一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法
2023-06-23 09:31:46 1
專利名稱：一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種利用天然物質製作的食品保鮮膜，特別涉及一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法。
背景技術：
目前的食品用保鮮膜的成膜材料分為聚乙烯保鮮膜、澱粉類保鮮膜、蛋白類保鮮膜、脂質類保鮮膜，以及複合膜類保鮮膜，其中蛋白類如小麥筋、明膠，脂質類包括臘類、乙酞單甘脂等，複合膜類一般由以上2-3種成膜材料複合而成。其中聚乙烯類的保鮮膜使用量最大，但不易降解，而其它保鮮膜成本非常高，難以推廣使用。
細菌纖維素是一種由微生物合成的超微純纖維素，由毗喃葡萄糖單體以β-1，4糖苷鍵連接而成的直鏈多糖，相鄰的毗喃葡萄糖的6個碳原子不在一個平面上，而是呈穩定的椅式立體結構，幾個鄰近的β-1，4葡聚糖鏈在分子內或分子間氫鍵的作用下形成不溶於水的高分子聚合物。作為一種天然的生物高聚物，細菌纖維素具有生物活性、生物可降解性及生物適應性，還具有獨特的物理、化學、機械性能，例如高純度、高結晶度、超細納米纖維網絡、不溶於水和有機溶劑，高的抗張性和彈性模量等，已成為近年來開發利用的熱點。細菌纖維素已被應用於多種膜的製作，如質子交換膜，凝膠面膜，人工硬腦膜，滲透汽化膜，溼膜等，但尚未被應用於食品保鮮領域。利用細菌纖維素製作食品保鮮膜具有許多獨特的優越性能，如較高的機械強度和熱封強度，生物可降解性好，無毒無汙染，纖維純度高，以及阻氣阻油性能等，細菌纖維素的上述特點及其應用，使得其在製作食品保鮮膜方面具有很大的應用前景。
發明內容
本發明的目的在克服現有技術存在的問題，提供一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法。
實現上述目的技術方案是 一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法，是由以下過程和步驟組成 (1)細菌纖維素的製備 ①木醋桿菌(Acetobacter xylinum)的分離鑑定將醋醅稀釋100倍後接種於50mL富集培養基中，富集培養基中各組分佔富集培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸鈉0.2％；CaCO3 1％；用乙酸調節pH至5.0；121℃下滅菌30分鐘後，加入2％乙醇和0.5％制黴菌素；28℃溫度下培養5天，液面長有乳白色膠質菌膜者為陽性。揭去富集培養基表面的凝膠膜，將此膜仔細貼在第一塊分離培養基平板上；所述的分離培養基中各組分佔分離培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；檸檬酸0.2％；瓊脂2％；pH5.8；121℃滅菌30分鐘；再取出膜貼在第二塊平板上，如此再重複6次，即每張膜平均貼8塊平板。平板置28℃培養48小時後挑取單個菌落接入斜面，再經連續三次劃線分離得到木醋桿菌菌種； ②細菌纖維素的製備 從上述的步驟①斜面挑取篩選到的木醋桿菌單菌落接種於50mL發酵培養基中，所述的發酵培養基中各組分用量佔發酵培養基用量的百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；檸檬酸0.2％；pH5.8；於121℃滅菌30分鐘，28℃靜置培養5天後，在液面生成細菌纖維素膜。將膜取出，用蒸餾水反覆衝洗，除去膜表面培養基及雜質。再將膜浸泡於0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌體和殘留培養基，膜呈乳白色半透明。然後用蒸餾水和0.5％的乙酸反覆衝洗至中性。80℃乾燥至恆重，即得細菌纖維素； (2)細菌纖維素的改性處理 將上述步驟(1)得到的細菌纖維素在20～40℃條件下用醋酸溶脹1～2小時後，與醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的濃硫酸催化劑作用下，於常壓下進行酯化反應，生成醋酸細菌纖維素，其中，細菌纖維素與醋酸酐的投料質量份比為1:6～1:8，醋酸酐與醋酸的質量份比為1:3～1:4，上述的濃硫酸催化劑用量為細菌纖維素用量的0.6～0.8％，反應溫度60～80℃，時間為2～3小時，製得黃色醋酸細菌纖維素溶膠；然後加水使醋酸細菌纖維素沉澱出來，再加入5％的重量百分含量的過氧化氫進行漂白，經過濾，於60～80℃乾燥1～2小時，製得改性細菌纖維素。
