一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法
2023-05-08 16:11:41 3
一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法，所述的可食用膜包含以下質量分數的組分：乾熱變性紫薯澱粉20-90%、甘油0.1-30%和海藻酸鈉0.1-20%，所述方法包括乾熱變性紫薯澱粉的製備和成膜步驟，該工藝簡單、安全、成本低且無汙染。本發明製得的可食用膜可塑性較強，能與普通塑膠袋相媲美，同時耐水能力較好，能夠適應水分含量大的食品，尤其是該膜的透明度，明顯優於其它可食用膜，達到90%以上，具備果蔬塗膜保鮮、食品抗菌包裝的應用價值。
【專利說明】一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於食品加工【技術領域】，具體涉及一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法。【背景技術】
[0002]澱粉是一種天然的高分子化合物，其產量大，且具有易生物降解、對環境無害等優點。紫薯是一類集營養、色澤和風味於一體的甘薯新品種，其澱粉純度達到佔幹基的90%左右，因此，紫薯澱粉的有效提取能夠為生產提供理想的原材料。但由於紫薯原澱粉自身特性的局限性，已不能完全適應於一定應用要求的產品，因此，對原澱粉進行變性處理，在固有特性的基礎上改善某些功能，對紫薯澱粉的深加工具有重要的意義。
[0003]可食用膜作為一種新型包裝材料，受到國內外學者和工業界的廣泛關注。澱粉是研究開發最早和最多的成膜材料，高直鏈澱粉容易成膜，但天然澱粉形成可食用膜的物理和機械特性較差。
[0004]乾熱處理是一種澱粉物理改性的新方法，其通過在乾燥環境下加熱使得製備的澱粉達到無水或相對無水(含水量低於1%)的狀態。相比其它的化學方法，乾熱變性的過程更加簡單、安全、成本低，且無副產物。近年來的研究也表明，將澱粉與離子膠混合進行乾熱處理，使得製備的變性澱粉在結構、理化性質、食用品質等方面均得到明顯的提高。
[0005]然而，紫薯澱粉與其它澱粉(例如大米澱粉、馬鈴薯澱粉、紅薯澱粉、木薯澱粉和玉米澱粉)相比有其自身的諸多特點，化學組分、顆粒表面結構、結晶結構、凝膠質構、熱力學性質和流變學特性均存在不同之處，例如紫薯澱粉獨特地富含硒元素和花青素，紫薯澱粉糊化溫度高、熱穩定性和凝膠性好，而膨潤性與溶解性差、透明度低。因此，常規的澱粉乾熱變性處理和成膜方法並不能很好地適用於紫薯澱粉。目前，關於紫薯澱粉與離子膠混合進行有效乾熱變性和成膜的研究尚處於空白。
[0006]例如，CN101319060A公開了一種乾熱變性大米澱粉的製備方法，該方法以大米澱粉為原料，加入離子膠，混合均勻後，在水分含量降低的條件下進行乾熱處理，工藝步驟為:
(I)澱粉與離子膠的混合:將離子膠溶解在蒸餾水中，在離子膠溶液中加入大米澱粉，攪拌30分鐘，使混合均勻，離子膠的用量為澱粉與離子膠總重量的約2%，所述離子膠選自黃原膠、海藻酸鈉或瓜爾豆膠；(2)乾燥:將大米澱粉與所述離子膠的混合液置於40°C的烘箱中烘乾，至水分含量降到10%以下，研磨粉碎過篩；(3)乾熱處理:將過篩以後的大米澱粉與離子膠的混合粉末在130°C乾熱反應4小時，即得到乾熱離子膠變性大米澱粉；所述乾熱變性大米澱粉可用於製作可食用膜，其中以所述乾熱變性大米澱粉為原料，加入變性大米澱粉原料重量10%的甘油作為增塑劑，加入原料重量20倍量的水，攪拌均勻後，在95°C保持加熱10分鐘，冷卻至40°C，真空脫氣Ih除去溶液中的氣泡後將其塗抹於草莓、腰果、或杏仁的表面，室溫下乾燥12小時，形成可食用薄膜。