CN102268146B - 一种虾类生物保鲜膜以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虾类生物保鲜膜及其制备方法，所述虾类生物保鲜膜是以海藻酸钠、茶多酚和硬脂酸为基质的成膜溶液经过浇膜干燥而成的，所述成膜溶液中各组分的浓度为：海藻酸钠20-30g/L，茶多酚10-16g/L，硬脂酸10-18g/L，甘油0.4-0.6％，成膜溶液的pH值为5-5.5，制得的生物保鲜膜须在相对湿度小于50％的条件下存放使用。本发明制备方法简单，制得的虾类生物保鲜膜能够有效地抑制虾体微生物的生长，减慢虾体内各种化学和生物变化，使其蛋白质降解速度降低；有效减缓虾类的腐败速度、延长虾保鲜期4～6天，具有良好的机械性能与抗菌性能，采用的原料是绿色可食用的，成本低，安全可靠。
Description
一种虾类生物保鲜膜以及制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于食品加工的保鲜技术领域，尤其涉及一种虾类生物保鲜膜及其制备方法。
背景技术
[0002] 我国水产品产量几年来持续保持在4500万吨上下，占世界渔业总产量的三分之一左右，连续15年居世界第一。虾作为一种味道鲜美、营养丰富、经济价值高的水产品，在人民生活水平越来越高的今天，得到了广大消费者的热烈欢迎，它具有蛋白质含量高、脂肪含量低的特点，已成为合理膳食结构中(不可缺少)的重要组分。在世界市场上，特别是在一些经济发达国家，虾类产品的需求量很高。在国际贸易中，虾类是竞争较激烈的产品，每年贸易量约为50多万吨，贸易额约为35亿美元。从港台、日本、东南亚等国际、国内市场对虾类产品需求来看，鲜度好的虾不仅畅销，且价格高；鲜度差的虾恰恰相反。鲜度是虾最主要的品质指标，是决定其价格的主要因素。与畜禽类动物和其他一些水产品相比，虾类的特点是:(1)极容易腐败变质，虾类捕捞后一般很快死亡。虾的头胸部酶活性很强，微生物种类多，由于虾肉水分含量高，营养丰富，才良适宜腐败微生物的生长繁殖，如果不及时处理，虾体很快变黑，腐败变质；(2)虾类的捕捞或收获期大多为微生物易于生长繁殖的高温季节，且起捕量大，起捕点分散或远离收藏与加工点；(3)产品具有多样性。所以，如何延长虾类的保鲜期，受到水产科学家和研究人员的关注。
[0003] 虾死后可以大致分为死后僵硬、自溶和腐败变质3个阶段。在开始阶段，虾体内血液循环停止，体内氧的供应亦随即停止，由于虾属无脊椎水产动物，其肌肉中的高能磷酸化合物不是磷酸肌酸，而是磷酸精氨酸，所以虾体内糖元经过酵解途径的产物为丙酮酸，丙酮酸在体内蓄积，肌肉PH值下降；同时，肌肉中的ATP分解释放出能量，使虾体温上升，导致蛋白质酸性凝固和肌肉收缩，使肌肉失去弹性而变硬。
[0004] 当体内ATP分解完后肌肉逐渐软化而解硬，进入自溶阶段，这时候蛋白质在体内酶的作用下分解成一系列的中间产物及氨基酸和可溶性含氮物。同时，虾体内及其体表沾染上的各种微生物的分解作用也逐渐活跃，产生了各种酶，在这些酶的作用下，虾的成分进一步被分解，产生腐败分解物，发出异味，同时，虾体色改变，体表失去光泽，呈现”腐败”状态，不堪食用。
[0005] 虾类变质的过程中伴随着体表黑斑的出现，即“褐变现象”，这是虾体内存在的多酚氧化酶(PPO)催化的一系列生化反应的结果。虾体内的多酚氧化酶主要存在于头胸部和足部，这种酶在冷冻、冰藏和解冻期间仍然保持着活性。在有氧存在的条件下，多酚氧化酶将虾类表面的无色化合物单酚氧化成无色的双酚，进而双酚化合物转变成有色的酮类物质。醒类有很高的活性，极易与氨基酸或蛋白质结合生成黑色素。
[0006] 虾类的保鲜技术就是应用物理、化学、生物等手段对其进行处理，从而保持或尽量保持其原有的新鲜程度。要达到这个目的，可以采取一些措施使酶钝化，使微生物失活，以及使各种化学反应速度变慢甚至停止等等。目前应用于虾类的保鲜技术有低温保鲜、化学保鲜、辐射保鲜、气调保鲜、生物保鲜等。