(3)細菌纖維素食品保鮮膜的製作 細菌纖維素食品保鮮膜的原料重量份組成為由上述步驟(2)得到的改性細菌纖維素40～60，甘油10～20，硬脂酸-軟脂酸20～40，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為11，50～60℃的熱無水乙醇5～10；用少量的前述的熱無水乙醇分別將改性後的細菌纖維素、甘油及硬脂酸-軟脂酸溶解製成均勻的溶液，再將前述的三種溶液分別加到容器中，再加入剩餘的熱無水乙醇並混合均勻，再經真空下脫氣後，重複塗膜3次，於50～60℃下乾燥1～2小時後，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
上述得到的醋酸桿菌，肉眼觀察菌落呈灰白色，能形成皮革狀菌膜，顯微鏡觀察菌種呈杆狀，生理生化指標檢測結果如下表所示
通過以上表觀特徵及檢測結果，鑑定該菌株為木醋桿菌，參照《伯傑氏細菌鑑定手冊》(第八版)。
本發明與現有技術相比具有以下明顯的效果和顯著的進步 1、本發明利用細菌纖維素經改性製作食品保鮮膜，為細菌纖維素的應用提供了新的思路和途徑。
2、目前社會上廣泛使用的還是聚乙烯類的保鮮膜，白色汙染嚴重。本發明提供的是一種易於被環境降解的保鮮膜，避免了白色汙染。
3、與其它類保鮮膜，如澱粉類、蛋白類保鮮膜相比，細菌纖維素保鮮膜所使用的原料是由木醋桿菌所產生的纖維素，不需要消耗目前國家在工業生產中嚴控的糧食作物及林業資源，生產過程不會產生大量有毒有害物質。
4、該保鮮膜無毒無害，可以與被保鮮的食品一起食用。
5、本發明製備的保鮮膜，具有對油脂的抗透過性。
6、該保鮮膜彈性好，抗張性好，使用方便，實用性能好。
具體實施例方式 實施例1 細菌纖維素的製備 (1)木醋桿菌(Acetobacter xylinum)的培養分離將醋醅稀釋100倍後接種於50mL富集培養基中，富集培養基中各組分佔富集培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸鈉0.2％；CaCO3 1％；用乙酸調節pH至5.0；121℃下滅菌30分鐘後，加入2％乙醇和0.5％制黴菌素，再於28℃溫度下培養5天，液面長有乳白色膠質菌膜者為陽性。揭去富集培養基表面的凝膠膜，將此膜仔細貼在第一塊分離培養基平板上；所述的分離培養基中各組分佔分離培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O0.025％；檸檬酸0.2％；瓊脂2％；pH5.8；121℃滅菌30分鐘；再取出膜貼在第二塊平板，如此再重複6次，即每張膜平均貼8塊平板。平板置28℃培養48小時後挑取單個菌落接入斜面，再經連續三次劃線分離即得到純菌種。
(2)細菌纖維素的製備上述步驟(1)從斜面挑取篩選到的木醋桿菌單菌落接種於50mL發酵培養基中，所述的發酵培養基中各組分用量佔發酵培養基用量的百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；檸檬酸0.2％；pH5.8；於121℃滅菌30分鐘；28℃靜置培養5天後，在液面生成細菌纖維素膜。將膜取出，用蒸餾水反覆衝洗，除去膜表面培養基及雜質。再將膜浸泡於0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌體和殘留培養基，膜呈乳白色半透明。然後用蒸餾水和0.5％的乙酸反覆衝洗至中性。80℃乾燥至恆重，即得到細菌纖維素。