在該專利文獻中，是在乾燥處理之前將離子膠如海藻酸鈉加入澱粉中，即在乾熱變性處理過程中加入全部離子膠，而在膜液原料製備中不再加入離子膠， 該方法獲得的可食用薄膜抗拉強度較差，因此通常是將膜液直接包覆在食品表面，然後再進行乾燥成膜。[0007]在非專利文獻「乾熱變性澱粉可食用膜的研究」，食品與機械，第24卷第6期，2008年11月，第24卷第6期，2008年11月，7_11頁中，公開了一種乾熱變性澱粉可食用膜的製備方法，其中選擇糯米澱粉、玉米澱粉和馬鈴薯澱粉為原料，研究了在不同離子膠存在下的乾熱變性澱粉-羧甲基纖維素鈉膜的抗拉強度和延伸率，具體步驟包括:將離子膠例如羧甲基纖維素鈉、黃原膠或海藻酸鈉溶解在蒸餾水中，加入澱粉，攪拌混合均勻，調節PH值，置於烘箱乾燥至水分含量降到一定值，研磨粉碎過篩，在一定溫度下下乾熱反應一定時間，製得變性澱粉，然後用所述製得的乾熱變性澱粉製備變性澱粉-羧甲基纖維素鈉膜，發現羧甲基纖維素鈉和黃原膠在抗拉強度和延伸率方面或者在阻水、阻氧性能方面均明顯優於海藻酸鈉。在該文獻中，使用羧甲基纖維素鈉與變性澱粉進行成膜。然而，本發明人發現，羧甲基纖維素鈉並不適合於紫薯澱粉成膜，將該方法應用於紫薯澱粉成膜時膜的抗拉強度和透明度均比較差。
[0008]CN101906220A公開了一種可食性澱粉基食品包裝膜的製備方法，所述膜包括:穩定化降解澱粉20 %-80 %、增塑劑5 %-50 %、潤滑劑0.01 %-20 %、增強劑0.5 %-50 %和穩定劑0.01%-15% ;其製作步驟如下:1)物料的混合:將經過穩定化的降解澱粉和增強劑加入高速混合機中，充分攪拌至均勻；然後將混勻的增塑劑、潤滑劑和穩定劑原料邊攪拌邊緩慢加入到高速混合機中，混合均勻即可；2)造粒:上述混合均勻的物料使用同向或逆向雙螺杆造粒機，各區溫度在50-220° C之間，螺杆轉速在10-300轉/min，將粉狀物料加工成直徑為0.l-5mm的熱塑性澱粉顆粒；3)擠出流延制膜:將熱塑性澱粉顆粒加入到單螺杆擠出機中，各區溫度在40-190° C之間，螺杆轉速在10-300轉/min，將澱粉顆粒流延成厚度為0.01-0.5mm厚的薄膜。在該文獻中，所述的降解澱粉穩定化的方法是指羥丙基化、乙醯化、磷酸酯化、脂肪酸酯化、羧甲基化、陽離子化、甲基化或琥珀醯化，而不是採用乾熱變性處理，另外還加有潤滑劑、穩定劑等組分，工藝過程複雜，並且難以滿足高品質可食用膜的指標要求。
[0009]非專利文獻「食品膠對甘薯澱粉膜性能的響應面法優化實驗」，諶小立等，食品科學，第31卷第4期，2010年公開了一種甘薯澱粉膜的製備方法，其中造膜方法包括:攪拌質量分數為4%的甘薯澱粉懸液20min—逐漸加熱至100°C使澱粉糊化(約30min)—加入一定量甘油和一定量的食品膠繼續攪拌15min—取IOOmL傾注於有機玻璃板(23cmX28cm)上一在50°C條件下乾燥4h —揭膜一保存備用。在該文獻中，澱粉原料未經乾熱變性處理，膜的抗拉強度和透明度都比較差。
[0010]因此，需要一種具有高抗拉強度和透明度的紫薯澱粉可食用膜及適合其的製備方法。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在於提供一種紫薯澱粉可食用膜及其製備方法，該工藝簡單、安全、成本低且無汙染；製得的可食用膜可塑性較強，能與普通塑膠袋相媲美，同時耐水能力較好，能夠適應水分含量大的食品，尤其是該膜的透明度，明顯優於其它可食用膜，達到90%以上，具備果蔬塗膜保鮮、食品抗菌包裝的應用價值。
