CN101372536B - 一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法，以细菌纤维素与醋酸酐质量份比为1:6～1:8，醋酸酐与醋酸的质量份比为1:3～1:4，98％的浓硫酸催化剂用量为细菌纤维素用量的0.6～0.8％，制成醋酸细菌纤维素经后处理得到改性细菌纤维素。按质量份比，改性细菌纤维素40～60，甘油10～20，硬脂酸-软脂酸20～40，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1：1，50～60℃的热无水乙醇5～10；用少量前述的热无水乙醇分别将上述的三种原料溶解制成均匀的溶液，再分别将这三种溶液放到容器中，再加入剩余的无水乙醇并混匀，经真空下脱气后，重复涂膜3次，经干燥，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用天然物质制作的食品保鲜膜，特别涉及一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法。
背景技术
目前的食品用保鲜膜的成膜材料分为聚乙烯保鲜膜、淀粉类保鲜膜、蛋白类保鲜膜、脂质类保鲜膜，以及复合膜类保鲜膜，其中蛋白类如小麦筋、明胶，脂质类包括腊类、乙酞单甘脂等，复合膜类一般由以上2-3种成膜材料复合而成。其中聚乙烯类的保鲜膜使用量最大，但不易降解，而其它保鲜膜成本非常高，难以推广使用。
细菌纤维素是一种由微生物合成的超微纯纤维素，由毗喃葡萄糖单体以β-1，4糖苷键连接而成的直链多糖，相邻的毗喃葡萄糖的6个碳原子不在一个平面上，而是呈稳定的椅式立体结构，几个邻近的β-1，4葡聚糖链在分子内或分子间氢键的作用下形成不溶于水的高分子聚合物。作为一种天然的生物高聚物，细菌纤维素具有生物活性、生物可降解性及生物适应性，还具有独特的物理、化学、机械性能，例如高纯度、高结晶度、超细纳米纤维网络、不溶于水和有机溶剂，高的抗张性和弹性模量等，已成为近年来开发利用的热点。细菌纤维素已被应用于多种膜的制作，如质子交换膜，凝胶面膜，人工硬脑膜，渗透汽化膜，湿膜等，但尚未被应用于食品保鲜领域。利用细菌纤维素制作食品保鲜膜具有许多独特的优越性能，如较高的机械强度和热封强度，生物可降解性好，无毒无污染，纤维纯度高，以及阻气阻油性能等，细菌纤维素的上述特点及其应用，使得其在制作食品保鲜膜方面具有很大的应用前景。
发明内容
本发明的目的在克服现有技术存在的问题，提供一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法。
实现上述目的技术方案是：
一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法，是由以下过程和步骤组成：
(1)细菌纤维素的制备
①木醋杆菌(Acetobacter xylinum)的分离鉴定：将醋醅稀释100倍后接种于50mL富集培养基中，富集培养基中各组分占富集培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸钠0.2％；CaCO31％；用乙酸调节pH至5.0；121℃下灭菌30分钟后，加入2％乙醇和0.5％制霉菌素；28℃温度下培养5天，液面长有乳白色胶质菌膜者为阳性。揭去富集培养基表面的凝胶膜，将此膜仔细贴在第一块分离培养基平板上；所述的分离培养基中各组分占分离培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；柠檬酸0.2％；琼脂2％；pH5.8；121℃灭菌30分钟；再取出膜贴在第二块平板上，如此再重复6次，即每张膜平均贴8块平板。平板置28℃培养48小时后挑取单个菌落接入斜面，再经连续三次划线分离得到木醋杆菌菌种；
②细菌纤维素的制备：
