一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜及其製備方法
2023-10-26 03:45:02 1
專利名稱：一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜及其製備方法
技術領域：
本發明屬於食品、藥品包裝技術領域，具體是涉及一種可食性多糖-蛋白複合包 裝膜及其製備方法。
背景技術：
目前，對於調料、速溶飲品的內包裝，商業上大量使用的是合成塑料，雖然這些塑 料有良好的阻隔性和加工性，但是也存在以下問題(1)大部分塑料不易降解或降解周期 長造成白色汙染；(2)塑料加工中的添加劑遷移到食品中，影響食品安全；(3)塑料製造是 以石油為基礎，加劇了目前的石油引起的能源危機。鑑於以上問題，人們急切需要開發一種 更環保、更安全的包裝材料。因此用易降解的可食性包裝膜代替部分合成塑料包裝膜逐漸 成為研究的熱點。可食用膜(Edible Films)是一種利用可以食用的材料(如多糖、蛋白 質、脂肪等)，經混合、加熱、塗布、烘乾等步驟，通過不同分子間相互作用而形成具有多孔網 絡結構的具有可食、保鮮、易降解等功能的包裝薄膜。通過對現有技術資料的檢索發現，在 中國專利[CN101096236A]公開了一種可食用的方便麵輔料包裝袋的製備方法，其特徵是 以普魯蘭多糖為成膜劑，海藻酸鈉和/或羧 甲基纖維素鈉為輔助成膜劑，配成水溶液，經制 膜，熱封制袋，灌裝，滅菌而製得。但是膜的斷裂伸長率較低，導致膜的柔韌性較差。在中國 專利[CN1743379A]公開了一種由大豆分離蛋白和明膠製備得到的可食性包裝膜及其製備 方法和用途，製備的可食性包裝膜主要含有大豆蛋白、明膠以及甘油、交聯劑、鹼性物質等。 該膜充分利用了明膠和大豆分離蛋白的優點，使膜具有一定機械強度又比較廉價，但是專 利數據顯示膜的最大斷裂伸長率不超過5%。在中國專利[CN1288024A]公開了一種明膠或 甲基纖維素可食包裝膜的製備方法，其突出特點是在賦予甲基纖維素可食性包裝膜熱封性 時，是在製備好的一層可食包裝膜上再塗布一層均勻的明膠。但是經過顯微鏡觀察膜的表 面，明膠容易形成膠粒，影響膜的強度和阻隔性。綜上可見，當前可食性膜研究開發中普遍存在以下幾個問題(1)機械強度不足； (2)阻隔性較差。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種能溶於水、機械性能、阻氧性 好的可食性多糖_蛋白複合包裝膜及其製備方法。本發明可食性多糖_蛋白複合包裝膜包含下列組份其配方比例按重量份數計海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 1份、疏水劑0. 1 0. 5 份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；所述疏水劑為蔗糖酯、硬脂酸、軟脂酸、軟脂酸、品秀單甘脂、橄欖油中的一種或幾 種混合物。本發明一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜的製備方法，採用以下工藝步驟其配 方比例按重量份數計
(1)、原料稱取海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 0. 75份、疏水劑0. 1 0. 5份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；(2)、第一混合溶液的製備將海藻酸鈉1 3份和羧甲基纖維素鈉1 2份在溫度為80-120°C的乾燥箱中 乾燥至恆重，然後轉移到攪拌機中幹法混合後加入去離子水40份，在40-70°C的水浴中溶 解(海藻酸鈉羧甲基纖維素鈉的重量比除實施例1為1 1外，其餘實施的該配比均為 3 1)，配製成第一混合溶液；攪拌轉速190 210r/min;(3)、第二混合溶液的製備將明膠0. 5 0. 75份加入去離子水10份中，在室溫下溶脹28 32分鐘，配製成 明膠溶液，然後進行乳化，乳化時間4min，轉速lOOOOr/min，乳化後加入第一混合溶液並混 勻，即製得第二混合溶液；(4)、總混合溶液的製備(a)疏水劑溶液的製備將疏水劑0. 1 0. 5份，加入去離子水10份中，疏水劑 溶解於去離子水中，經高速剪切乳化後過濾製得疏水劑溶液，乳化時間4min，轉速IOOOOr/ min，用濾紙常壓過濾製得疏水劑溶液；(b)阻氧劑乳清蛋白溶液的製備將乳清蛋白0. 1 0.5份加入75-90°C的去離子 水10份中溶解30min，製得乳清蛋白溶液；(c)增塑劑甘油溶液的製備將甘油1 3份加入去離子水10份中，使甘油溶解 混勻在去離子水中製得增塑劑甘油溶液；將配製成的疏水劑溶液、阻氧劑乳清蛋白溶液、增塑劑甘油溶液加入第二混合溶 液中，充分攪拌1-5小時，即製得總混合溶液；(5)、微波交聯將上述製得的總混合溶液進行微波交聯處理；所述微波交聯處理功率為 200-400W，微波交聯處理時間為l-3min ；(6)、塗布成膜將微波交聯處理好的溶液在壓力為0. 