摘自《食粮与家畜养料工业》09年第6期
万小乐，卞科，张慧
（食粮储藏与安全教育部工程研究中心，河南工业大学粮油食物学院，河南郑州,450052
麦子，作为人们日常糊口不可或缺的食物来源，是农业生产中一种非常重要的食粮作物。目前我国的麦子总产量已居世界第1位，达到了总量平衡，丰年有余的状况。作为麦子淀粉加工的副产物，我国谷朊粉的产量也至关可观，预计2010年年产量将达到30万t，首要用于食物和家畜养料工业。近年来，谷朊粉产量的连续增长导致其传统市场日趋达到{zg}限度，并造成了过剩。因此，研究开发谷朊粉的非食物性应用，对缓解目前谷朊粉的库存积压、提高麦子的转化率，增加麦子的工业附加值、增加农民收人、振兴食粮经济具有重大的实际意义和长远的战略意义。随着石油资源的日趋紧张和人们绿色环保意识的不断增强，利用可再生资源开发新型材料的课题遭到了广泛的关注，而谷朊粉更是以其自身来源丰富、xxxx、可再生、可食用、无污染、易降解等独特的地方遭到了研究人员越来越多的青睐。除了在胶水、木材胶枯剂、纺织品、化妆品及洗护用品等传统方面的非食物性应用外，谷朊粉还被尝试用来开发生物可降解薄膜／板类材料、涂层材料、多聚物／树胶类、墨水类、橡胶制品、代乳品、医药与食物包装、抗冻结水泥、农业病虫防治、重金属回收等。其中，利用谷朊粉开发可降解塑料逐渐成为该研究的一大热门。目前主耍集中在探索模压条件（温度、压力、时间）和各种改性方法（交联、增塑、共混等）对麦子面筋蛋白基塑料制品形态特征、力学特征和吸水特征等方面的影响，以便更有效地使其达到实际应用所要求的性能指标。但是，由于所用谷朊粉组成不同（水分含量、蛋白含量）、甘油添加量不同、制备方法不同、模压条件不同以及测试条件不同，要得这些研究结果也不xx相同。因此，为进一步验证模压工艺并对甘汕添加量作出界定，本课题研究了热压成型工艺中模压条件（温度T,压力p和时间t)及增塑剂（甘油添加量G)对麦子面筋蛋白基塑料板拉伸性能的影响。
1实验材料与方法
1.1实验材料
谷朊粉（wheat gluten），由郑州豫喷鼻食物有限公司提供，4℃冰箱中生存；甘油，分析纯。
1.2首要仪器及设备
BS210s电子分析天平，北京赛多利斯天平有限公司；ＦW80{wn}试样粉碎机，北京市光明医疗器械厂；DP一25冲－片机，无锡东烨仪器厂；0.25ＭＮ平板硫化机，上海{dy}橡胶机械厂；DD1T 6203微机控制电子{wn}试验机，深圳新三思计量技能有限公司。
1.3模具的制备与施用
选择质地坚硬的钢材，加工成大小合适厚度为1.4 mm的方形板，并在其上切割出120 mm x 60mmx1．4 mm的空间。各侧面作抛光处理，并喷涂特氟伦，以防原料粘连。选择厚度为3-4 mm耐高温且不易变形的聚氨酯塑料纸，裁剪成比模具稍大一些的方形片。施用时，将模具置于聚氨酯塑料纸上，然后将原料均匀平铺于模具空腔中，再加盖同样大小的聚氨酯塑料纸。将三者一起放人平板硫化机的平板长进行热压。热压结束后，将其取出，揭开塑料纸，从模具中取出所制塑料板。
1.4麦子面筋蛋白基塑料板试样的制备
称取18 g谷朊粉置于烧瓶中，加人适量甘汕，用玻璃棒迅速搅拌至蓬松状况，然后密封静置。12h后（该混合物外观由蓬松湿润转变为干燥粘结），将其置于{wn}试样粉碎机中进行粉碎，过60目筛，收集筛下物备用。
将筛下物均匀平铺于模具中，并置于平板硫化机的平板上，选择必然的温度、压力和时间，热压成型。将模具从平板硫化机中取出后，应趁热取出所制塑料板（120mmx 60mmx1．4 mm），置于一表面积足够大且光滑的重物之下，以避免塑料板发生弯曲。用冲片机将所制塑料板（120 mm x 60mmx1．4mm）冲制成哑铃型试样，即GB/T 1040一1992中的Ⅱ型试样。
1.5试样的状况调节
配制达到{zg}限度硝酸镁溶液形成相对湿润程度为50%的情况，然后按GB 2918一82对麦子面筋蛋白基塑料板试样进行状况调节。
1.6拉仲性能标定
本实验中拉伸性能的标定首要依据GB/T 1040一19920将麦子蛋白基塑料板试样置于DD1T 6203微机控制电子{wn}试验机长进行拉伸性能标定。拉仲速度设为30 mm/min,由此可获得材料的拉伸强度和断开伸长率。
2结果与讨论
2.1谷朊粉的基本理化指标
经标定，谷朊粉的基本理化指标见表1。
2.2.1模压温度（T)对麦子面筋蛋白基塑料板拉仲性能的影响
