为膜厚度 /mm；A为膜有效测定面积 /m 2；
t为测定时间间隔 /h；ΔP为膜两侧的水蒸气压差 /kPa。
本实验中，膜有效测定面积 A值为 0.00785m2，ΔP值
为 1.9377kPa。
1.6 核桃仁包膜和脂质过氧化的测定
1.6.1 核桃仁的包膜和强制氧化
根据前期实验结果，选择最佳条件下的乳清蛋白成
膜溶液和乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物成膜溶液，将
2011, Vol. 32, No. 05 食品科学 ※基础研究60
200mL成膜溶液加热并冷却至 20℃(室温)，选择直径约
为 2.5cm的核桃小心剥壳取出核桃，每组称取 150g核桃
仁，将从一个核桃中取出的仁分成四分之一大小，即
为实验所用核桃仁。核桃仁浸入成膜溶液后，用玻璃
棒轻轻搅拌 2min，保证所有核桃仁被成膜溶液均匀包
裹。将浸泡后的核桃仁置于铁笊篱上沥干溶液，铺于
硫酸纸上，在自然条件下晾干(约 12h)。
实验前一天将盛有饱和KBr(相度80%)的干燥器放入
温度为 50℃的烘箱中。平衡后将经包膜处理的核桃仁置
于其中，每 5d取出 30g核桃仁，在研钵中磨碎。将粉
末在 150mL石油醚中浸泡 12h后，2800× g离心 10min。
将上清液在 40℃条件下真空旋转蒸发，得到核桃仁油脂
备用。
1.6.2 核桃仁酸价的测定
根据GB/T 5530— 2005《动植物油脂酸价和酸度测
定》[17]所提供的方法测定酸价。在 50mL乙醇和乙醚(体
积比为 1:1)中加入 3g油脂。以酚酞为指剂，用 0.1mol/L
KOH 滴定至溶液呈浅粉色，记录所消耗体积。根据公
式(4)计算酸价。
酸价=cKOH×VKOH×56.11/moil (4)
式中：cKOH为KOH的浓度 /(mol/L)；VKOH为滴定所
用 KOH体积 /mL；mo il为油脂质量 /g。
1.7 数据分析
数据的显著性差异由Minitab软件(Minitab Inc.，
PA，U S A )进行分析。对数据进行单因素方差分析
(one way analysis of variance，one way ANOVA)，
以 Tukey多重比较进行检验，得到各组数据间的显著
性差异(P＜ 0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同质量浓度木糖与乳清蛋白的美拉德反应
反应体系含乳清分离蛋白 5g/100mL 或 10g/100mL，
木糖 5g/100mL，在 80℃或 90℃加热，每隔 15min取样
一次；对吸光度进行显著性分析。
如表 1所示。由于乳清蛋白溶液成膜前常用的加热
温度为 80℃和 90℃，因此实验选择了以上两种温度研究
乳清蛋白和木糖的美拉德反应。加热使体系在波长

ρWPI:ρXyl
A450nm
0min 15min 30min 45min 60min
80℃
5.0:5.0 0.110± 0.001a 0.111± 0.005a 0.131± 0.010bc 0.142± 0.001c 0.173± 0.001d
10:5.0 0.156± 0.004a 0.166± 0.003a 0.192± 0.005b 0.241± 0.003c 0.346± 0.012d
90℃
5.0:5.0 0.105± 0.004a 0.142± 0.002b 0.244± 0.008c 0.402± 0.002d 0.663± 0.005e
10:5.0 0.156± 0.004a 0.247± 0.006b 0.528± 0.043c 0.995± 0.002d 1.671± 0.061e
表 1 不同质量浓度乳清蛋白和木糖在加热时吸光度的变化 (n=3)
Table 1 Absorbance change in WPI/xylose systems in different mixing proportions during heating (n = 3)
注：WPI.乳清分离蛋白；Xyl.木糖；同行中标有相同字母的表示有显著性差异(P＜ 0.05)，不同字母表示无显著性差异(P＞ 0.05)。
450nm处的吸光度逐渐上升，其中加热温度较高以及乳
清蛋白浓度较高时，吸光度的变化更加明显。在 80℃
加热 45min或 90℃加热 30min时，溶液的吸光度有较明
显的变化，同时目测发现溶液有不同程度地变黄，证
明乳清蛋白与木糖发生了不同程度的美拉德反应。
如图 1 所示，加热前，电泳结果呈现典型的乳清
蛋白特征，其中位于图像下端的条带为α- 乳白蛋白，
上端条带为为β-乳球蛋白[18]。经 80℃加热 45min或 90℃
加热 30min后，SDS-PAGE显示有明显的拖带，即高分
子产物生成，在 31～45kD之间也有新的条带出现，证
明在此加热条件下，乳清蛋白与木糖的反应体系中大分
子物质的含量增加，美拉德反应已进展以较明显程度。
选择该条件制备成膜溶液，优化成膜条件。
2.2 不同质量浓度木糖对成膜特性的影响
反应体系含乳清分离蛋白 10g/100mL，木糖 2.5、
5、7.5g/100mL，甘油体积分数 5%，在 80℃加热 45min