實施例2: (1)細菌纖維素的改性處理 將實施例1製得的細菌纖維素在20℃條件下用醋酸溶脹2小時後，與醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的濃硫酸催化劑作用下，於常壓下進行酯化反應，生成醋酸細菌纖維素，其中，細菌纖維素與醋酸酐的投料質量份比為1:6，醋酸酐與醋酸的質量份比為1:3，所述的濃硫酸催化劑用量為細菌纖維素質量的0.6％，反應溫度60℃，時間為2小時，製得黃色醋酸細菌纖維素溶膠；然後加水使醋酸細菌纖維素沉澱出來，再加入5％的重量百分含量的氧化氫進行漂白，經過濾，於60℃乾燥2小時，製得改性細菌纖維素。
(2)細菌纖維素食品保鮮膜的製作 細菌纖維素食品保鮮膜的原料重量份組成為由上述步驟(1)得到的改性細菌纖維素40，甘油15，硬脂酸-軟脂酸40，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為11，60℃的熱無水乙醇5；用前述的少量的熱無水乙醇分別將改性後的細菌纖維素、甘油及硬脂酸-軟脂酸溶解製成均勻的溶液，然後分別將前述的三種溶液放到容器中，再加入剩餘的熱乙醇並混合均勻，再經真空下脫氣後，重複塗膜3次，於50℃下乾燥2小時後，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
實施例3: (1)細菌纖維素的改性處理 將實施例1製得細菌纖維素在40℃條件下用醋酸溶脹1小時後，與醋酸酐和醋酸，在重量98％的濃硫酸催化劑作用下，於常壓溫度下進行酯化反應，生成醋酸細菌纖維素，其中，細菌纖維素與醋酸酐的投料質量份比為1:7，醋酸酐與醋酸的質量份比為2:7，所述的濃硫酸催化劑用量為細菌纖維素質量的0.7％，反應溫度70℃，時間為2.5小時，製得黃色醋酸細菌纖維素溶膠；然後加水使醋酸細菌纖維素沉澱出來，再加入5％的重量百分含量的過氧化氫進行漂白，經過濾，於70℃乾燥1.5小時，製得改性細菌纖維素。
(2)細菌纖維素食品保鮮膜的製作 細菌纖維素食品保鮮膜的原料重量份組成為由上述的步驟(1)得到的改性細菌纖維素60，甘油10，硬脂酸-軟脂酸20，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為11，55℃熱的無水乙醇10；用少量的前述的熱無水乙醇分別將改性後的細菌纖維素、甘油及硬脂酸-軟脂酸溶解製成均勻的溶液，然後分別將前述的三種溶液放到容器中，再加入剩餘的熱無水乙醇並混合均勻，再經真空下脫氣後，重複塗膜3次，於60℃下乾燥1小時後，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
實施例4: (1)細菌纖維素的改性處理 將實施例1製得的細菌纖維素在30℃條件下用醋酸溶脹1.5小時後，與醋酸酐和醋酸，在重量98％的濃硫酸催化劑作用下，於常壓下進行酯化反應，生成醋酸細菌纖維素，其中，細菌纖維素與醋酸酐的投料質量份比為1:8，醋酸酐與醋酸的質量份比為1:4，所述的催化劑用量為細菌纖維素質量的0.8％，反應溫度80℃，時間為3.0小時，製得黃色醋酸細菌纖維素溶膠；然後加水使醋酸細菌纖維素沉澱出來，再加入5％重量百分含量的過氧化氫進行漂白，經過濾，於80℃乾燥1小時，製得改性細菌纖維素。
(2)細菌纖維素食品保鮮膜的製作 細菌纖維素食品保鮮膜的原料重量份組成為由上述步驟(1)得到的改性細菌纖維素45，甘油20，硬脂酸-軟脂酸30，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為11，50℃熱乙醇5；用前述的少量的無水乙醇分別將改性後的細菌纖維素、甘油及硬脂酸-軟脂酸溶解製成均勻的溶液，然後分別將前述的三種溶液放到容器中，再加入剩餘的熱無水乙醇並混合均勻，再經真空下脫氣後，重複塗膜3次，於55℃下乾燥1.5小時後，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
權利要求
1.一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法，是由以下過程和步驟組成
(1)細菌纖維素的製備
