CN103087356A

CN103087356A - 可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103087356A
Application number: CN2013100468534A
Authority: CN
Inventors: 彭勇; 李云飞
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种可食性壳聚糖/绿茶多酚活性包装涂膜材料，所述的可食性绿茶多酚活性包装涂膜材料至少包括以下组分及重量配比：壳聚糖1-2份，稀醋酸水溶液95-100份，甘油0.5-1.2份，吐温20为0-0.1份，绿茶多酚0.5-2份，水95-98份。该复合型壳聚糖活性包装膜在不同食品模拟物中都有很强的抗氧化能力，能保证膜中的抗氧化物质达到缓慢释放的目的，并且膜的力学性能、阻水性能好、在水中的溶解和膨胀程度小，在食品包装领域，尤其是预防食品产品氧化方面有着良好的发展前景。

Description

可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种食品工程技术领域的保鲜材料及其制备方法，具体是一种特别适用于预防食品氧化的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料。

背景技术

新鲜食品保鲜期较短，尤其对于鲜切加工的果蔬、肉类、鱼类、奶制品等来说，在受到机械加工损伤后，会诱发一系列相关酶活性的变化，导致产品软化、褐变以及因微生物侵染而引起腐烂等不良症状，严重影响其商品价值和货架期。这其中，颜色是最重要的外观品质指标之一，氧化褐变引起的颜色变化可能直接影响到消费者的购买欲望。因此，研究开发新的抗氧化包装材料是很有必要的。

可食性包装膜材料被公认为具有维持鲜切果蔬和肉类品质的最有效方法之一。可食性包装膜材料主要由天然可食性物质（如壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、乳清蛋白等）组成，在这些物质中，壳聚糖（聚-N-乙酰-D-葡萄糖胺）被认为是安全、无毒、生物可降解、有一定抗氧化性能的可食性多糖，是天然多糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖，其成膜性能好，所成的膜有较好的阻水阻气性，能抑制气体交换、减少水分损失、维持硬度，延长果蔬和肉类的货架期。并且，研究表明壳聚糖与其他物质有较好的相容性，有结合天然抗菌抗氧化物质的潜力，是优良的可食性涂膜包装材料。

近年来，随着活性包装概念的提出，对于食品科技工作者来说最主要的挑战就是设计活性食品包装材料。活性食品包装即在食品包装材料中添加一定的抗菌或抗氧化物质，通过一定的手段使抗氧化或抗菌物质达到缓慢释放的目的，相比于直接应用抗菌或抗氧化物质于食品表面有更理想的效果。并且，出于人们健康的考虑和环境安全问题，当前食品活性包装中添加剂的研究越来越多的集中于天然的抗氧化或抗菌物质。

茶是世界上最主要的饮品之一，由于其含有较多的生物活性物质，被公认为具有很高健康保健价值的产品之一。茶叶提取物是通过物理的方法从茶叶中提取的有益成份，其中最主要的成份是绿茶多酚，研究证实绿茶多酚有极强的抗氧化能力，绿茶多酚中EGCG的抗氧化能力是VC的20倍、VE的30倍。并且茶叶的抗氧化能力评价主要是来自于其清除体内有害自由基的能力，清除DPPH脂溶性自由基的能力被认为是抗氧化能力的标准方法。在食品工业中，研究表明茶叶提取物可以延迟大豆油、蔬菜油和香肠的氧化。然而，对于壳聚糖膜结合绿茶多酚成膜保鲜的研究还未有报道。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号：CN 02151253.1，发明名称：复合型可食性壳聚糖膜的制备方法。该专利是利用壳聚糖及其衍生物为成膜材料，以成膜剂或增塑剂为辅助成分制成的复合型可食性壳聚糖膜。由于其仅具有可食性膜的力学和透气性能，而抗氧化能力没有被开发出来，对于果蔬或肉类来讲很难起到抗氧化褐变的作用，并且也未有关于膜中抗氧化物质释放程度的报道。

发明内容

本发明的目的在于制备一种能缓慢释放抗氧化物质的活性包装膜，并提高壳聚糖复合膜的保健价值，提出了一种壳聚糖结合绿茶多酚复合膜的制备方法。本发明可食性的活性包装膜具有配方简单，容易操作的特点，同时制成的膜有较好的力学和阻水阻气性能，抗氧化能力显著提高，在不同食品模拟物中的研究表明能达到活性释放的目的。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明涉及的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜材料，其组分及质量配比为：壳聚糖1-2份，稀醋酸水溶液95-100份，增塑剂0.5-1.2份，乳化剂0-0.1份，绿茶多酚0.5-2份，水95-98份。