或 90℃加热 30min；溶液冷却至室温(20℃)后倒入成膜
皿，测定膜特性，结果见表 2、3。
1 . M a r k e r；2～5 . 8 0℃加热 0、1 5、3 0、4 5 m i n；6～
9. 90℃加热 0、15、30、45min。A. 乳清蛋白 5g/100mL，
木糖 5g/100mL；B. 乳清蛋白 10g/100mL，木糖 5g/100mL。
图 1 不同质量浓度乳清蛋白与木糖加热产物的 SDS-PAGE
Fig.1 SDS-PAGE of WPI/xylose MRPs under different conditions of
system composition and reaction parameters
97.4kD
1 2 3 4 5 6 7 8 9
66.2kD
43kD
31kD
20.1kD
14.4kD
A
1 2 3 4 5 6 7 8 9
B
97.4kD
66.2kD
43kD
31kD
20.1kD
14.4kD
61※基础研究 食品科学 2011, Vol. 32, No. 05
ρWPI:ρXyl:φGly
膜厚度 /mm 膜失水量 /g A550nm
80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃
10:2.5:5 0.16± 0.01a 0.17± 0.01a 5.04± 0.03a 4.92± 0.02a 0.114± 0.005a 0.111± 0.009a
10:5.0:5 0.18± 0.01b 0.18± 0.01b 4.94± 0.13b 4.84± 0.09b 0.149± 0.005b 0.138± 0.003b
10:7.5:5 0.20± 0.01c 0.20± 0.01c 4.70± 0.06b 4.56± 0.09c 0.173± 0.008c 0.165± 0.005c
表 2 不同质量浓度木糖对乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜物理特性的影响 (n=3)
Table 2 Effect of xylose concentration on physical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)
注：WPI.乳清分离蛋白，Xyl.木糖，Gly.甘油；对处于同一列的数据进行统计分析，标不同字母的表示有显著差异(P＜ 0.05)，相同字母的表示无
显著差异(P＞ 0.05) 。表 3～5 同。
ρWPI:ρXyl:φGly
膜刺穿强度 /N 膜刺穿变形 /mm 膜拉伸强度 /N 膜伸长率 /%
80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃
10:2.5:5 2.14± 0.12a 2.38± 0.10a 4.44± 0.38a 3.06± 0.15a 5.43± 0.61a 4.96± 0.51a 61± 8a 65± 24a
10:5.0:5 1.50± 0.22b 1.56± 0.17b 3.95± 0.25a 3.00± 0.11a 3.89± 0.86b 3.33± 0.49b 70± 7a 45± 10a
10:7.5:5 1.25± 0.05b 1.11± 0.06c 4.00± 0.12a 2.84± 0.27a 2.67± 0.09b 2.69± 0.35b 64± 7a 68± 12a
表 3 不同质量浓度木糖对乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜机械特性的影响 (n=3)
Table 3 Effect of xylose concentration on mechanical properties of WPI/xylose MRPs films (n = 3)
ρWPI:ρXyl:φGly
膜厚度 /mm 膜失水量 /g A550nm
80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃
10:5:4 0.17± 0.01a 0.18± 0.01b 4.97± 0.08b 4.94± 0.03b 0.153± 0.008b 0.153± 0.007b
10:5:5 0.17± 0.01ab 0.19± 0.01c 4.87± 0.02bc 4.77± 0.03c 0.153± 0.006b 0.156± 0.006b
10:5:6 0.18± 0.01b 0.19± 0.01c 4.83± 0.05c 4.68± 0.09c 0.151± 0.004b 0.159± 0.004b
表 4 不同体积分数甘油对乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜物理特性的影响 (n=3)
Table 4 Effect of glycerol concentration on physical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)
