一種二氧化鈦－大豆分離蛋白複合納米抗菌膜及製備方法
2023-05-31 18:30:51
專利名稱：一種二氧化鈦－大豆分離蛋白複合納米抗菌膜及製備方法
技術領域：
本發明屬於食品包裝材料工藝技術領域，更具體涉及一種二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜及其製備方法。
背景技術：
在各種包裝材料中，塑料以其優越的性能及較低的成本廣泛地用於食品包裝，但是塑料包裝性質穩定，使用後遺棄在環境中不易分解腐爛，長期存留，易引起環境汙染。目前人工合成膜的應用正受到來自安全和環保方面的挑戰，可食性包裝膜因具有更高的安全性和環保性而成為研究的趨勢。從蛋白質、多糖和脂質等生物大分子中開發可食的塗層和薄膜已經成為國內外科研工作者研究的熱點。大豆蛋白分子中存在大量的氫鍵、疏水鍵、離子鍵等作用，大豆分離蛋白(SPI)是一種經鹼溶酸沉法提取得到的高營養物質，蛋白質含量達92%以上，使得大豆蛋白具有良好的成膜性能。以大豆蛋白粉為基質，添加甘油、山梨醇等作為增塑劑，可製成具有良好強度、彈性和防潮性等特點的可食性膜或塗層，可以保持水分，阻止氧氣滲入，還能保持脂肪類食品的原味。隨著食品科技的發展和消費者對食品高質量的要求，食品包裝正朝著活性食品包裝的方向發展。其中抑菌食品包裝是應用最為廣泛的活性食品包裝之一。雖然食品在加工過程中就已經過滅菌處理，食品在儲運或開封後仍然容易被微生物汙染。抑菌食品包裝可抑制食品表面的微生物汙染，提高食品的安全性，並延長其貨架期，在今後的食品包裝市場中必將具有廣闊的應用前景。
發明內容
本發明的目的在於提供一種二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜及其製備方法，方法簡便、易於操作，該方法在複合膜中添加二氧化鈦，改善了膜的性能並使其具有抑菌性，從而延長了食品的貨架期。本發明採取的技術方案如下
本發明的一種二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜，其原料組成中包括大豆分離蛋白和納米二氧化鈦。所述複合納米抗菌膜的原料按重量百分數包括納米二氧化鈦0. 3-2. 0%，大豆分離蛋白2-4%，甘油1. 0-4. 0%，餘量為水。所述納米二氧化鈦加入前先以納米級形式分散於蒸餾水中製成二氧化鈦溶液。本發明還提供了一種二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜的製備方法，包括以下步驟
(1)蛋白液的製備甘油和水在攪拌的狀態下逐漸加入大豆分離蛋白，攪拌混勻；
(2)複合納米抗菌膜的製備調節pH值為9-11，再恆溫水浴70°C-80°C加熱 20-30min，冷卻至室溫，然後加入二氧化鈦溶液攪拌l_2h，過濾、脫氣、成膜。
本發明在原料中添加納米二氧化鈦，降低了複合膜的透水性、透氣性和透光率，使複合膜水分遷移量少，膜防腐效果好；能更好地達到食品包裝保護的作用；也能延緩食品的氧化變質，從而起到抗氧化的作用。二氧化鈦是一種增白劑，對人體無害，添加二氧化鈦到蛋白溶液中，製備出的膜會使得食品保持原有的營養價值、風味和色澤，並能抑制微生物的生長，從而具有更長的保質期。同時，還實現了光催化劑和蛋白質的複合利用。本發明的顯著優點
本發明通過添加光催化劑二氧化鈦製備以大豆分離蛋白為原材料的食品包裝膜，在外界光源的作用下光催化劑二氧化鈦發生催化反應而達到殺菌的效果。以食品微生物分析中的常見汙染菌如大腸桿菌、沙門氏菌及金黃色葡萄球菌等為研究對象，考察複合膜對有害生物的處理效果，開發出在一種既具有良好物理性能又具有抑菌性能的複合膜，這能夠提供一種新的食品包裝膜，更好的滿足食品的需要。本發明採用的二氧化鈦為原料之一，二氧化鈦(鈦白粉)是一種惰性、無毒、成本低的無機成分，熱穩定性與耐熱性好；自身為白色，且高溫不變色、不分解；並且有即效性好、 抗菌能力強、抗菌譜廣、抗菌效果持久等優點。其潛在活性是在近紫外區相對較低波長照射下，光催化活性能夠抑制大多數的微生物。當二氧化鈦加入聚合物基質中如包裝材料，它會對包裝的食品提供氣味、色澤和防變質的保護。本發明製備方法簡單易行，製備得到的複合膜與普通的蛋白膜(S卩原料中僅含大豆分離蛋白和甘油，不含有二氧化鈦)相比，複合膜具有較低的透水性、透氣性與透光率以及更好的抑菌性，實現了利用包裝膜就能對食品中的常見微生物產生抑菌作用。透水性、 透氣性和透光率的結果如表1所示，抑菌性的結果如