A.木醋桿菌(Acetobacter xylinum)的分離鑑定將醋醅稀釋100倍後接種於50mL富集培養基中，富集培養基中各組分佔富集培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸鈉0.2％；CaCO31％；用乙酸調節pH至5.0；121℃下滅菌30分鐘後，加入2％乙醇和0.5％制黴菌素；28℃溫度下培養5天，液面長有乳白色膠質菌膜者為陽性。揭去富集培養基表面的凝膠膜，將此膜仔細貼在第一塊分離培養基平板上；所述的分離培養基中各組分佔分離培養基用量百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O0.2％；KH2PO40.1％；MgSO4·7H2O0.025％；檸檬酸0.2％；瓊脂2％；pH5.8；121℃滅菌30分鐘；再取出膜貼在第二塊平板上，如此再重複6次，平板置28℃培養48小時後挑取單個菌落接入斜面，再經連續三次劃線分離得到木醋桿菌菌種；
B.細菌纖維素的製備從上述步驟A斜面挑取篩選到的木醋桿菌單菌落接種於50mL發酵培養基中，所述的發酵培養基中各組分用量佔發酵培養基用量的百分比分別為葡萄糖5％；蛋白腖0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O0.2％；KH2PO40.1％；MgSO4·7H2O0.025％；檸檬酸0.2％；pH5.8；於121℃滅菌30分鐘，28℃靜置培養5天後，在液面生成細菌纖維素膜。將膜取出，用蒸餾水反覆衝洗，除去膜表面培養基及雜質。再將膜浸泡於0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌體和殘留培養基，膜呈乳白色半透明。然後用蒸餾水和0.5％的乙酸反覆衝洗至中性。80℃乾燥至恆重，即得細菌纖維素；
(2)細菌纖維素的改性處理
將上述步驟(1)得到的細菌纖維素在20～40℃條件下用醋酸溶脹1～2小時後，與醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的濃硫酸催化劑作用下，於常壓下進行酯化反應，生成醋酸細菌纖維素，其中，細菌纖維素與醋酸酐的投料質量份比為1:6～1:8，醋酸酐與醋酸的質量份比為1:3～1:4，上述的濃硫酸催化劑用量為細菌纖維素用量的0.6～0.8％，反應溫度60～80℃，時間為2～3小時，製得黃色醋酸細菌纖維素溶膠；然後加水使醋酸細菌纖維素沉澱出來，再加入5％的重量百分含量的過氧化氫進行漂白，經過濾，於60～80℃乾燥1～2小時，製得改性細菌纖維素。
(3)細菌纖維素食品保鮮膜的製作
細菌纖維素食品保鮮膜的原料重量份組成為由上述步驟(2)得到的改性細菌纖維素40～60，甘油10～20，硬脂酸-軟脂酸20～40，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為11，50～60℃的熱無水乙醇5～10；用少量的前述的熱無水乙醇分別將改性後的細菌纖維素、甘油及硬脂酸-軟脂酸溶解製成均勻的溶液，再將前述的三種溶液分別加到容器中，再加入剩餘的熱無水乙醇並混合均勻，再經真空下脫氣後，重複塗膜3次，於50～60℃下乾燥1～2小時後，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
全文摘要
一種細菌纖維素食品保鮮膜的製備方法，以細菌纖維素與醋酸酐質量份比為1∶6～1∶8，醋酸酐與醋酸的質量份比為1∶3～1∶4，98％的濃硫酸催化劑用量為細菌纖維素用量的0.6～0.8％，製成醋酸細菌纖維素經後處理得到改性細菌纖維素。按質量份比，改性細菌纖維素40～60，甘油10～20，硬脂酸-軟脂酸20～40，其中硬脂酸與軟脂酸的質量份比為1∶1，50～60℃的熱無水乙醇5～10；用少量前述的熱無水乙醇分別將上述的三種原料溶解製成均勻的溶液，再分別將這三種溶液放到容器中，再加入剩餘的無水乙醇並混勻，經真空下脫氣後，重複塗膜3次，經乾燥，揭膜得到細菌纖維素食品保鮮膜。
文檔編號C12R1/02GK101372536SQ200810051298
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者於大禹, 楠 喬, 張金榜, 關曉輝, 靜 張, 劉文超, 晶 於 申請人:東北電力大學