ρWPI:ρXyl:φGly
膜刺穿强度 /N 膜刺穿变形 /mm 膜拉伸强度 /N 膜伸长率 /%
80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃ 80℃ 90℃
10:5:4 2.22± 0.04b 1.80± 0.06b 4.25± 0.40a 3.74± 0.38a 6.94± 0.39b 5.92± 0.77b 39± 4b 45± 17a
10:5:5 1.84± 0.19c 1.60± 0.11b 3.84± 0.17a 3.54± 0.37a 4.55± 0.20c 4.41± 0.08c 50± 4b 44± 4a
10:5:6 1.45± 0.04d 1.30± 0.10c 4.02± 0.34a 3.73± 0.33a 3.94± 0.24c 3.06± 0.43d 45± 4b 55± 9a
表 5 不同体积分数甘油对乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜机械特性的影响 (n=3)
Table 5 Effect of glycerol concentration on mechanical properties of WPI/xylose MRPs film (n = 3)
80℃和 90℃加热时不同木糖质量浓度对乳清蛋白 -
木糖美拉德反应产物膜的物理和机械特性的影响分别如
表 2、3所示。木糖质量浓度在 2.5～7.5g/100mL之间时，
膜可完整揭下，测定物理和机械性能。膜的厚度随木
糖质量浓度的增加而增加，成膜时失水量显著减少。刺
穿强度和拉伸强度可以在一定程度反映膜机械强度的大
小，其值随着木糖质量浓度的增加逐渐降低。膜的刺
穿变形和伸长率与膜的柔韧性和弹性有关，木糖质量浓
度对其无显著影响。据报道，在壳聚糖膜中添加少量
木糖时膜的拉伸强度增大，随着木糖质量浓度的增加，
膜的拉伸强度则减小[19]。木糖分子中含有的－OH使分
子间空隙增大[ 2 0 ]，膜的机械强度减小。
2.3 不同体积分数甘油对成膜特性的影响
确定木糖质量浓度后，还需要调整甘油质体积分
数，以优化乳清蛋白 - 木糖 - 甘油膜的性质。反应体系
含乳清分离蛋白 10g/100mL，木糖5g/100mL，甘油体积分
数 4%、5%、6%，在80℃加热45min或 90℃加热 30min；
溶液冷却至室温(20℃)后倒入成膜皿，测定膜特性。进
行成膜条件的选择。
80、90℃加热后不同体积分数甘油对乳清蛋白 -木
糖美拉德反应产物膜物理和机械特性的影响分别如表 4、
5所示。甘油体积分数在 4%～6%之间时，成膜可完整
揭下，测定其物理和机械特性。膜厚度随着甘油体积
分数的增加而增加，成膜期间的失水量则逐渐下降。随
着甘油体积分数的增加，膜的刺穿强度和拉伸强度逐渐
下降，而刺穿强度和伸长率基本未受甘油体积分数的影
响。在成膜时，甘油中的－ OH 可以与蛋白发生反应，
增加成膜柔韧性，但膜的机械强度也随之降低[ 21 ]。
2011, Vol. 32, No. 05 食品科学 ※基础研究62
图 4 乳清蛋白和乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物的膜水蒸气透过率
Fig.4 WVP of WPI film and WPI/xylose MRPs film
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
a
W
V
P
/(
(g
·
m
m
)/
(k
P
a·
h
·
m
2
))
ρWPI:ρXyl:φGly
10:0:10 10:5:5 10:5:5
(80℃，30min) (80℃，45min) (90℃，30min)
b
b
2.4 木糖质量浓度和甘油体积分数对膜水蒸气透过率的
影响
随着木糖质量浓度的增加，乳清蛋白 -木糖美拉德
反应产物膜的水蒸气透过率均呈逐渐上升的趋势(图 2)。
据报道，乳清蛋白膜与普鲁兰糖共同成膜时，水蒸气
透过率随着木糖质量浓度的增加而增加[22]，而蜂蜡[23]和
树胶[20]对乳清蛋白膜的水蒸气透过率无明显影响。木糖
中含有一定数量的－ OH，使成膜的亲水性增加，从而
降低其对水蒸气的阻隔能力。
选择成膜质量浓度时，在膜厚度方面，2.5g/100mL
与 5g/100mL的木糖质量浓度均较合适，而7.5g/100mL的
木糖质量浓度成膜稍厚。含有 3种质量浓度木糖的美拉
德反应产物膜均呈献透明的黄色。体系中含有 2.5g/100mL
木糖时，膜机械强度大、稍硬，含有 7.5g/100mL的木
糖时，膜机械强度小、稍软，且黏平皿，而含有5g/100mL
木糖的膜机械强度适中，同时保持了一定的水蒸气阻隔
能力，是较合适的成膜质量浓度。
体系中含有 3种体积分数的甘油时，膜的厚度均在
可接受范围，颜色和吸光度也无明显差异。甘油体积
分数为 4 % 时，膜机械强度较大、稍硬；甘油体积分
数为 6% 时，膜机械强度变小；而甘油体积分数为 5%
时，膜机械强度适中，同时保持了一定的水蒸气阻隔
