CN103319735A - 一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备:按质量份数计，将1～100份的纳米二氧化钛悬浮液加入到200～800份的魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；向混合液中加入2～10份的甘油，搅拌15min后用氢氧化钠溶液调至碱性，然后抽真空脱气，得到保鲜液；将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥后从载体上剥离薄膜，制得魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。本发明制备的保鲜膜抗菌、阻光效果以及阻湿作用较好，适用于水果和蔬菜的包装，延长水果和蔬菜的保鲜期。

Description

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜

技术领域

本发明涉及一种果蔬保鲜膜，具体涉及一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

背景技术

水果和蔬菜已成为现代人类膳食结构中的不可缺少的组成部分，也是维持人体健康的重要基础。但由于其生产具有显著的季节性和地域性，导致很大一部分的水果和蔬菜产品在储藏、运输过程中发生腐败和变质现象，影响了人们的饮食质量，并造成了极大的浪费。而导致这种腐变产生的因素主要有两种：微生物和代谢活动。果蔬在采摘、储藏及运输过程中必不可少要受到细菌、霉菌、酵母等微生物的污染，在一定的温度、湿度及氧气存在的条件下，微生物便会大量繁殖，引起果蔬快速腐烂和霉变，再加上果蔬中的含水量较高，这更是给微生物生长创造了有利条件。其次，果蔬在采摘后，仍会进行呼吸等代谢活动，结果自身水分不断减少，表皮抗菌能力逐渐下降，最终影响产品的色泽和硬度，甚至褐变及酸败。因此果蔬保鲜已成为农业领域的一项重要研究课题，而其中运用涂膜技术保鲜果蔬为当前的研究热点方向之一。果蔬涂膜是将大分子物质溶液通过涂布、浸渍、喷洒等方法在果蔬表面形成透明或半透明膜，减少微生物对果蔬的污染，封闭果蔬表皮气孔，抑制其呼吸代谢作用，减少水分损失并延缓果蔬的衰老。

魔芋（Amorphophallus konjac C.Kocn）是一类天南星科魔芋属（Amorphophallus blume）多年生草本植物的统称,其主要成分为葡甘聚糖（Konjac glucomannan，简称KGM）。魔芋葡甘聚糖是一种非离子型水溶性高分子多糖，由葡萄糖和甘露糖按1:1.6的比例通过β-1,4糖苷键和少量的β-1,3糖苷键聚合而成，分子量分布在几十万至上百万之间，水溶液粘度大，具有良好的持水性、成膜性及生物相容性，故可广泛用于食品、化妆品及医药等领域。KGM溶于水后形成粘度较高的凝胶状液体，易成膜，涂膜光洁易粘着，且容易降解，降解产物无污染，是一种绿色环保型膜材料。直接利用KGM为果蔬涂膜可有效延长保存期，但涂膜机械强度差，不耐水，易滋养微生物，从而使其应用受到限制。因此，研究者将KGM水溶液作为基质，加入某些添加剂来改善膜的机械强度、耐水、抗菌等性能。

纳米二氧化钛（TiO₂）具有抗紫外线、杀菌、抗老化等功效。由于纳米二氧化钛粒径小，折光性强，透明度高，故可有效反射吸收紫外线，无毒且性能稳定。同时可在光线中紫外线的作用下长久杀菌，对多种微生物具有杀灭作用。

专利CN1385100中公开了一种可食性魔芋精粉复合食品包装膜的制备方法，将5%～80%魔芋精粉和10%～90%褐藻酸盐在40℃～50℃搅拌混合溶胀成膜，加入增塑剂，采用流延干法成膜，经交联固化，乙醇脱水，再经50℃～80℃干燥得到包装膜。该法得到的膜具有透明度高、强度高、抗水性和抗油脂性等特点，可食用，污染低，安全性高。但没有解决抗菌性和抗光性问题，且膜本身含有大量多糖物质，稳定性差，易受微生物污染而影响包装食品的质量，甚至引起食品腐烂变质，从而大大降低其使用范围。

中国专利CN102311647A中公开了一种植物蛋白魔芋胶复合降解使用膜的生产技术，以大豆蛋白为主料，添加甘油、魔芋胶和羧甲基纤维素，通过均质、脱气、干燥等制得可降解可食用膜。该法可防止膜开裂，得到高强度且具有阻油性、阻氧性及阻水性的包装膜，但没有解决抗光性问题，抗菌能力也有限，且制备中原料溶胀步骤较多，耗时长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构稳定、抗菌性和抗光性好、阻湿性强且安全无毒的魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备：

1）按2:100的质量比将魔芋葡甘聚糖加入70℃蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀后加入胶体磨中打磨均匀，再透过180目～220目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按1:100的质量比将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min后得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将1～100份的纳米二氧化钛悬浮液加入到200～800份的魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入2～10份的甘油，搅拌15min后用氢氧化钠溶液将调至碱性，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥后从载体上剥离薄膜，得到魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

所述步骤4）中碱性的pH值为9～11。

所述步骤5）中干燥时间为3h～5h。

本发明采用的成膜材料魔芋葡甘聚糖、纳米二氧化钛和甘油均为对人体和环境安全性物质，自然界含量丰富，来源广泛。

本发明在成膜过程中，魔芋葡甘聚糖吸水溶胀形成具有超大分子网络结构，纳米二氧化钛悬浮液通过搅拌均匀分布在魔芋葡甘聚糖分子网络中，形成新的网状结构，纳米二氧化钛粒子可很好阻隔分子链内部因外界影响产生的小分子迁移，从而延缓分子分解，提高体系的稳定性；当混合液中加入甘油后pH调至碱性时，魔芋葡甘聚糖发生脱乙酰作用，导致不可逆变性，变性后的分子间氢键相互交联，体系动能降低，进一步形成稳定膜结构。