[0007] 以上这些方法中，以低温保鲜应用得最为广泛。低温保鲜又分为冷冻保鲜和冷藏保鲜。前者是将虾类产品快速冷冻到_30°C左右，进行包冰衣处理后再在_18°C〜_4°C的低温下保存，在该温度下，虾体的微生物生长受到抑制，虾体内的各种酶反应和化学反应处于停顿状态，因此可以抑制虾的腐败变质。但是采用这种方法的缺点是虾本身的蛋白质在冷冻条件下也会发生一些变性，此外在冷冻过程中虾的肌肉中水分容易挥发丧失，这对解冻后虾的外观和口感带来了不良影响。冷藏保鲜是将虾放于0〜4°C条件下贮藏，通常有冰藏和冰箱冷藏两种。在该温度条件下，虾体内酶及微生物的活性降低，虾原有的性质得到最大程度的保持，新鲜度改变得很小，其独特的风味得到保证。然而，冷藏保鲜的最大缺点就是保鲜期短，不利于长距离运输。
[0008] 生物保鲜是利用天然无毒的具有抗菌、抗氧化性的物质，或者采用能够改善虾的品质并且对环境和人体无危害的保鲜技术对食品进行保鲜。前者往往是指一些天然的或从动植物内提取的抗菌物质，如乳酸链球菌素、双歧杆菌、壳聚糖、精油等；后者包括酶技术、可食用膜技术等。生物保鲜技术最大的优点就是对环境无污染、对食品无不良影响和对人体无危害，因此在人们越来越关心食品安全性的今天，生物保鲜法具有非常广阔的前景，食品科学家们也开始积极拓展生物保鲜的应用范围，努力改善生物保鲜方法的效果。
[0009] 可食用膜是以几种来源广泛和经济实用的生物大分子(如多糖、蛋白质等)为原料，通过分子间相互作用而形成的具有多孔结构的薄膜，常常通过包裹、浸溃、涂布、喷洒等过程覆盖在食品表面或异质食品内部界面上。可食用膜应用的雏形最早见于12〜13世纪的中国，人们用简单的涂蜡手段来延缓橘子、柠檬等水果的脱水失重，延长果蔬货架寿命；16世纪，英国有一学者应用猪油包裹食品，开创了用脂类涂层保鲜食品的先例；1896年Harvard和Harmoney已提出用明胶涂层保护肉制品及其他食品；20世纪中叶开始，已有人开始使用由巴西棕搁蜡等制成的水包油乳状液涂于新鲜果蔬表面。此后膜技术得到快速发展，今天的可食性包装膜，已经不是过去的由单一成分制成的膜，而是发展成由多种生物大分子共混的、具有多种功能性质的可食用膜。
[0010] 虾类是越来越受到消费者欢迎的水产品，国内的虾产量一年比一年高，但是虾类水分和蛋白质含量高(含有约77 %的水分、20 %的蛋白质)、体型小、死后僵硬期短、体内酚酶含量高，这些特点导致其极易腐败变质，而且很难维持其外观色泽。在长距离运输虾类或在大型超级市场出售时，很难对其进行保活，由于目前人们更愿意选择肉质口感比较好的冰鲜保藏虾，所以如何在0〜4°C的低温条件下延长虾类的保鲜期、维持其感官品质是目前水产工作者广为关注的一大课题。
发明内容
[0011] 本发明所要解决的首要技术问题是提供一种具有阻氧阻湿和持续抗菌性能，能有效延缓虾类变质的生物保鲜膜。
[0012] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种虾类生物保鲜膜的制备方法。
[0013] 本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种虾类生物保鲜膜，其特征在于所述虾类生物保鲜膜是以海藻酸钠、茶多酚和硬脂酸为基质的成膜溶液经过浇膜干燥而成的，所述成膜溶液中各组分的浓度为: 海藻酸钠20-30g/L，茶多酚10-16g/L，硬脂酸 10-18g/L。
[0014] 优选，所述的成膜溶液还包括质量百分比0.4-0.6%的甘油。甘油的适量添加可以使膜更具有柔韧性。
[0015] 优选，所述的成膜溶液的pH值为5-5.5。此时膜的抗拉强度较好。
[0016] 优选，所述的虾类生物保鲜膜的存放及使用条件为相对湿度小于50%。膜的性能随着湿度的升高而不断下降，当环境相对湿度超过50%时，膜的各方面性质都有显著的下降。因此在膜的存放和应用时，应保证环境相对湿度在50%以下，才能保证膜的机械性能和阻隔性能得到发挥。
[0017] 本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种虾类生物保鲜膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
