CN103351629A

CN103351629A - 一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN103351629A
Application number: CN2013103158455A
Authority: CN
Inventors: 柴国壁; 李鹏; 孙世豪; 刘俊辉; 张启东; 卢斌斌; 毛健; 曾世通
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103351629B

Abstract

一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，其特征在于：该复合膜包括烟叶蛋白、普鲁兰多糖以及功能性添加剂，还添加有香味材料。其制备方法是将烟叶蛋白及普鲁兰多糖加水溶解，加入功能性添加剂和香味材料，超声波空化，真空脱气，所得膜液成型揭膜即得。本发明的优点在于：采用新鲜烟叶作为主要原料来源，可以拓展烟叶的综合利用价值，提高其经济附加值。所用原料及辅料来源充足广泛价廉，均为可食性物质，对人体无毒无害，同时含有丰富的营养成分，可提供一定生理保健功能。采用超声波空化处理技术替代蛋白质成膜常用的醛类交联剂，在提高了产品安全性的同时降低了生产成本。环境友好，可生物降解，无污染问题。制备工艺流程简单、安全，市场前景好。

Description

一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品包装领域，具体地讲涉及一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的增强以及对食物品质要求的提高，人们对食品包装也提出了更高的要求。目前广泛使用的包装材料多使用高分子聚合物如聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等制成，这些材料在自然界难以降解，导致了日益严重的“白色污染”问题，因此使用可再生资源生产可食用或者可降解的材料成为了一种新的趋势。在食品领域，利用天然生物材料制成的可食用膜也已成为世界食品工业科技的一个重要方向。

可食用膜的成膜材质主要有三类：多糖、蛋白质、脂类。蛋白质成膜主要依靠二硫键的作用，首先通过二硫键还原裂解成疏基，在溶剂中扩散开来，使多肽分子量降低，然后扩散开的蛋白质分子在空气中又被氧化，重新形成二硫键，形成膜结构，这使得可食性蛋白膜具有优良的机械屏障特性。同时，蛋白质具有营养价值丰富、易消化、外观和口感好等优点，这些使得蛋白质膜近年来成为研究的热点。目前，以蛋白质为基质的可食用膜研究多集中在大豆蛋白（中国授权专利200510107823.5和中国专利申请号CN200610128363.9、CN200910114012.6）、小麦蛋白（中国授权专利CN200910097730.7）、玉米醇溶蛋白（中国专利申请号CN200710070127.0）、乳清蛋白（中国专利申请号CN200710190608.5、CN200910236286.2、CN200910242969.9、CN200910243064.3）和酪蛋白（中国专利申请号CN200380106927.3）、胶原蛋白（中国授权专利CN201110008405.6和中国专利申请号CN200510021781.3、CN200610043129、CN200810029610.9、CN201110130460.2、CN201110222564.6）等的研究上。

在烟叶植物体中，蛋白质是主要营养物质之一，是烟叶生长过程中维持机体生命活力的主要物质基础。新鲜干烟叶中的蛋白质含量可达15%，而且等级越低的烟叶其蛋白质含量越高。同时，由于其高密度种植的特性，烟叶的可溶性蛋白产量为相同面积的大豆的3-4倍(左天觉，烟草的生产、生理与生物化学，上海远东出版社，1993，357-361)，因此烟叶是很丰富的植物蛋白来源。从营养、医疗和食品角度来评价，烟叶蛋白也具有明显优点：B. H. Ershoff等通过小鼠喂养实验证实了用烟叶蛋白作为蛋白添加剂处理的动物重量及蛋白质效率明显高于其他蛋白 (B. H. Ershoff, S. G. Wildman, P. Kwanyuen, Biological evaluation of crystalline Fraction I protein from tobacco, Exp. Biol. Med. 1978, 157:626-630)，对其所含的组分I可溶性蛋白进行氨基酸分析发现，不仅含有全部的人体八种必需氨基酸，其含量除蛋氨酸外均超过联合国粮食和农业组织(FAO)推荐的标准，赖氨酸、苏氨酸和缬氨酸含量超过小麦、水稻、玉米等农作物(S. D. Kung, T. C. Tso. Tobacco as a potential food source and smoke material: soluble protein content, extraction and amino acid composition. J. Food Sci. 1978, 43: 18-44)。