本发明制备的抗菌保鲜膜结构富含羟基和羧基，易与水分子上的氢键相互交联，从而吸收并保持水分，起到阻湿作用。

本发明制备的抗菌保鲜膜结构中的纳米二氧化钛发挥抗菌作用，并有效吸收反射光线中的紫外线，抑制或杀灭环境中的微生物，达到抗菌、阻光效果。

本发明制备的抗菌保鲜膜及其主要降解产物低聚糖、单糖，二糖和纳米二氧化钛等，皆对人体和环境无毒害作用，且制备过程工艺简单，不产生污染，成本低，效率高。

本发明制得的抗菌保鲜膜可减少水果和蔬菜表皮的水分流失，延缓果蔬代谢活动，抑制果蔬中微生物引起的变质现象，适用于水果和蔬菜的包装，延长水果和蔬菜的保鲜期，克服了现有技术中抗菌性、抗光性、稳定性差的问题。

具体实施方式

实施例1

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备：

1）按质量比2:100，搅拌下将魔芋葡甘聚糖缓慢加入到70℃的蒸馏水中，然后在70℃下搅拌至魔芋葡甘聚糖全部溶胀后，倒入胶体磨中打磨至均匀，无凝结胶块，再采用200目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按质量比1:100将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min，得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将1份纳米二氧化钛悬浮液加入到200份魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入2份甘油，搅拌15min后，用氢氧化钠溶液调节pH值至11，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥5h后从载体上剥离薄膜，得到魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

抑菌实验证明：该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜对绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌具有明显抑制效果。

果蔬保鲜实验证明：常温下该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜可将苹果的保鲜期从15天延长至19天，30天后失重率由10.7%下降至4.1%；将黄瓜的保鲜期从3天延长至6天，30天后失重率由15.5%下降至10.0%。

实施例2

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备：

1）按质量比2:100，搅拌下将魔芋葡甘聚糖缓慢加入到70℃的蒸馏水中，然后在70℃下搅拌至魔芋葡甘聚糖全部溶胀后，倒入胶体磨中打磨至均匀，无凝结胶块，再采用180目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按质量比1:100将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min，得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将10份纳米二氧化钛悬浮液加入到400份魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入5份甘油，搅拌15min后，用氢氧化钠溶液调节pH值至10，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥4h后从载体上剥离薄膜，得到魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

抑菌实验证明：该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜对绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌和黑曲霉具有明显抑制效果。

果蔬保鲜实验证明：常温下该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜可将苹果的保鲜期从15天延长至22天，30天后失重率由10.7%下降至3.5%；将黄瓜的保鲜期从3天延长至10天，30天后失重率由15.5%下降至7.3%。

实施例3

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备：

1）按质量比2:100，搅拌下将魔芋葡甘聚糖缓慢加入到70℃的蒸馏水中，然后在70℃下搅拌至魔芋葡甘聚糖全部溶胀后，倒入胶体磨中打磨至均匀，无凝结胶块，再采用220目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按质量比1:100将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min，得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将60份纳米二氧化钛悬浮液加入到800份魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入7份甘油，搅拌15min后，用氢氧化钠溶液调节pH值至9，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥4h后从载体上剥离薄膜，得到魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

抑菌实验证明：该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜对枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌和黑曲霉具有明显抑制效果。

果蔬保鲜实验证明：常温下该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜可将苹果的保鲜期从15天延长至30天，30天后失重率由10.7%下降至2.1%；将黄瓜的保鲜期从3天延长至14天，30天后失重率由15.5%下降至4.8%。

实施例4

一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，通过以下步骤制备：

1）按质量比2:100，搅拌下将魔芋葡甘聚糖缓慢加入到70℃的蒸馏水中，然后在70℃下搅拌至魔芋葡甘聚糖全部溶胀后，倒入胶体磨中打磨至均匀，无凝结胶块，再采用220目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按质量比1:100将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min，得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将100份纳米二氧化钛悬浮液加入到600份魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入10份甘油，搅拌15min后，用氢氧化钠溶液调节pH值至11，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥3h后从载体上剥离薄膜，得到魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

抑菌实验证明：该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜对绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌和黑曲霉具有明显抑制效果。

果蔬保鲜实验证明：常温下该魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜可将苹果的保鲜期从15天延长至22天，30天后失重率由10.7%下降至2.9%；将黄瓜的保鲜期从3天延长至8天，30天后失重率由15.5%下降至5.6%。

Claims (3)

1.一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，其特征在于通过以下步骤制备：

1）按2:100的质量比将魔芋葡甘聚糖加入70℃蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀后加入胶体磨中打磨均匀，再透过180目～220目滤布过滤，收集滤液，滤液即为魔芋葡甘聚糖溶液；

2）按1:100的质量比将纳米二氧化钛粉体加入到蒸馏水中，超声振荡30min后得到纳米二氧化钛悬浮液；

3）按质量份数计，将1～100份的纳米二氧化钛悬浮液加入到200～800份的魔芋葡甘聚糖溶液中搅拌20min，得到混合液；

4）向混合液中加入2～10份的甘油，搅拌15min后用氢氧化钠溶液调至碱性，然后抽真空脱气，得到保鲜液；所述氢氧化钠溶液为0.1mol/L；

5）将保鲜液均匀涂布在载体表面，在65℃下干燥后从载体上剥离薄膜，制得魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜。

2.根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，其特征在于，所述步骤4）中碱性的pH值为9～11。

3.根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖抗菌保鲜膜，其特征在于，所述步骤5）中干燥时间为3h～5h。