从上述的步骤①斜面挑取筛选到的木醋杆菌单菌落接种于50mL发酵培养基中，所述的发酵培养基中各组分用量占发酵培养基用量的百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；柠檬酸0.2％；pH5.8；于121℃灭菌30分钟，28℃静置培养5天后，在液面生成细菌纤维素膜。将膜取出，用蒸馏水反复冲洗，除去膜表面培养基及杂质。再将膜浸泡于0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌体和残留培养基，膜呈乳白色半透明。然后用蒸馏水和0.5％的乙酸反复冲洗至中性。80℃干燥至恒重，即得细菌纤维素；
(2)细菌纤维素的改性处理
将上述步骤(1)得到的细菌纤维素在20～40℃条件下用醋酸溶胀1～2小时后，与醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的浓硫酸催化剂作用下，于常压下进行酯化反应，生成醋酸细菌纤维素，其中，细菌纤维素与醋酸酐的投料质量份比为1:6～1:8，醋酸酐与醋酸的质量份比为1:3～1:4，上述的浓硫酸催化剂用量为细菌纤维素用量的0.6～0.8％，反应温度60～80℃，时间为2～3小时，制得黄色醋酸细菌纤维素溶胶；然后加水使醋酸细菌纤维素沉淀出来，再加入5％的重量百分含量的过氧化氢进行漂白，经过滤，于60～80℃干燥1～2小时，制得改性细菌纤维素。
(3)细菌纤维素食品保鲜膜的制作
细菌纤维素食品保鲜膜的原料重量份组成为：由上述步骤(2)得到的改性细菌纤维素40～60，甘油10～20，硬脂酸-软脂酸20～40，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1：1，50～60℃的热无水乙醇5～10；用少量的前述的热无水乙醇分别将改性后的细菌纤维素、甘油及硬脂酸-软脂酸溶解制成均匀的溶液，再将前述的三种溶液分别加到容器中，再加入剩余的热无水乙醇并混合均匀，再经真空下脱气后，重复涂膜3次，于50～60℃下干燥1～2小时后，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
上述得到的醋酸杆菌，肉眼观察菌落呈灰白色，能形成皮革状菌膜，显微镜观察菌种呈杆状，生理生化指标检测结果如下表所示：
通过以上表观特征及检测结果，鉴定该菌株为木醋杆菌，参照《伯杰氏细菌鉴定手册》(第八版)。
本发明与现有技术相比具有以下明显的效果和显著的进步：
1、本发明利用细菌纤维素经改性制作食品保鲜膜，为细菌纤维素的应用提供了新的思路和途径。
2、目前社会上广泛使用的还是聚乙烯类的保鲜膜，白色污染严重。本发明提供的是一种易于被环境降解的保鲜膜，避免了白色污染。
3、与其它类保鲜膜，如淀粉类、蛋白类保鲜膜相比，细菌纤维素保鲜膜所使用的原料是由木醋杆菌所产生的纤维素，不需要消耗目前国家在工业生产中严控的粮食作物及林业资源，生产过程不会产生大量有毒有害物质。
4、该保鲜膜无毒无害，可以与被保鲜的食品一起食用。
5、本发明制备的保鲜膜，具有对油脂的抗透过性。
6、该保鲜膜弹性好，抗张性好，使用方便，实用性能好。
具体实施方式
实施例1
细菌纤维素的制备：
(1)木醋杆菌(Acetobacter xylinum)的培养分离：将醋醅稀释100倍后接种于50mL富集培养基中，富集培养基中各组分占富集培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸钠0.2％；CaCO31％；用乙酸调节pH至5.0；121℃下灭菌30分钟后，加入2％乙醇和0.5％制霉菌素，再于28℃温度下培养5天，液面长有乳白色胶质菌膜者为阳性。揭去富集培养基表面的凝胶膜，将此膜仔细贴在第一块分离培养基平板上；所述的分离培养基中各组分占分离培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O0.025％；柠檬酸0.2％；琼脂2％；pH5.8；121℃灭菌30分钟；再取出膜贴在第二块平板，如此再重复6次，即每张膜平均贴8块平板。平板置28℃培养48小时后挑取单个菌落接入斜面，再经连续三次划线分离即得到纯菌种。