[0012]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種紫薯澱粉可食用膜包含以下質量分數的組分:乾熱變性紫薯澱粉20-90%、甘油0.1-30%和海藻酸鈉0.1-20%O
[0013]製備如上所述的紫薯澱粉可食用膜的方法包括以下步驟:
(O乾熱變性紫薯澱粉的製備:將黃原膠溶解於蒸餾水中，充分攪拌，加入紫薯澱粉，攪拌混合均勻，調節混合液的PH值為4-12 ;將該混合液傾倒至平盤中並乾燥至水分含量IOwt.%以下，然後研磨粉碎過篩，將混合粉末進行乾熱處理；其中黃原膠用量為紫薯澱粉和黃原膠總重量的0.5-2.5% ；
(2)原料混合:取步驟(1)的乾熱變性紫薯澱粉,用蒸懼水溶解成3-5wt.%的澱粉乳,加入甘油，於水浴鍋加熱攪拌，然後加入海藻酸鈉，再加熱攪拌至完全糊化，製得膜液；
(3)脫氣:將膜液靜置於水浴鍋中消泡脫氣；
(4)延流:一次性稱取膜液傾倒至鋪展板上充分延流，然後平放靜置；
(5)乾燥成膜:將鋪展板平放於烘箱中乾燥成膜，控制膜厚度為0.05-0.06_。
[0014]步驟(1)混合液的乾燥溫度為30_55°C，時間為9_14h。
[0015]步驟(1)混合粉末的烘乾溫度為120_160°C，時間為l_4h。
[0016]步驟(1)過篩的目數為80~160目。
[0017]步驟(2)水浴鍋溫度為80-100°C，前後兩次加熱攪拌的時間依次為5~15min和15~30mino
[0018]步驟(3)水浴鍋溫度·為40_60°C，消泡時間為5_20min。
[0019]步驟(4)中單位面積鋪展板上的膜液量為1.25 L/nT2.25 L/m2。
[0020]步驟(5)中乾燥溫度為60-110°C，時間為0.5_3h。
[0021]在本發明的紫薯澱粉可食用膜的製備中，發明人發現黃原膠和海藻酸鈉與乾熱變性前的紫薯澱粉和乾熱變性後的紫薯澱粉的相互作用關係呈現出很大差異，例如交聯性能，只有在乾熱變性時加入黃原膠、然後在膜液原料混合中加入海藻酸鈉才能夠獲得優異的膜性能例如抗拉強度和透明度(透光率％)。如前文所述，這在現有技術中不存在相應的記載以及技術啟示或教導，如【背景技術】中所提及，現有技術中給出的技術啟示或教導是在膜液中不加入離子膠、或者是使用羧甲基纖維素鈉而不使用海藻酸鈉，換言之，現有技術中給出了與本發明技術方案相背離的技術教導。據推測，本發明產生上述效果的可能原因是紫薯澱粉在乾熱過程中更容易與還原膠發生良好的交聯，並且這種交聯並沒有不利地影響交聯後的紫薯澱粉後續在膜液原料製備和成膜過程中與海藻酸鈉的進一步交聯，而是提供了更為有利的促進作用。此外，海藻酸鈉與澱粉、纖維素等不同，它具有羧基，親水性強，並且是線狀高分子，另外，紫薯澱粉中的直鏈澱粉含量高達40%左右，顯著高於馬鈴薯澱粉和玉米澱粉等，這些都可能有利於紫薯澱粉先後與黃原膠和海藻酸鈉形成強結構的多孔網絡結構的薄膜，並且透明度高。
[0022]本領域已知的是，離子膠為數眾多，包含多種類別，其選擇方式並無固定規律可循，發明人經過大量篩選最終發現，選擇海藻酸鈉和黃原膠組合，可取得優異很多的透明度，可能是海藻酸鈉和黃原膠在和紫薯澱粉的相互作用中產生了協同增效作用，例如上述組合在透明度性能方面明顯優於羧甲基纖維素鈉和黃原膠組合以及羥丙基羧甲基纖維素和黃原膠，這是預先所未預料到的。