1-0. 4Mpa，溫度為25_60°C的條件下真空脫 泡後，倒在乾燥潔淨的玻璃板上，用塗布輥塗布成膜，然後置於溫度為50-100°C的真空乾燥 箱中乾燥3-6小時，即可得到可食性多糖-蛋白質複合膜。所述步驟(6)中的玻璃板上預先快速塗布動植物油做脫模劑(動物油如豬油，植 物油如花生油，油的溫度是常溫)；所述可食性多糖_蛋白複合包裝膜的厚度70um。本發明與現有技術相比，有益效果是本發明制的可食用多糖-蛋白質複合膜能 克服單膜機械性能不足的缺點，以乳清蛋白代替常用的阻氧劑，給可食膜附加了營養性，並 且膜在水中可溶解，方便消費者使用的同時又降低了廢棄物汙染，疏水劑的加入提高了膜 的阻水蒸氣性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美觀。根據測試結果表明1本可食用多糖_蛋白質複合膜外觀為無色透明薄膜；2明膠的加入形成的膠粒貫穿與海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的三維網狀結構當中，提高可食用多糖-蛋白質複合膜的抗拉強度與斷裂伸長率的同時，使膜具有優異的機械性能和柔韌性。該可食用多糖-蛋白複合膜的表面光滑均勻，不存在任何的裂隙和小孔， 其截面有蜂窩狀均勻結構，規整和密集，沒有明顯的相分離現象；其掃描電鏡圖見附圖1、 附圖2。在20(T400nm範圍內對該可食用多糖-蛋白複合膜的紫外光吸收進行測試，發現該 膜在215nm處出現最大吸收峰，在203nm處和235nm處出現肩峰(見附圖3示)。說明該可 食用多糖_蛋白複合膜是一種新型防紫外的可食性包裝膜材料。
3測試表明該可食用多糖-蛋白複合膜的抗張強度和斷裂伸長率分別在 55MPa-80MPa 和 32% -50%之間。4試驗表明少量疏水劑的加入明顯的改善了膜的阻隔性能(見附圖4示)；添加 乳清蛋白能降低膜的透氧性(見附圖5示)
圖1為本發明可食用多糖-蛋白複合包裝膜的表面掃描電鏡圖。圖2為本發明可食用多糖_蛋白複合包裝膜的截面掃描電鏡圖。圖3為單一膜和多元共混膜的紫外吸收曲線圖。圖4為本發明採用不同疏水劑時膜的水蒸氣透過率示意圖。圖5為本發明採用不同乳清蛋白添加量時膜的氧氣透過率示意圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明做進一步說明。本發明中，攪拌操作採用 上海標本模型廠製造的JB200-S數字顯示轉速電動攪拌機；均質乳化操作採用上海標本 模型廠製造的FJ-200高速分散均質機；反應溫度通過江蘇省金壇市榮華儀器製造有限 公司製造的YJ501超級恆溫水浴鍋控制；微波交聯操作採用南京傑全微波設備有限公司 製造的N幾07-3型實驗專用微波爐；包裝膜性能測試採用慶聲科技股份有限公司製造的 THS-A0C-100AS恆溫恆溼試驗機；塗布成膜操作採用上海現代環境工程技術有限公司製造 的AFA-II自動塗膜器；紫外吸收測定採用尤尼柯(上海)儀器有限公司UV-2800(A)型紫 外可見光分光光度計。實施例1本發明一種可食性多糖_蛋白複合包裝膜的製備方法，採用以下工藝步驟(1)分別將3克海藻酸鈉和3克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的乾燥箱中 乾燥至恆重後分別稱取1. 875克海藻酸鈉、1. 875克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 75克明膠、 0. 3克蔗糖酯、0. 1克乳清蛋白和2. 25克甘油；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉移到攪拌機中幹法混合後加入40毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻，攪拌轉速190 210r/ min，製得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質機均質乳化3分鐘，均質時間4min，轉速lOOOOr/min，然後緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶於10毫升50°C的去離子水中，用高速均質機均質3分鐘， 均質時間4min，轉速lOOOOr/min，經過濾(用濾紙常壓過濾)後，將其加入上述第二混合溶液中； (5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 並經過濾(用濾紙常壓過濾)後將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將稱取的甘油中加入去離子水10毫升，充分攪拌60分鐘左右後，將其加入上 述第二混合溶液中；(7)將上述添加了明膠、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分攪拌1-5小 時，即製得總混合溶液；(8)將上述製得的總混合溶液在微波功率200W的條件下微波交聯1分鐘後，再將 交聯完畢的總混合溶液在壓力為0. IMpa、溫度為30°C的條件下真空脫泡，脫泡後的溶液用 塗布輥塗布在乾燥潔淨的玻璃板上(先將玻璃板上預先快速塗布動植物油做脫模劑動物 油如豬油，植物油如花生油，油的溫度是常溫)，置於50°C的真空乾燥箱中乾燥8小時，製得 多糖_蛋白複合包裝膜，所述可食性多糖_蛋白複合包裝膜的厚度70um。