(2)细菌纤维素的制备：上述步骤(1)从斜面挑取筛选到的木醋杆菌单菌落接种于50mL发酵培养基中，所述的发酵培养基中各组分用量占发酵培养基用量的百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；柠檬酸0.2％；pH5.8；于121℃灭菌30分钟；28℃静置培养5天后，在液面生成细菌纤维素膜。将膜取出，用蒸馏水反复冲洗，除去膜表面培养基及杂质。再将膜浸泡于0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌体和残留培养基，膜呈乳白色半透明。然后用蒸馏水和0.5％的乙酸反复冲洗至中性。80℃干燥至恒重，即得到细菌纤维素。
实施例2：
(1)细菌纤维素的改性处理：
将实施例1制得的细菌纤维素在20℃条件下用醋酸溶胀2小时后，与醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的浓硫酸催化剂作用下，于常压下进行酯化反应，生成醋酸细菌纤维素，其中，细菌纤维素与醋酸酐的投料质量份比为1:6，醋酸酐与醋酸的质量份比为1:3，所述的浓硫酸催化剂用量为细菌纤维素质量的0.6％，反应温度60℃，时间为2小时，制得黄色醋酸细菌纤维素溶胶；然后加水使醋酸细菌纤维素沉淀出来，再加入5％的重量百分含量的氧化氢进行漂白，经过滤，于60℃干燥2小时，制得改性细菌纤维素。
(2)细菌纤维素食品保鲜膜的制作：
细菌纤维素食品保鲜膜的原料重量份组成为：由上述步骤(1)得到的改性细菌纤维素40，甘油15，硬脂酸-软脂酸40，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1：1，60℃的热无水乙醇5；用前述的少量的热无水乙醇分别将改性后的细菌纤维素、甘油及硬脂酸-软脂酸溶解制成均匀的溶液，然后分别将前述的三种溶液放到容器中，再加入剩余的热乙醇并混合均匀，再经真空下脱气后，重复涂膜3次，于50℃下干燥2小时后，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
实施例3：
(1)细菌纤维素的改性处理：
将实施例1制得细菌纤维素在40℃条件下用醋酸溶胀1小时后，与醋酸酐和醋酸，在重量98％的浓硫酸催化剂作用下，于常压温度下进行酯化反应，生成醋酸细菌纤维素，其中，细菌纤维素与醋酸酐的投料质量份比为1:7，醋酸酐与醋酸的质量份比为2:7，所述的浓硫酸催化剂用量为细菌纤维素质量的0.7％，反应温度70℃，时间为2.5小时，制得黄色醋酸细菌纤维素溶胶；然后加水使醋酸细菌纤维素沉淀出来，再加入5％的重量百分含量的过氧化氢进行漂白，经过滤，于70℃干燥1.5小时，制得改性细菌纤维素。
(2)细菌纤维素食品保鲜膜的制作：
细菌纤维素食品保鲜膜的原料重量份组成为由上述的步骤(1)得到的改性细菌纤维素60，甘油10，硬脂酸-软脂酸20，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1：1，55℃热的无水乙醇10；用少量的前述的热无水乙醇分别将改性后的细菌纤维素、甘油及硬脂酸-软脂酸溶解制成均匀的溶液，然后分别将前述的三种溶液放到容器中，再加入剩余的热无水乙醇并混合均匀，再经真空下脱气后，重复涂膜3次，于60℃下干燥1小时后，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
实施例4：
(1)细菌纤维素的改性处理：
将实施例1制得的细菌纤维素在30℃条件下用醋酸溶胀1.5小时后，与醋酸酐和醋酸，在重量98％的浓硫酸催化剂作用下，于常压下进行酯化反应，生成醋酸细菌纤维素，其中，细菌纤维素与醋酸酐的投料质量份比为1:8，醋酸酐与醋酸的质量份比为1:4，所述的催化剂用量为细菌纤维素质量的0.8％，反应温度80℃，时间为3.0小时，制得黄色醋酸细菌纤维素溶胶；然后加水使醋酸细菌纤维素沉淀出来，再加入5％重量百分含量的过氧化氢进行漂白，经过滤，于80℃干燥1小时，制得改性细菌纤维素。
(2)细菌纤维素食品保鲜膜的制作：