[0018] I)配制成膜溶液:
[0019] a、配制浓度20_30g/L的海藻酸钠水溶液:称取适量海藻酸钠溶解于蒸馏水中，微热助溶，并搅拌使完全溶解；
[0020] b、在海藻酸钠水溶液中加入适量硬脂酸，使硬脂酸浓度在10_18g/L，在60—80°C的水浴中加热搅拌至完全溶解；
[0021] C、添加甘油，使其浓度达到0.4-0.6%质量百分比，搅拌均匀，冷却；
[0022] d、加入适量茶多酚，使茶多酚浓度在10_16g/L，继续搅拌20-40分钟；
[0023] e、调节溶液的pH值为5-5.5，即制成胶状的成膜溶液；
[0024] 2)将配制好的成膜溶液进行制膜，干燥后揭膜，即为虾类生物保鲜膜；
[0025] 3)制得的虾类生物保鲜膜经检测合格后，在相对湿度小于50%的条件下存放备用。
[0026] 所述步骤2中制膜采用流延法平板浇膜，将成膜溶液以流延法倾倒于洁净玻璃平板上，再烘干揭膜。
[0027] 与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明以海藻酸钠、茶多酚和硬脂酸为基质制成虾类生物保鲜膜，该生物保鲜膜能够有效地抑制虾体微生物的生长，减慢虾体内各种化学和生物变化，使其蛋白质降解速度降低；有效减缓虾类的腐败速度、延长虾保鲜期4〜6天，同时还能够提高虾仁持水力、改善其外观和口感。本发明方法简单，制得的虾类生物保鲜膜具有良好的机械性能与抗菌性能，不但保鲜效果好，而且采用原料是绿色可食用的，成本低，安全可靠。
附图说明
[0028] 图1为本发明的制膜工艺流程图；
[0029] 图2为海藻酸钠浓度对膜的抗拉强度的影响曲线图；
[0030] 图3为海藻酸钠浓 度对膜水蒸气透过系数的影响曲线图。
具体实施方式
[0031] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0032] 称取5gNaAlg溶解于200mL蒸馏水，微加热助溶，随后将膜液放在恒温磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，加入3g硬脂酸，在70°C的水浴中加热搅拌至完全溶解，加入Ig甘油，将膜液置于恒温磁力搅拌器上搅拌，直至冷却到室温后加入2.5g茶多酚，继续搅拌30分钟，最后调节溶液的PH值至5.5，即制成胶状的成膜溶液。将配制好的成膜溶液以流延法倾倒于洁净玻璃平板上，干燥后揭膜，即为虾类生物保鲜膜，最后将制得的生物保鲜膜经检测存放于相对湿度小于50%的地方。制膜具体工艺流程如图1所示。
[0033] 下面对虾类生物保鲜膜的制备条件及应用做具体分析。
[0034] 一、虾类生物保鲜膜的制备条件
[0035] 在制备生物保鲜膜时，随着海藻酸钠浓度的升高，膜的抗拉强度逐渐上升，而膜的伸长率先上升后下降，水蒸气透过系数先下降后上升，综合各方面因素考虑，海藻酸钠的浓度在20-30g/L时，膜具有较好的性能。
[0036] 甘油的添加降低了膜的脆性，使膜更具有柔韧性，但随着甘油添加量的升高，膜的抗拉强度不断下降，而且水蒸气透过系数逐渐升高，为了使膜具备一定的柔韧性，又不对其机械强度和阻湿性造成不良影响，甘油浓度取0.4-0.6%最好。
[0037] 制备出的膜在25°C，不同的湿度条件下存放，发现膜的性能随着湿度的升高而不断下降，当环境相对湿度超过50%时，膜的各方面性质都有显著的下降。因此在膜的存放和应用时，应保证环境相对湿度在50%以下，才能保证膜的机械性能和阻隔性能得到发挥。
[0038] 在膜中添加一定量的硬脂酸能有效增强膜的阻隔性能，使水蒸气透过系数降低；然而当硬脂酸的含量过高时，容易出现脂质分布不均匀，甚至出现会分层现象，破坏了膜的整体致密性，使得膜的WVP略有回升。同时，硬脂酸的添加增强了膜的柔韧性，但降低了膜的抗拉强度。所以较佳的硬脂酸添加量为10〜18g/L。