試驗測試其抗張 強度在20 5IMPa、斷裂伸長率在24 50%，溶解時間在125 210s之間。因此，上述製得的可食膜具有較好的機械性能和水溶性。實施例2本發明一種可食性多糖_蛋白複合包裝膜的製備方法，採用以下工藝步驟(1)分別將5克海藻酸鈉和2克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的乾燥箱中幹 燥至恆重後分別稱取3克海藻酸鈉、1克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 5克明膠、0. 5克蔗糖 酯、0.3克乳清蛋白和3克甘油；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉移到攪拌機中幹法混合後加入40毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻，攪拌轉速190 210r/ min，製得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質機均質乳化3分鐘，均質時間4min，轉速lOOOOr/min，然後緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶於10毫升50°C的去離子水中，用高速均質機均質3分鐘， 均質時間4min，轉速lOOOOr/min，經過濾(用濾紙常壓過濾)後，將其加入上述第二混合溶 液中；(5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 並經過濾(用濾紙常壓過濾)後將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將稱取的甘油中加入去離子水10毫升，充分攪拌60分鐘左右後，將其加入上 述第二混合溶液中；(7)將上述添加了明膠、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分攪拌1-5小 時，即製得總混合溶液；(8)將上述製得的總混合溶液在微波功率300W的條件下微波交聯2分鐘後，再將 交聯完畢的總混合溶液在壓力為0. 2Mpa、溫度為40°C的條件下真空脫泡，脫泡後的溶液用 塗布輥塗布在乾燥潔淨的玻璃板上，置於60°C的真空乾燥箱中乾燥8小時，製得多糖-蛋白 複合包裝膜。值得注意的是合適的微波處理時間對於改善膜的機械性能至關主要，經過微波交聯處理的包裝膜可以用於一些對機械性能要求較高的商品。實施例3 本發明一種可食性多糖_蛋白複合包裝膜的製備方法，採用以下工藝步驟(1)分別將5克海藻酸鈉和2克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的乾燥箱中幹 燥至恆重後分別稱取3克海藻酸鈉、1克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 5克明膠、0. 1克蔗糖 酯、0.5克乳清蛋白；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉移到攪拌機中幹法混合後加入50毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻攪拌轉速190 210r/ min，製得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質機均質乳化3分鐘，均質時間4min，轉速lOOOOr/min，然後緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶於10毫升50°C的去離子水中，用高速均質機均質3分鐘， 均質時間4min，轉速lOOOOr/min，經過濾(用濾紙常壓過濾)後，將其加入上述第二混合溶 液中；(5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 並經過濾(用濾紙常壓過濾)後將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將上述添加了明膠、蔗糖酯和乳清蛋白的第二混合溶液充分攪拌1-5小時，即 製得總混合溶液；(7)將上述製得的總混合溶液在微波功率400W的條件下微波交聯3分鐘後，再將 交聯完畢的總混合溶液在壓力為0. 