圖1所示。從圖1可以看出，複合膜具有抑菌性能。隨著二氧化鈦含量的添加，複合膜的抑菌性增強，當達到2. 0g/150ml成膜溶液時，複合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性最強，其抑菌率分別從52. 73 %和 60. 32 % 達到 71. 23 %，83. 17 %。透水性在恆溫恆溼箱中平衡2天後，測膜的水蒸氣透過係數，持續一周，計算可得複合膜的透水性是3. 745(gmm/ m2d kpa);而對照組的水蒸氣透過係數透過係數是6. 197 (gmm/ m2d kpa)D透氣性在恆溫恆溼箱中平衡2天後，測膜的透氣性，可得複合膜的透O2性和透 CO2性分別是0. 119和11. 82 (mg/ (cm2 d));而對照組的透O2性和透CO2性分別是0. 239和 20. 24 (mg/(cm2 d))。透光率在恆溫恆溼箱中平衡2天後，使用分光光度計測得複合膜的透光率為 65. 43% ；而對照組的透光率為79. 77%。抑菌性採用菌落計數法考察膜的抑菌性，結果表明複合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性分別是71. 01%和88. 49% ；對照組並沒有抑菌性能。表1對照組與實驗組膜各項物理指標的比較
權利要求
1.一種二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜，其特徵在於所述複合納米抗菌膜的原料組成中包括大豆分離蛋白和納米二氧化鈦。
2.根據權利要求1所述的二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜，其特徵在於， 所述複合納米抗菌膜的原料按重量百分數包括納米二氧化鈦0. 3-2. 0%，大豆分離蛋白 2-4%，甘油1. 0-4. 0%，餘量為水。
3.根據權利要求1、2或3所述的二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜，其特徵在於所述納米二氧化鈦加入前先以納米級形式分散於蒸餾水中製成二氧化鈦溶液。
4.一種如權利要求3所述的二氧化鈦一大豆分離蛋白複合納米抗菌膜的製備方法，其特徵在於所述製備方法包括以下步驟(1)蛋白液的製備甘油和水在攪拌的狀態下逐漸加入大豆分離蛋白，攪拌混勻；(2)複合納米抗菌膜的製備調節pH值為9-11，再恆溫水浴70°C-80°C加熱 20-30min，冷卻至室溫，然後加入二氧化鈦溶液攪拌l_2h，過濾、脫氣、成膜。
全文摘要
本發明提供了一種二氧化鈦－大豆分離蛋白複合納米抗菌膜及其製備方法，所述複合膜的原料組成中包括納米二氧化鈦。本發明實現了對食品中常見微生物的抑菌作用。本發明在原料中添加二氧化鈦，降低了膜的透水性、透氣性和透光率，使複合膜水分遷移量少，膜防腐效果好；能更好地達到食品包裝保護的作用；也能延緩食品的氧化變質，從而起到抗氧化的作用。同時，還實現了光催化劑二氧化鈦和蛋白質的複合利用。本發明製作的複合膜具有較好的物理性能和抑菌性，具有顯著的經濟效益和社會效益。
文檔編號C08K13/02GK102504549SQ201110294539
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者吳佳, 孟春, 李旦振, 汪少芸, 祝貝貝 申請人:福州大學