能力，较适合成膜。
2.5 乳清蛋白和乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物成膜特
性的比较
在早期实验中，根据膜的物理和机械特性以及水蒸
气透过率，确定了乳清蛋白的成膜最佳条件：乳清蛋白
10g/100mL，甘油 10%，80℃加热 30min。而本实验中，
乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物的成膜最佳条件为，乳
清蛋白 10g/100mL、木糖 5g/100mL、甘油 5%，80℃加
热 45min或 90℃加热 30min。将最佳条件下制备的乳清
蛋白膜和乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜进行比较，
分析其物理和机械特性，以及水蒸气透过率的差异。
ρWPI:ρXyl:φGly 刺穿强度/N 刺穿变形 /mm 拉伸强度/N 伸长率/%
10:0:10 (80℃，30min) 1.35± 0.04a 3.58± 0.15a 2.23± 0.14a 81± 13a
10:5:5 (80℃，45min) 2.80± 0.06c 3.45± 0.29a 5.79± 0.33c 42± 3b
10:5:5 (90℃，30min) 2.91± 0.20c 3.47± 0.28a 6.24± 0.26c 41± 2b
表 7 乳清蛋白和乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物的膜机械特性
(n=3)
Table 7 Mechanical properties of WPI film and WPI/xylose MRPs film (n=3)
ρWPI:ρXyl:φGly 膜厚度 /nm 膜失水量 /g A550nm
10:0:10(80℃，30min) 0.15± 0.01a 3.87± 0.09a 0.103± 0.005a
10:5:5(80℃，45min) 0.18± 0.01b 4.38± 0.06a 0.133± 0.004b
10:5:5(90℃，30min) 0.18± 0.01b 4.40± 0.05a 0.156± 0.007c
表 6 乳清蛋白和乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物的膜物理特性 (n=3)
Table 6 Physical properties of WPI film and WPI/xylose MRPs film
(n = 3)
注：WPI.乳清蛋白，Xyl .木糖；同列数据标不同字母表示有显著差异
(P＜ 0.05)，同列数据标相同字母表示无显著差异(P＞ 0.05)。表 7同。
作为最佳成膜体系，乳清蛋白膜、乳清蛋白 -木糖
美拉德反应产物膜物理和机械特性如分别如表 6、7所示。
乳清蛋白膜厚度较小，膜透明无色，吸光度小，乳清蛋
白 -木糖美拉德反应产物膜较厚，膜为透明的黄色，吸光
度稍大。在机械强度方面，乳清蛋白 -木糖美拉德反应产
物膜机械强度较大，同时维持了一定的柔韧性和弹性。
标有不同字母表示有显著差异(P＜ 0.05)；标相同
的字母表示无显著性差异(P＞ 0.05)。图 3、4同。
图 2 不同质量浓度木糖对乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物膜水蒸气
透过率的影响
Fig.2 Effect of xylose concentration on WVP of WPI/xylose MRPs
film
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
a
W
V
P
/(
(g
·
m
m
)/
(k
P
a·
h
·
m
2
))
ρWPI:ρXyl:φGly
10:2.5:5 10:5:5 10:7.5:5
a ab ab
b b
80℃，45min
90℃，30min
随着甘油体积分数的增加，膜的水蒸气透过率均呈
逐渐上升的趋势(图 3)。该结果与溶液孔径随甘油体积分
数的增加而增加有关，也与成膜的厚度有一定关系[22]。
图 3 不同体积分数甘油对乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物膜水蒸气
透过率的影响
Fig.3 Effect of glycerol concentration on WVP of WPI/xylose MRPs film
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
a
W
V
P
/(
(g
·
m
m
)/
(k
P
a·
h
·
m
2
))
ρWPI:ρXyl:φGly
10:5:4 10:5:5 10:5:6
a ab ab
b b
80℃，45min
90℃，30min
63※基础研究 食品科学 2011, Vol. 32, No. 05
核桃仁包膜
酸价
0d 5d 10d 15d 20d