4Mpa、溫度為45°C的條件下真空脫泡，脫泡後的溶液用 塗布輥塗布在乾燥潔淨的玻璃板上，置於70°C的真空乾燥箱中乾燥8小時，製得多糖-蛋白 複合包裝膜。本發明將主要成膜物質複合方法和微波處理相結合，採用海藻酸鈉、羧甲基纖維 素鈉、明膠為主要成膜物質，充分利用了多糖和蛋白質的優點海藻酸鈉有良好的成膜性， 成膜比較光亮，揭膜容易；羧甲基纖維素鈉所成的膜的機械強度好，添加明膠並對成膜液進 行均質乳化處理以增加膜的阻隔性和表面平整性。同時採用微波對成膜液處理，提高了膜 的抗拉強度和斷裂伸長率，減少了增塑劑用量過多所帶來的負面效應。這種綜合性能好的可食性包裝膜可以作為食品內包裝或塑料、紙張等包材的內塗 層，如衝調飲品的內包裝、糖果紙的內塗層等，給消費者提供方便性的同時又減少了包裝廢 棄物，也為食品的包裝提供了一種新的、安全有效的包裝形式。
權利要求
一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜，其特徵是包含下列組份其配方比例按重量份數計海藻酸鈉1～3份、羧甲基纖維素鈉1～2份、明膠0.5～1份、疏水劑0.1～0.5份、阻氧劑乳清蛋白0.1～0.5份、增塑劑甘油1～3份、去離子水80份；其以海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、明膠為主要成膜材料，以疏水劑、阻氧劑乳清蛋白、增塑劑甘油為輔助成分，配製成總混合溶液，經微波交聯和塗布成膜製得。
2.一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜的製備方法，其特徵是採用以下工藝步驟其配 方比例按重量份數計(1)、原料稱取海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 0. 75份、疏水劑0. 1 0. 5 份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；(2)、第一混合溶液的製備將海藻酸鈉1 3份和羧甲基纖維素鈉1 2份在溫度為80-120°C的乾燥箱中乾燥至 恆重，然後轉移到攪拌機中幹法混合後加入去離子水40份，在40-70°C的水浴中溶解，配製 成第一混合溶液；攪拌轉速190 210r/min ；(3)、第二混合溶液的製備將明膠0. 5 0. 75份加入去離子水10份中，在室溫下溶脹28 32分鐘，配製成明膠 溶液，然後進行乳化，乳化時間4min，轉速lOOOOr/min，乳化後加入第一混合溶液並混勻， 即製得第二混合溶液；(4)、總混合溶液的製備(a)、疏水劑溶液的製備將疏水劑0.1 0.5份，加入去離子水10份中，疏水劑溶解於 去離子水中，經高速剪切乳化後過濾製得疏水劑溶液，乳化時間4min，轉速lOOOOr/min，用 濾紙常壓過濾製得疏水劑溶液；(b)、阻氧劑乳清蛋白溶液的製備將乳清蛋白0.1 0.5份加入75-90°C的去離子水 10份中溶解30min，製得乳清蛋白溶液；(c)、增塑劑甘油溶液的製備將甘油1 3份加入去離子水10份中，使甘油溶解混勻 在去離子水中製得增塑劑甘油溶液；將配製成的疏水劑溶液、阻氧劑乳清蛋白溶液、增塑劑甘油溶液加入第二混合溶液中， 充分攪拌1-5小時，即製得總混合溶液；(5)、微波交聯將上述製得的總混合溶液進行微波交聯處理；所述微波交聯處理功率為200-400W，微 波交聯處理時間為l-3min ；(6)塗布成膜將微波交聯處理好的溶液在壓力為0. 1-0. 4Mpa，溫度為25-60°C的條件下真空脫泡 後，倒在乾燥潔淨的玻璃板上，用塗布輥塗布成膜，然後置於溫度為50-100°C的真空乾燥箱 中乾燥3-6小時，即可得到可食性多糖-蛋白質複合膜。
3.根據權利要求2所述的可食性多糖_蛋白複合包裝膜的製備方法，其特徵在於所述 可食性多糖_蛋白複合包裝膜的厚度70um。
4.根據權利要求2所述的可食性多糖_蛋白複合包裝膜的製備方法，其特徵在於所述疏水劑為蔗糖酯、硬脂酸、軟脂酸、軟脂酸、品秀單甘脂、橄欖油中的一種或幾種混合物 。
全文摘要
本發明涉及一種可食性多糖-蛋白複合包裝膜及其製備方法，其以海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、明膠為主要成膜材料，以疏水劑、阻氧劑乳清蛋白、增塑劑甘油為輔助成分，配製成總混合溶液，經微波交聯和塗布成膜製得可食性多糖-蛋白複合包裝膜。本發明克服單膜機械性能不足的缺點，以乳清蛋白代替常用的阻氧劑，附加了營養性，並且膜在水中溶解，方便消費者使用的同時降低了廢棄物汙染，疏水劑的加入提高了可食性包裝膜的阻水蒸氣性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美觀。
文檔編號C08L89/00GK101811596SQ200910183338
公開日2010年8月25日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者盧立新, 李慧, 王利強 申請人:江南大學