优选地，所述的乳化剂的质量百分比为0.01-0.1份。

所述的水是指蒸馏水或自来水。

所述的壳聚糖是指食品级壳聚糖，脱乙酰度≥90%。可以从厂家直接购买。

所述的增塑剂是指食品级的甘油。

所述的乳化剂是指分析纯级以上的吐温20。

所述的稀醋酸是质量分数为0.5-1%的醋酸水溶液。

所述的绿茶多酚是指从绿茶中通过膜分离的方法直接提取的多酚类物质，其中主要成分为绿茶多酚，要求含量≥99.9%。可以从厂家直接购买。

可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜材料的制备方法为:将一定量的壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得重量比为1-2%的壳聚糖溶液，纱布过滤之后依次加入增塑剂和乳化剂搅拌均匀，再加入绿茶多酚到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经均质机混合均匀，混合好的溶液在室温下真空脱气至无气泡。

可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜是用流延法涂覆在玻璃板上，室温下蒸发干燥成膜制得。

所述的搅拌均匀是指利用普通搅拌器具搅拌，最后达到打碎未溶解的硬块的效果。

所述的室温是指室内温度条件下，在20-25℃之间。

所述的纱布过滤，是利用医用纱布过滤。

所述的真空脱气是指将溶液置于密封容器中，利用真空泵抽真空至0.1-0.5MPa条件下，保持这种真空度1h至无气泡。

所述的流延法是指一种通用的制作可食性膜的方法，即把溶液倒在平板上，流动均匀后干燥成膜，膜的厚度约为70-90μm。

所述的蒸发是在室温条件下自然蒸发。

用傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析壳聚糖复合膜体的特征以及分子间的相互作用，如图1所示。不含绿茶的壳聚糖对照膜a）的图谱中，3285cm^-1处的峰涉及O-H键的伸缩振动，2920cm^-1和2872cm^-1处的峰归因于C-H键的伸缩振动，壳聚糖膜的典型特征峰在1642cm^-1和1558cm^-1处，分别代表C=O键的伸缩和N-H的弯曲。另外，在1410cm^-1和1381cm^-1处的峰代表-CH₂的弯曲和-CH₃的对称形变，在指纹区1152cm^-1和1027cm^-1处的峰主要是由于C-O伸缩引起，在882cm^-1处的峰归因于C-C单键的伸缩振动。

在壳聚糖膜中加入0.5%的绿茶之后，如图1中b）所示，壳聚糖膜的特征峰有向低波段偏移的趋势，并且，在指纹区1558-882cm^-1之间的峰型变的复杂，在1219cm^-1（C-O）和882cm^-1（C-C）出现新的峰，这都表明壳聚糖和绿茶多酚之间存在强烈的相互交联作用，其原因可能是由于绿茶多酚中苯环的影响。

与现有技术相比，本发明所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜材料及膜对气体O₂和CO₂的封阻作用增强，能够更有效的降低储藏过程中果蔬和肉类的呼吸作用。增加了果实表面光泽，且具有持久性。而且由于添加了绿茶多酚，使得该保鲜涂膜抗氧化性显著增强，水溶性和水蒸汽透过率大大降低，不会在冷藏中由于壳聚糖的吸水性对水果造成冷害。同时，由于一般果蔬和肉类不含有多酚类物质，通过强化绿茶多酚还有一定的抗氧化保健效果。

本发明具有以下特点：本发明采用壳聚糖结合绿茶多酚显著提高涂膜材料的抗氧化性和阻水性，由于绿茶多酚也具有水溶性，因此和壳聚糖有较好的相容性，并具有绿茶独特的保健作用。可对果蔬和肉类进行喷涂或浸涂，经过风干后自然附着在表面，形成一层壳聚糖保鲜膜，起到保持果蔬和肉类品质，增加亮度，延长货架期的作用。而且，由于添加绿茶多酚，强化了果蔬的营养成分和保健作用。本发明在不同食品模拟物中的研究表明，抗氧化剂的释放程度可以通过绿茶浓度、增塑剂和乳化剂来调节。