细菌纤维素食品保鲜膜的原料重量份组成为：由上述步骤(1)得到的改性细菌纤维素45，甘油20，硬脂酸-软脂酸30，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1：1，50℃热乙醇5；用前述的少量的无水乙醇分别将改性后的细菌纤维素、甘油及硬脂酸-软脂酸溶解制成均匀的溶液，然后分别将前述的三种溶液放到容器中，再加入剩余的热无水乙醇并混合均匀，再经真空下脱气后，重复涂膜3次，于55℃下干燥1.5小时后，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
Claims (1)
1.一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法，是由以下过程和步骤组成：
(1)细菌纤维素的制备
A.木醋杆菌(Acetobacter xylinum)的分离鉴定：将醋醅稀释100倍后接种于50mL富集培养基中，富集培养基中各组分占富集培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；酵母膏0.5％；乙酸钠0.2％；CaCO3 1％；用乙酸调节pH至5.0；121℃下灭菌30分钟后，加入2％乙醇和0.5％制霉菌素；28℃温度下培养5天，液面长有乳白色胶质菌膜者为阳性；揭去富集培养基表面的凝胶膜，将此膜仔细贴在第一块分离培养基平板上；所述的分离培养基中各组分占分离培养基用量百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O 0.025％；柠檬酸0.2％；琼脂2％；pH5.8；121℃灭菌30分钟；再取出膜贴在第二块平板上，如此再重复6次，平板置28℃培养48小时后挑取单个菌落接入斜面，再经连续三次划线分离得到木醋杆菌菌种；
B.细菌纤维素的制备：从上述步骤A斜面挑取筛选到的木醋杆菌单菌落接种于50mL发酵培养基中，所述的发酵培养基中各组分用量占发酵培养基用量的百分比分别为：葡萄糖5％；蛋白胨0.5％；酵母膏0.5％；Na2HPO4·12H2O 0.2％；KH2PO4 0.1％；MgSO4·7H2O0.025％；柠檬酸0.2％；pH5.8；于121℃灭菌30分钟，28℃静置培养5天后，在液面生成细菌纤维素膜；将膜取出，用蒸馏水反复冲洗，除去膜表面培养基及杂质；再将膜浸泡于0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌体和残留培养基，膜呈乳白色半透明；然后用蒸馏水和0.5％的乙酸反复冲洗至中性；80℃干燥至恒重，即得细菌纤维素；
(2)细菌纤维素的改性处理
将上述步骤(1)得到的细菌纤维素在20～40℃条件下用醋酸溶胀1～2小时后，与醋酸酐和醋酸，在98％的重量百分含量的浓硫酸催化剂作用下，于常压下进行酯化反应，生成醋酸细菌纤维素，其中，细菌纤维素与醋酸酐的投料质量份比为1∶6～1∶8，醋酸酐与醋酸的质量份比为1∶3～1∶4，上述的浓硫酸催化剂用量为细菌纤维素用量的0.6～0.8％，反应温度60～80℃，时间为2～3小时，制得黄色醋酸细菌纤维素溶胶；然后加水使醋酸细菌纤维素沉淀出来，再加入5％的重量百分含量的过氧化氢进行漂白，经过滤，于60～80℃干燥1～2小时，制得改性细菌纤维素；
(3)细菌纤维素食品保鲜膜的制作
细菌纤维素食品保鲜膜的原料重量份组成为：由上述步骤(2)得到的改性细菌纤维素40～60，甘油10～20，硬脂酸-软脂酸20～40，其中硬脂酸与软脂酸的质量份比为1∶1，50～60℃的热无水乙醇5～10；用少量的前述的热无水乙醇分别将改性后的细菌纤维素、甘油及硬脂酸-软脂酸溶解制成均匀的溶液，再将前述的三种溶液分别加到容器中，再加入剩余的热无水乙醇并混合均匀，再经真空下脱气后，重复涂膜3次，于50～60℃下干燥1～2小时后，揭膜得到细菌纤维素食品保鲜膜。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101117 Termination date: 20131015 |