淀粉可食餐具中的食品添加剂剂量的测定

宋江锋，王润泽，王 辉，赵德智，王明娟

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

淀粉可食餐具中的食品添加剂剂量的测定

宋江锋，王润泽，王 辉，赵德智，王明娟

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

随着社会发展，资源的合理利用和保护生态环境已经成为21世纪重要的课题，研究制备替代发泡塑料餐具的绿色环保可降解餐具具有重要意义。以淀粉为原料制备环保型可食用餐具具备一定的使用性能，但综合使用性能并不十分理想。通过添加一些食品级添加剂，能提高淀粉餐具的综合使用性能。用预实验确定影响餐具性能的添加食品添加剂的种类及其范围，（参考GB2760《食品添加剂使用卫生标准》），利用正交试验确定淀粉餐具综合使用性能最佳的添加剂配比。结果表明：当其甲基纤维素钠的添加量为0.75 g/100 g、明胶的添加量为0.9 g/100 g、琼脂的添加量为1.575 g/100 g、甘油的添加量为1.5 g/100 g时淀粉可食餐具具有最佳的使用性能。

淀粉餐具；含水率；溶解度；食品添加剂

淀粉是葡萄糖的高聚体，由直链淀粉和支链淀粉组成[1-3]，前者具有α-1，4键，后者除α-1，4键，还有少量α-1，6键，即分子间存在着分子极性基团和氢键的强相互作用，在分子链间以范德华力相互作用，且连段活动性小[2-7]。能通过添加多元醇等增塑剂削弱聚合物间的次价键，增强分子键的移动性，从而达到提高加工流动性和制品机械性能的要求[7-10]。羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等补强剂通过与淀粉分子相互结合，能由此产生一定协同的作用。种类不同，与淀粉分子产生的结合程度也不同，故产生的协同作用大小也不同[9,10]。

本文通过正交实验来探究不同种类的添加剂及其剂量对淀粉餐具性能的影响[11，12]，比较利用淀粉制备的可食用餐具在50 ℃水中溶解度的大小，确定其综合使用性能最好时的添加剂的剂量的最佳配比。

1 测定方法及预实验

1.1 淀粉可食餐具含水率的测定

取淀粉可食餐具样品从中剪下3份（分别取中心处、边缘处及半径中心处）分别标记1、2、3并用分析天平称出质量，记录好后，放入烘箱中烘烤直至前后两次称量差别不超过0.001 g。将每份的含水率算出后求其平均值作为其餐具样品的含水率α。其中含水率计算公式为：

式中：

m干重—样品烘干前质量;

m —干重样品烘干后质量。

1.2 淀粉可食餐具溶解度的测定

将样品放在水（或酸性溶液）中溶解一定时间后，放入烘箱哄干直至前后两次称量差别不超过0.001 g，并记录此时的质量末重。其中溶解度γ计算公式为：

式中：

m1—样品开始时的干重;

m2—样品的溶解后的干重。

1.3 预实验

大部分多元醇，如甘油、丙二醇、山梨醇、乙二醇、等都有增塑的作用。羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等补强剂通过与淀粉分子相互结合，由此产生协同的作用。种类不同，与淀粉分子产生的结合程度也不同，故产生的协同作用大小也不同。

利用控制变量法只改变其中一个影响因素，保持其他因素不变来探究甘油、明胶、琼脂、羧甲基纤维素钠、山梨酸钾、面粉强筋剂、防水剂等食品添加剂对淀粉餐具样品综合使用性能的影响。

按一定质量比称取玉米淀粉和纯净水，保持其他添加剂的用量不变，只改变其中一种添加剂的剂量。在相同的成型工艺下制备淀粉餐具样品，控制其含水率都为30%，并在50 ℃的水中测溶解度。通过比较溶解度的大小确定影响淀粉餐具性能的主要影响因素及其明显影响餐具性能的添加剂剂量范围。

2 正交试验

初步研究表明：淀粉通过一定成型工艺，并保持一定的含水率能获得具备一定性能的淀粉餐具（具备耐水耐酸耐油等性能）但不能满足实际需要。淀粉是葡萄糖的聚合物，存在着分子极性基团和氢键的强相互作用，在分子链间以范德华力相互作用，且连段活动性小[10]。通过与增塑剂、强筋剂、增稠剂等添加剂相互作用提高延伸性降，改进柔软性及可逆弯曲强度，改进韧性和冲击强度，提高或降低薄膜的封口性，改进润滑性能和减少摩擦，改进表面光泽和外观使表面光滑，易形成光滑表面膜。

当羧甲基纤维素钠的使用剂量在0.3～1.2 g/100 g范围内对淀粉餐具样品的综合使用性能影响大；明胶的使用剂量超过1.4 g/100 g对淀粉餐具样品的综合使用性能影响程度变小；琼脂的使用剂量在0.5～1.8 g/100 g范围内对淀粉餐具样品的综合使用性能影响效果明显；甘油的使用剂量在超过4 g/100 g后对淀粉餐具样品的综合使用性能影响渐渐减小。

2.1 实验设计

本实验以甘油、明胶、琼脂、羧甲基纤维素钠四种食品添加剂作为影响餐具综合使用性能的水平因子，通过正交实验以正交表L（4, 5）[12]来探究不同数量对餐具性能的影响并确定食品添加剂的最佳配比。4种食品添加剂的使用剂量见表1。

表1 4种食品添加剂用量Table 1 Four kinds of food additive quantity

（按照正交表L（4, 5）中每组实验中的水平因子组合和表1中食品添加剂的使用剂量称取淀粉及各种食品添加剂，制备淀粉餐具样品，取样品厚度均为（1.5±0.1）mm，含水率α为30%成型餐具样品每组两份，称量记录初重m，计算得出干重为m1，分别浸入水浴中恒温50 ℃持续4 h后烘干称量记录其在水中溶解后的干重m2，并计算溶解度γ，实验结果见表2。