[0039] 对膜液pH值、茶多酚含量和硬脂酸含量进行试验，发现对膜的抗拉强度来说，各因素影响的大小为:?!1值>硬脂酸含量>茶多酚含量，即膜液pH值5.5，茶多酚含量10-16g/L，硬脂酸含量10〜18g/L所制得的复合型抗菌膜具有良好的性能。
[0040] 膜的机械性能主要指膜的抗拉强度和伸长率，前者反映了膜的强度，后者反映了膜的脆度和延展性，性能较好的膜应当兼具一定的强度和较好的柔韧性。从图2可以看出，随着海藻酸钠浓度的增加，膜的抗拉强度也升高。这是因为影响可食性膜拉伸性能的有关因素是聚合物的结构、平均分子量和聚合物的分子排列。海藻酸钠浓度越大，单位体积内的分子数越多，成膜时高分子链间的相互作用力越强，分子间交联更加紧密，膜的强度也就随之增大。
[0041] 随着海藻酸钠浓度从10g/L升高到30g/L，所形成的膜变得均匀，膜的各方面性质均有所改善，膜的伸长率增大；但当浓度达到40g/L后，膜厚度增加的同时脆性增加，伸长率反而下降，这一结果与前人的试验结果基本一致。
[0042] 海藻酸钠膜具有较高的水蒸气透过系数，这是因为海藻酸钠膜是由亲水性高分子材料制成，本身容易吸水，再加上试验中采用流延法工艺制膜，分子排列属于“无取向”的。一般来说，分子无取向排列所形成的薄膜，其水蒸气透过系数比较大。
[0043] 图3所示为海藻酸钠浓度对膜水蒸气透过系数的影响，从图中可以看出，当海藻酸钠浓度升高时，膜的WVP先下降后上升，这是因为当海藻酸钠浓度在20〜30g/L的时候，其分子链完全展开，形成一种比较均匀和完全的交联，因此所形成的膜具有比较致密的结构，但当浓度进一步升高时，膜的厚薄不均、高分子链间的交联变得杂乱无序，膜的内部结构反而变得疏松，因此其WVP增大。[0044] 二、虾类生物保鲜膜的应用
[0045] 1、用制得的虾类生物保鲜膜对南美对虾进行涂膜处理，然后在0-4°C的条件下保存，涂膜后5天测试，虾的外观色泽均未变化，说明涂膜能够改善虾的外观品质，延缓虾体发生黑变的时间，生物保鲜膜能够有效地抑制虾体微生物的生长，减慢虾体内各种化学和生物变化，使其蛋白质降解速度降低；从细菌总数、TVB-N值来看，生物保鲜膜充分发挥了其机械保护、阻氧阻湿和持续抗菌的作用。从感观评分值来说，复合型抗菌膜涂膜使虾的保鲜期延长4〜6天。
[0046] 2、用制得的虾类生物保鲜膜对虾仁进行涂膜处理，然后在0-4°C的条件下保存，结果显示，经涂膜保鲜的虾仁，解冻和加热失水率显著降低，减少了虾仁的失重，说明生物保鲜膜处理能够提高虾仁的持水力，对虾仁的外观和口感有明显的改善作用。
Claims (5)
1.一种虾类生物保鲜膜，其特征在于所述虾类生物保鲜膜是以海藻酸钠、茶多酚和硬脂酸为基质的成膜溶液经过浇膜干燥而成的，所述成膜溶液中各组分的浓度为:海藻酸钠20-30g/L,茶多酚10-16g/L，硬脂酸10-18g/L，甘油0.4-0.6 (质量)％ ;成膜溶液采用水溶液。
2.根据权利要求1所述的虾类生物保鲜膜，其特征在于所述的成膜溶液的pH值为5-5.5。
3.根据权利要求1所述的虾类生物保鲜膜，其特征在于所述的虾类生物保鲜膜的存放及使用条件为相对湿度小于50%。
4.一种虾类生物保鲜膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)配制成膜溶液: a、配制浓度20-30g/L的海藻酸钠水溶液； b、在海藻酸钠水溶液中加入适量硬脂酸，使硬脂酸浓度在10-18g/L，在60—80°C的水浴中加热搅拌至完全溶解； C、添加甘油，使其浓度达到0.4-0.6% (质量)，搅拌均匀，冷却； d、加入茶多酚，使茶多酚浓度在10-16g/L，继续搅拌20-40分钟； e、调节溶液的pH值为5-5.5，即制成胶状的成膜溶液； 2)将配制好的成膜溶液进行制膜，干燥后揭膜，即为虾类生物保鲜膜。
5.根据权利要求4所 述的制备方法，其特征在于所述步骤2中制膜采用流延法平板浇膜，将成膜溶液以流延法倾倒于洁净玻璃平板上，再烘干揭膜。
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