附图说明

图1为壳聚糖复合膜加绿茶多酚前后的红外光谱图：

图1中a)不含绿茶的壳聚糖的膜；b)加入0.5份的绿茶后的壳聚糖膜；

图2为壳聚糖绿茶多酚膜在不同食品模拟物中的抗氧化能力示意图；

图3为甘油对壳聚糖绿茶膜抗氧化能力的影响示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例中涉及的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料及膜的制备方法为：

1）壳聚糖稀溶液的制备：将高脱乙酰度的壳聚糖加入到0.5-1%的稀醋酸中，充分搅拌均匀至完全溶解，四层纱布过滤，去除杂质，制备成1-2%的壳聚糖稀溶液；

2）与增塑剂的复合：将增塑剂甘油经过50℃水浴加热，使其易于用移液枪吸取，转移至过滤后的壳聚糖稀溶液中，搅拌至混合均匀。

3）与乳化剂的复合：以亲水性的吐温20作为乳化剂，用移液枪吸取乳化剂至复合膜溶液中，搅拌至混合均匀。

4）与绿茶多酚交联：把绿茶提取物绿茶多酚加入到混合好的壳聚糖膜溶液中，搅拌至充分溶解，之后用均质机在13500rpm下均质2分钟，把混合后的溶液真空抽气，直至看不到气泡。

5）流延法成膜：膜溶液可以作为保鲜剂，直接用于果蔬或肉类的涂膜保鲜；可食性壳聚糖绿茶多酚膜包装膜是用流延法涂覆于干燥、洁净、水平的玻璃板或聚四氟乙烯平板上，置于25℃室温下蒸发成膜，干燥时间为48h左右。干燥后的膜在25℃和53%的相对湿度下保存。

实施例1

将2份蟹壳聚糖（脱乙酰度90.2%，粘度62cps）溶于98份1%的稀醋酸溶液中，充分搅拌，制得重量比为2%的壳聚糖溶液，然后在磁力搅拌器上搅拌4小时，过滤，之后加入0.5份的甘油，再次磁力搅拌1小时，绿茶多酚分别以0，0.5,1和2份混合到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经德国IKA高速均质机在13500rpm下均质2分钟，真空脱气1小时。

将计算好的每种脱气的成膜溶液延流在平坦的玻璃板上，玻璃板面积25cm×25cm，以达到约70微米的均匀厚度，在室温下（25℃左右）干燥2天。将干燥后的膜小心的从玻璃板上剥离，并切成不同大小的片进行指标评价。尺寸60×60mm的用于水蒸气透过率的评估，20×80mm的用于机械性能的分析，20×20mm的用于抗氧化性评价。在所有测量之前，膜样品都在设定的25℃和53%相对湿度下的恒温恒湿箱中稳定最少2天。

结果如下所示：

表1：壳聚糖绿茶多酚膜的物理和机械性能

利用本实施例生成的壳聚糖活性包装膜，如表1和图2所示，有较好的水蒸汽透过率和抗拉强度，对照膜几乎没有清除DPPH的能力，加入绿茶多酚后，膜的抗氧化性（即DPPH清除能力）显著提高，在不同食品模拟物中的研究表明，在酸性食品模拟物中（小于50%的乙醇浓度），膜中抗氧化物质的释放较快，30分钟以内即可达到最大释放量，而在脂质食品模拟物中（大于50%乙醇浓度），膜中抗氧化物质的释放被延迟，0.5份绿茶经4天才能达到最大清除能力。

实施例2

将2克蟹壳聚糖溶于98份1%的稀醋酸溶液中，充分搅拌，制得重量比为2%的壳聚糖溶液，然后在磁力搅拌器上搅拌4小时，过滤，之后加入0，0.6，0.9和1.2份等不同重量的增塑剂甘油，再次磁力搅拌1小时，绿茶多酚以0和0.5份的重量混合到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经均质机在13500rpm下均质2分钟，真空脱气1小时。

将计算好的每种脱气的成膜溶液延流在平坦的玻璃板上，玻璃板面积25cm×25cm，以达到约70微米的均匀厚度，在室温下（25℃左右）干燥2天成膜。在所有测量之前，膜样品都在设定的25℃和53%相对湿度下的恒温恒湿箱中稳定最少2天。