未包膜(室温) 0.555± 0.036a 0.643± 0.012a 0.626± 0.012a 0.649± 0.009a 0.857± 0.023a
未包膜(50℃) 0.533± 0.023a 0.763± 0.014b 1.020± 0.011b 1.119± 0.042b 1.543± 0.026b
WPI10:Gly10 0.618± 0.014b 0.722± 0.009bc 1.020± 0.008b 1.293± 0.004c 1.528± 0.031b
WPI10:Xyl5:Gly5-80 0.630± 0.004b 0.676± 0.025ad 1.006± 0.018b 1.004± 0.017d 1.375± 0.047c
WPI10:Xyl5:Gly5-90 0.627± 0.009b 0.707± 0.036cd 0.929± 0.057c 0.934± 0.033d 1.303± 0.077c
表 8 乳清蛋白 - 木糖美拉德反应产物膜包裹对核桃仁酸价的影响
Table 8 Change in acid value of walnut coated with WPI film or WPI/xylose MRPs film with the prolongation of storage time
注：“未包膜”：核桃仁未包膜，储藏于室温(25℃)或 50℃，相对湿度 8 0%；“WPI1 0: Gl y1 0”：成膜溶液含有 10 g/ 10 0m L乳清分离蛋白，体积
分数 1 0 % 甘油，8 0℃加热 3 0m in，包裹核桃仁后储藏于 5 0℃，相对湿度 8 0 % 条件下，观察其酸价的变化；“WPI1 0 :Xy l5 : Gly 5 -80 包膜”或
“WPI10+Xyl5+Gly5-90包膜”：成膜溶液含有 10g/100mL乳清分离蛋白，5g/100mL木糖，体积分数 5%甘油，80℃加热 45min或 90℃加热 30min，
包裹核桃仁后储藏于 50℃，相对湿度 80%条件下，观察其酸价的变化；对处于同一列的数据进行统计分析，标不同字母的表示有显著差异( P ＜
0.05)，标相同字母的表示无显著差异(P＞ 0.05)。
质量浓度和甘油体积分数的增加而增加。吸光度随着木
糖质量浓度的增加而增加。膜的机械强度随着木糖浓质
量浓度和甘油体积分数的增加而下降。成膜的水蒸气透
过率随着木糖质量浓度和甘油体积分数的增加而增加。
综合考虑各因素，乳清蛋白 -木糖 -甘油的最佳成膜条
件为：乳清蛋白 10g/100mL、木糖 5g/100mL、甘油体
积分数 5%，在 8℃加热 45min或 90℃加热 30min，冷却
至 20℃左右后，室温成膜。乳清蛋白 -木糖美拉德反应
产物膜的刺穿强度比乳清蛋白膜提高约 1倍，拉伸强度
提高约 1.5倍，水蒸气透过率降低约 24%。乳清蛋白 -
木糖美拉德反应产物包膜后，核桃仁酸价上升的速度变
慢，核桃仁酸败的程度减缓。
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产物膜的水蒸气透过率小于乳清蛋白膜(图 4)，具有更加
有效地延缓核桃仁酸败的潜力。
在安全性方面，作为原料的乳清蛋白是常用的可食
物膜材料[ 2 4 ]，根据乳清蛋白协会的信息，对牛奶蛋白
无过敏症状的人，还没有乳清蛋白副作用的报道[25]。此
外，也有报道将木糖与壳聚糖共同成膜[19]，而 F344大
鼠实验也表明木糖不具有致癌性[26]。具体到乳清蛋白 -
木糖美拉德反应产物的食用安全性，笔者曾用Hela细胞
和 HepG2细胞进行了验证。研究表明，在给定的浓度
范围内，乳清蛋白以及乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物
成膜溶液没有造成细胞死亡，对该细胞无毒。
2.6 乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物包膜对核桃仁酸价
的影响
加热期间核桃仁酸价的变化如表 8所示。0d时，核
桃仁的酸价在 0.5～0.65之间。在 50℃、相对湿度 80%
的环境中进行储藏，核桃仁的酸价均有不同程度的上
升，在该储藏条件下，第 15 天和第 20 天，未包膜的
核桃仁和包有乳清蛋白膜的核桃仁酸价上升的速度大于
美拉德反应产物包膜的核桃仁。
食品中的游离脂肪酸极容易氧化，产生不愉快的气
味和风味，酸价可以表示游离脂肪酸的含量，经常被
用作评价食品品质的指标[6]。实验发现乳清蛋白膜包裹
对核桃仁酸败没有明显的延缓作用，与Mate等[9]的结果
类似，他们认为该结果与核桃仁表面的皱缩有关。经
美拉德反应产物包裹的核桃仁，其酸价上升的速度与其
他组核桃仁相比较慢，即核桃仁的酸败变缓。在美拉
德反应产物膜中甘油含量低于乳清蛋白膜，因此可以减
少核桃仁的皱缩程度，同时可以降低膜水蒸气透过率，
因此美拉德反应产物膜对核桃仁的保护作用更加明显。
3 结 论
乳清蛋白 -木糖美拉德反应产物膜的厚度随着木糖
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