[0023]紫薯澱粉中的直鏈澱粉含量高達40%左右，通過本發明的製備方法，以其為基質製備可食用膜，其各方面性能均得到明顯的改善，具備果蔬塗膜保鮮、食品抗菌包裝的應用價值。
[0024]本發明的顯著優點在於:工藝過程簡單、安全、成本低且無汙染，生產的可食用膜的可塑性較強，耐水能力較好且透明度明顯優於其它可食用膜，達到90%以上，在果蔬塗膜保鮮、食品抗菌包裝方面具備良好的應用價值。
【具體實施方式】
[0025]通過以下具體實施例和對比例，進一步描述本發明，但是實施例僅用於說明，並不能限制本發明的範圍。
[0026]實施例1
(I)澱粉製備:將0.4g黃原膠溶解於80mL蒸餾水中，攪拌15min，然後在黃原膠溶液中加入39.6g紫薯澱粉，攪拌20min使之混合均勻，調節混合液的pH值為6 ;將混合粉末傾倒至平盤中置於45°C的烘箱乾燥13h (水分含量10%以下)，研磨粉碎過100目篩，然後將混合粉末置於130°C的烘箱乾熱處理3h。
[0027](2)原料混合:取3.99g乾熱變性紫薯澱粉，用IOOmL蒸餾水溶解成澱粉乳，加入1.52g甘油，於95°C的水浴鍋加熱攪拌IOmin,然後加入0.6g海藻酸鈉，再加熱攪拌20min
至完全糊化。
[0028](3)脫氣:將膜液靜置於50°C的水浴鍋消泡lOmin。
[0029](4)延流:一次性稱取35mL膜液傾倒至聚乙烯板上充分延流，然後平放靜置5min。所述的單位面積聚乙烯板的膜液量為1.75L/m2。
`[0030](5)乾燥成膜:將聚乙烯板平放於80°C的烘箱中乾燥1.5h即可揭膜，所成膜的厚度控制在0.05mm~0.06mm。
[0031]實施例2
(I)澱粉製備:將0.2g黃原膠溶解於80mL蒸餾水中，攪拌15min，然後在黃原膠溶液中加入39.8g紫薯澱粉，攪拌20min使之混合均勻，調節混合液的pH值為8 ;將混合粉末傾倒至平盤中置於45°C的烘箱乾燥13h (水分含量10%以下)，研磨粉碎過100目篩，然後將混合粉末置於120°C的烘箱乾熱處理4h。
[0032](2)原料混合:取4.21g乾熱變性紫薯澱粉，用IOOmL蒸餾水溶解成澱粉乳，加入1.54g甘油，於95°C的水浴鍋加熱攪拌IOmin,然後加入0.45g海藻酸鈉,再加熱攪拌20min
至完全糊化。
[0033](3)脫氣:將膜液靜置於50°C的水浴鍋消泡lOmin。
[0034](4)延流:一次性稱取35mL膜液傾倒至聚乙烯板上充分延流，然後平放靜置5min。所述的單位面積聚乙烯板的膜液量為1.75L/m2。
[0035](5)乾燥成膜:將聚乙烯板平放於80°C的烘箱中乾燥1.5h即可揭膜。所成膜的厚度控制在0.05mm~0.06mm。
[0036]實施例3
(I)澱粉製備:將0.6g黃原膠溶解於80mL蒸餾水中，攪拌15min，然後在黃原膠溶液中加入39.4g紫薯澱粉，攪拌20min使之混合均勻，調節混合液的pH值為6 ;將混合粉末傾倒至平盤中置於45°C的烘箱乾燥13h (水分含量10%以下)，研磨粉碎過100目篩，然後將混合粉末置於120°C的烘箱乾熱處理3h。[0037](2)原料混合:取3.50g乾熱變性紫薯澱粉，用IOOmL蒸餾水溶解成澱粉乳，加入
1.52g甘油，於95°C的水浴鍋加熱攪拌lOmin，然後加入0.75g海藻酸鈉，再加熱攪拌20min
至完全糊化。
[0038](3)脫氣:將膜液靜置於50°C的水浴鍋消泡lOmin。
[0039](4)延流:一次性稱取35mL膜液傾倒至聚乙烯板上充分延流，然後平放靜置5min。所述的單位面積聚乙烯板的膜液量為1.75L/m2。