利用本实施例制备的壳聚糖绿茶活性包装膜，如表2和图3所示，按照本实施例的技术方案得到的壳聚糖绿茶多酚膜有较好的延长度,柔韧性更好，高甘油浓度下的膜在水中的溶解和膨胀程度更小，可以通过甘油浓度的变化来控制抗氧化物质从膜中的释放，延缓复合膜抗氧化物质释放的程度，达到活性包装的目的。

表2：不同甘油浓度条件下的壳聚糖绿茶多酚膜的物理和机械性能

实施例3

将2份蟹壳聚糖溶于98份1%的稀醋酸溶液中，充分搅拌，制得重量比为2%的壳聚糖溶液，然后在磁力搅拌器上搅拌4小时，过滤后分别加入0和0.1的吐温20乳化剂，再加入0，0.6，0.9和1.2份重量的增塑剂甘油，再次磁力搅拌1小时，绿茶多酚以0.5份混合到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经均质机在13500rpm下均质2分钟，真空脱气1小时。

表3：甘油和吐温对壳聚糖绿茶多酚膜溶液黏度的影响

表4：甘油和吐温对壳聚糖绿茶多酚膜物理和机械性能的影响

利用本实施例制备的壳聚糖绿茶和乳化剂复合的活性包装膜的各种性能如表3和4所示，甘油和吐温的加入降低了膜溶液的表观黏度和表面张力，增加了膜溶液在食品表面的粘附性，制备的膜更均匀一致，抗氧化性效果更趋于稳定。

实施例4

制作2千克可食性壳聚糖绿茶涂膜溶液，其配比如下：壳聚糖2份，甘油0.6份，吐温20为0.1份，绿茶多酚0.5份，水96.8份。

称量壳聚糖40克，甘油12克，吐温20为2克，绿茶多酚10克，水1936克。将40克壳聚糖溶于1936克含有1%的稀醋酸的水溶液中，充分搅拌，然后在磁力搅拌器上搅拌4小时，过滤后先加入2克吐温20乳化剂，再加入12克的增塑剂甘油，再次磁力搅拌1小时，加入10克绿茶多酚到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经均质机在13500rpm下均质2分钟，真空脱气1小时制成涂膜保鲜溶液。

利用本实施例制备的壳聚糖绿茶涂膜溶液来处理鲜切加工后的荸荠，经两个周的4℃冷藏后，发现鲜切荸荠颜色无变化，无腐烂现象，失水较少，而未经过涂膜处理的鲜切荸荠，经两个周的4℃冷藏后，出现严重的变色和腐烂，失水现象严重，且味道变差。

Claims

1.一种可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征在于，所述的可食性绿茶多酚活性包装涂膜材料至少包括以下组分及重量配比：壳聚糖1-2份，稀醋酸水溶液95-100份，增塑剂0.5-1.2份，乳化剂0-0.1份，绿茶多酚0.5-2份，水95-98份。

2.根据权利要求1所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征是，所述的壳聚糖是食品级高脱乙酰度的壳聚糖，脱乙酰度≥90%。

3.根据权利要求1所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征是，所述的绿茶多酚是指从绿茶中用膜分离的方法提取的多酚类物质，多酚含量≥99.9%。

4.根据权利要求1所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征是，所述的增塑剂是指食品级的甘油。

5.根据权利要求1所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征是，所述的乳化剂是指分析纯以上的吐温20。

6.根据权利要求1所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料，其特征是，所述的稀醋酸水溶液是质量分数为0.5-1%的醋酸水溶液。

7.一种如权利要求1-6任一所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜材料的制备方法，所述的制备方法为：将一定量的壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得重量比为1-2%的壳聚糖溶液，纱布过滤之后依次加入增塑剂和乳化剂搅拌均匀，再加入绿茶多酚到壳聚糖溶液中，充分搅拌均匀后经均质机混合均匀，混合均匀的溶液在室温下真空脱气至无气泡。

8.一种可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜，所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜为由如权利要求1-6所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料通过延流法在玻璃板上室温下蒸发干燥成膜制得。

9.如权利要求1-6任一所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装涂膜材料和如权利要求8所述的可食性壳聚糖绿茶多酚活性包装膜在食品工程技术领域的应用。