由图l可知，随模压温度升高．除了在140℃后略有下降外，拉伸强度均表现为不断升高，{zd0}值为9.22 ＭPa。分析认为，交联度的提高是麦子面筋蛋白基塑料板拉伸强度不断增大的首要原因：高温下，蛋白质粉逐渐熔融，提高了蛋白质分子在局部规模内的流动性，使它们在滑向彼此的历程中出现不同水平的交联。140`℃时拉仲强度出现{zd0}值、说明面筋蛋白的交联达到了达到{zg}限度状况，此时网络结构最为密致。
而当温度大于140℃时，拉伸强度转而下降，则说明该网络结构因为更多的热动能的输人而趋稳定。
麦子面筋蛋白基塑料板的断开伸长率随模压温度的变化，可依次分为二个阶段：从90℃到130℃，断开伸长率的变化表现为不断下降，该变化趋势与Duq和Shaomin Sun的研究结果保持一致；从130℃到150℃，表现为先升后降，且在140℃时出现{zd0}值（80.82%），与杨宁等的研究结果一致。
随着模压温度的不断升高，麦子面筋蛋白基塑料板的颜色也由青白色逐渐转变为褐色，并且不断加深。Bli，Ghor-pale等在研究热处理对麦子面筋蛋白膜性能的影响时，也发现了类似现象。这可能是因为蛋白质内部发生了美拉德反应：麦子面筋蛋白提供氨基组分，还原糖和由脂肪氧化产生的羰基化合物提供羰基组分，两者在高温下发生反应，并最终生成不溶解的褐色产物类黑素；温度越高，类黑素的产量也越高，致使颜色越来越深。实验中也发现，当温度达到150℃时，所制塑料板的表面开始出现气泡儿。分析认为，可能是由于部分物质在高温下分解产生气体所致。
高温和高压往往有彼此增效的作用。长时间被置于130℃或更高温度的普通情况中时，麦子面筋蛋白一般不会出现熔融状况，如接纳定温定时法标定其水分含量（130℃、40 min）。但在相同的温度下对其施加不太大的压力（如2 ＭPa）就会导致麦子面筋蛋白在较短的时间内熔融，进而促使其塑化
2.2.3模压时间（t)对麦子面筋蛋白基塑料板拉伸性能的影响
如图3所示，随模压时间增加，麦子面筋蛋白基塑料板的拉伸强度略有升高，但总体变化较小；断开伸长率在急速下降之后基本保持不变。当热压时间由6 min增加到9 min时，断开仲长率表现为急速下降，说明麦子面筋蛋白的内部发生了巨大的变化：一方面，可能是热能振动的主体由原子、分子突然扩展到了分子链，造成分子链断开，链长缩短，彼此间牵制增多，减低了链段的活动性；另外一方面，可能是链问／内交联更为无序、紧密，要得链段运动受限，阻碍了链的内旋转，导致构象数目减少。当热压时间从9 min增加到18 min时，断开伸长率基本上保持不变，说明此时麦子面筋蛋白的分子链排列有序，构象恒定，实现了内部结构的{zy}组合，处于稳定状况。
如图4所示，随甘油添加量的增多，拉伸强度急速减小，断开伸长率急速增大。甘油的增塑效果如此显著，可能是因为：一方面，甘油分子比麦子面筋蛋白分子小很多，它们的活动性强，可以为链段运动提供所需要的体积，提高链段的活动性，断开伸长率得以提高；另外一方面，甘油属于极性增塑剂它的极性基团与面筋蛋白高分子的极性基团发生彼此作用，从而破坏了原来高分子之间因极性基彼此吸引而狱成的物理交联点，削弱了分子链之间的彼此作用，导致拉伸强度减低。
2.3{zj0}工艺条件的确定
通过上面的单因素试验，根据模压温度、模压压力、模压时间和甘油添加量对麦子面筋蛋白基塑料板性能的影响，以拉伸强度和断开伸长率为指标，选择正交表L9 (34 ）进行正交试验，确定麦子面筋蛋白基塑料板的{zj0}工艺条件，见表2,表3。
3论断
随模压温度升高（90～150℃），麦子面筋蛋白基塑料板的拉伸强度逐渐增大然后转而下降，断开伸长率先降后升再降，140`D时，两者同时出现{zd0}值；随模压压力增大（2－10 ＭPa），拉伸强度和断开仲长率出现同步同向变化趋势，即先降后升，6 ＭPa时两者同时取得{zd0}值；随模压时间增加(6～18 min），拉伸强度总体变化较小，断开伸长率先是急速下降，从9 min开始，基本保持不变；随甘油添加量的增多（2-9 ml，即谷朊粉质量的11％一50%），拉伸强度明显下降，断开伸长率明显上涨，建议其添加量不宜超过谷朊粉质量的33%。
通过正交试验，获得了麦子面筋蛋白基塑料板的{zj0}合成工艺：以拉伸强度为首要指标时，模压温度为150℃、模压压力为8 ＭPa,模压时间为9 min,甘油添加量为2 ml(谷朊粉质量的11%），验证得拉伸强度和断开伸长率分别为17.96 ＭPa和30%；以断开仲长率为首要指标时，模压温度为140℃、模压压力为6 ＭPa、模压时间为9 min、甘油添加量为4 ml(谷ＦE粉质量的22%），验证得拉伸强度为8 ＭPa,断开伸长率为300％。