2.2 实验结果与分析

表2 正交实验检测结果Table 2 Results of orthogonal test

对表2中的所得的数据作溶解度—类别条形图，见图1。

图1 餐具样品溶解程度Fig.1 Tableware samples dissolution degree

由表2中的数据和图1中的柱形图可知：J4次制备的餐具样品的溶解度最大，J13次制备的餐具样品的溶解度最小，即当四种食品添加剂的剂量组合是a4b1c4d2时是这16次剂量组合结果中的最佳的一组。

表3 正交实验数据直观分析表Table 3 Orthogonal experimental data visual analysis table

对表2中的所得的数据作溶解度—类别折线图，见图2。

图2 餐具样品在不同因子下的平均溶解度Fig.2 Average solubility of tableware samples under different factor

表3中的数据和图2中的折线图可知：淀粉餐具样品的溶解度先随羧甲基纤维素钠剂量增大而降低，达到最小后反而随之升高，在剂量为0.75 g/100 g溶解度最低；明胶对淀粉餐具样品的溶解度的影响与羧甲基纤维素钠大致趋势相同在剂量为0.9 g/100 g最好；淀粉餐具样品的溶解度先随琼脂剂量增大而升高，在随之降低，在剂量为1.5 g/100 g溶解度最低；甘油的剂量在1.5 g/100 g时溶解度最低。

所以4种添加剂最佳配比是a3b3c4d2。

3 结 论

增塑剂、强筋剂、补强剂等食品添加剂能影响餐具的使用性能，但因为各种添加剂的作用原理及不同添加剂极其添加剂量的不同，故对餐具使用性能的影响不同，甘油、羧甲基纤维素钠、琼脂、明胶等能添加剂能使餐具具有良好的耐水耐油及负载等性能，大大增强了淀粉可食餐具的综合使用性能。当其甲基纤维素钠的添加量为0.75 g/100 g、明胶的添加量为0.9 g/100 g、琼脂的添加量为1.575 g/100 g、甘油的添加量为1.5 g/100 g时淀粉可食餐具具有最佳的综合使用性能。

［1］杜郢, 王政, 董全江, 罗莉娟. 淀粉胶黏剂的应用及改性研究进展[J]. 山东农业科学, 2013, 45(11): 137-141.

［2］刘娟，叶晓枫，王庆南，姜雯翔，韩永斌.玉米发芽过程中碳水化合物代谢变化研究[J]. 中国粮油学报, 2012, 27(10): 17-23.

［3］侯营, 韩小贤, 郑学玲, 赵亚娟, 逯蕾. 不同直链淀粉含量玉米淀粉研究进展[J]. 粮食与油脂, 2013, 26(6): 11-14.

［4］于子君, 纪淑娟. 抗性淀粉的研究进展[J]. 农业科技与装备, 2010, (5): 13-17.

［5］邱威扬，等. 淀粉热塑性塑料研制［J］. 1998，4: 106-108.

［6］邱清华，等. 全淀粉热塑性塑料研究进展［J］. 现代化工，1999，2: 15-17.

［7］熊汉国, 曾庆想. 淀粉的塑化及其生物降解餐具性能研究 [J]. 中国粮油学报, 2002, 17(2): 55-56.

［8］高延敏, 周超, 贾宁宁, 曾鲁红, 陆银. 醇类化合物对直链淀粉增塑效果的影响[J]. 武汉科技大学学报, 2012, 35(5): 356-360.

［9］王超, 王岸娜, 吴立根, 林敏刚. 膳食纤维在面制品中应用研究进展[J]. 粮食与油脂, 2012, (10): 49-51.

［10］王颖, 晁桂梅, 杨秋歌, 高金锋, 王鹏科, 张盼, 冯佰利. 食品添加剂对糜子淀粉糊化特性的影响[J]. 西北农林科技大学学报, 2012, 40(1): 61-65.

［11］杨中平，阎晓莉.实验优化设计［D］.西安：西北农林科技大学，2000.

［12］刘瑞江, 张业旺, 闻崇炜, 汤建. 正交试验设计和分析方法研究[J].实验技术与管理, 2010, 27(9): 52-55.

Determination of Food Additive Dosage in Edible Starch Tableware

SONG Jiang-feng, WANG Run-ze，WANG Hui, ZHAO De-zhi, WANG Ming-juan
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)

Along with the social development, the rational use of resources and protecting the ecological environment have become the important subject in the 21st century, development of green environmental protection biodegradable tableware to replace foamed plastic tableware is of great significance. The green edible tableware prepared from starch has certain service performance, but its comprehensive performance is not very ideal. By adding some food additives, the comprehensive performance of the starch tableware can be improved. In this paper, effect of type and dosage of food additives on the performance of tableware were investigated by preliminary experiments (referencing GB2760 "hygienic standards of using food additives"), orthogonal test was used to determine the optimum ratio of additives. The results show that, when the sodium methyl cellulose content is 0.75 g / 100 g, gelatin content is 0.9 g / 100 g, adding amount of AGAR is 1.575 g / 100 g, glycerin content is 1.5 g / 100, prepared getable starch tableware has the best performance.

Starch tableware; Moisture content; Solubility; Food additives

TS 213.3

A

1671-0460（2015）02-0435-03

2014-08-05

宋江锋（1993-），男，辽宁朝阳人，研究方向：化学工艺。E-mail：1069891705 @qq.com。

王辉（1981-），女，辽宁沈阳人，博士，讲师。研究方向：催化剂和化工产品应用研究。E-mail：hui-w@163.com。