[0040](5)乾燥成膜:將聚乙烯板平放於80°C的烘箱中乾燥1.5h即可揭膜。所成膜的厚度控制在0.05mm~0.06mm。
[0041]對比例I
重複實施例1，不同之處在於調換黃原膠和海藻酸鈉的加入順序，即在紫薯澱粉的乾熱變性過程中加入海藻酸鈉，在膜液原料的製備中加入黃原膠。
[0042]對比例2
重複實施例1，不同之處在於在紫薯澱粉的乾熱變性過程中加入黃原膠和海藻酸鈉，在膜液原料的製備中不再加入黃原膠或海藻酸鈉，即僅僅在乾熱變性過程中加入離子膠。
[0043]表1
【權利要求】
1.一種紫薯澱粉可食用膜，其特徵在於:所述的可食用膜包含以下質量分數的組分:乾熱變性紫薯澱粉20-90%、甘油0.1-30%和海藻酸鈉0.1-20%。
2.根據權利要求1所述的紫薯澱粉可食用膜，其特徵在於:所述的可食用膜包含以下質量分數的組分:乾熱變性紫薯澱粉30-80%、甘油1-25%和海藻酸鈉1-15%。
3.一種製備如權利要求1所述的紫薯澱粉可食用膜的方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)乾熱變性紫薯澱粉的製備:將黃原膠溶解於蒸餾水中，充分攪拌，加入紫薯澱粉，攪拌混合均勻，調節混合液的PH值為4-12 ;將該混合液傾倒至平盤中並乾燥至水分含量IOwt.%以下，然後研磨粉碎過篩，將混合粉末進行乾熱處理；其中黃原膠用量為紫薯澱粉和黃原膠總重量的0.5-2.5% ； (2)原料混合:取步驟(1)的乾熱變性紫薯澱粉,用蒸懼水溶解成3-5wt.%的澱粉乳,加入甘油，於水浴鍋加熱攪拌，然後加入海藻酸鈉，再加熱攪拌至完全糊化，製得膜液； (3)脫氣:將膜液靜置於水浴鍋中消泡脫氣； (4)延流:一次性稱取膜液傾倒至鋪展板上充分延流，然後平放靜置； (5)乾燥成膜:將鋪展板平放於烘箱中乾燥成膜，控制膜厚度為0.05-0.06_。
4.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(1)混合液的乾燥溫度為30-55°C，時間為9-14h。
5.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(1)混合粉末的烘乾溫度為120-160°C，時間為l_4h。
6.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(1)過篩的目數為80~160目ο
7.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(2)水浴鍋溫度為80-100°C，前後兩次加熱攪拌的時間依次為5~15min和15~30min。
8.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(3)水浴鍋溫度為40-60°C，消泡時間為5-20min。
9.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(4)中單位面積鋪展板上的膜液量為1.25 L/nT2.25 L/m2。
10.根據權利要求3所述的紫薯澱粉可食用膜的製備方法，其特徵在於:步驟(5)中乾燥溫度為60-110°C，時間為0.5-3h。
【文檔編號】B65D65/46GK103739883SQ201410034344
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】曾紹校, 劉勻昀, 張龍濤, 張怡, 鄭寶東, 黃旭輝, 歐洋 申請人:福建農林大學