我国是世界烟叶种植第一大国，随着控烟运动在世界范围的不断加强，如何开发烟叶的多重经济价值，提高其产品附加值，对于相关产业的可持续健康发展有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的正是针对上述状况而开发的一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜。从新鲜烟叶中提取烟叶蛋白，将其作为成膜基质得到烟叶蛋白可食用膜，并加入普鲁兰多糖以提高膜的耐加工性。

本发明的目的是通过以下技术方式来实现的：一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，包括烟叶蛋白、普鲁兰多糖以及功能性添加剂，三者之间的重量配比为：烟叶蛋白∶普鲁兰多糖∶功能性添加剂=4-6∶3-5∶0.5-1.5。

该复合膜还添加有香味材料，加入量为烟叶蛋白重量的0.1%-3%.

所述功能性添加剂选用甘油、丙二醇、山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘油脂肪酸酯中的任意一种或多种组合。

所述香味材料是植物提取物的任意一种或多种的组合，或是单体食用香料的任意一种或多种的组合，或者是植物提取物与单体食用香料的组合。

本发明的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法如下：将烟叶蛋白及普鲁兰多糖加入其5-10倍量的水溶解，调节溶液pH值至7-9，加入功能性添加剂和香味材料，超声波空化，真空脱气，所得膜液成型揭膜即得烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合可食用膜。其具体步骤如下：

（1）将烟叶蛋白和普鲁兰多糖加5-10倍量水溶解，使烟叶蛋白与普鲁兰多糖的浓度(重量比)分别为5%-10%和4%-8%，将所得溶液充分搅拌后加入食用纯碱调节pH至7-9，再置于60-80 ^oC温度下加热处理30-60 min；

（2）向步骤（1）所得溶液中加入功能性添加剂、香味材料并充分搅拌，置于超声波中空化处理以提高膜的抗拉强度；超声波空化处理条件为频率20-30 kHz，功率80-100 W，时间为10-20 min。

（3）将步骤（2）所得溶液在0.09-0.095 MPa真空下脱气20-30 min，得到烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合膜膜液。

（4）将步骤（3）所得膜液在涂抹有脱模剂的不锈钢板上成型制膜，40-80 ^oC下恒温热风干燥，干燥时间为1-5小时，揭膜即得烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜。所述成型制模工艺是流延成膜、压延成膜、喷洒成膜、刮板成膜中的任意一种。所述脱模剂可选用植物油、白油和吐温80中的任意一种，用量为0.01-0.05 mL/cm²。

本发明的烟叶蛋白由下述步骤制备：

（1）将新鲜烟叶用水洗净，切碎；将磷酸缓冲液（Na₂HPO₄-KH₂PO₄体系，pH值为7.5-8.0，浓度为0.1-0.2 mol/L，含有3-5 mmol/L Na₂EDTA)同切碎后的烟叶按照3-7∶1的质量比混合，在功率为400-800 W、频率为20-40 kHz的超声波下进行浸提，浸提温度为20-40 ^oC，浸提时间为30-90 min，将上述浸提液高速离心，离心力20000-30000 g，时间20-40 min，弃去沉淀，所得上清液为烟叶蛋白粗提液；

（2）向所得烟叶蛋白粗提液中加入浓度为20%-50%(体积比)的双氧水溶液，粗提液与双氧水溶液体积比为10/1-25/1，40-60 ^oC下搅拌30-60 min以脱色，所得溶液真空下低温浓缩至原有体积的30%-50%。向浓缩液中加入浓盐酸，调节pH值至3-5，在4-10 ^oC下酸沉3-5小时使蛋白质沉淀，将所得混合物高速离心，离心力20000-30000 g，时间20-40 min；蛋白质沉淀经水洗涤后喷雾干燥或冷冻干燥，得烟叶蛋白。

本发明得到的烟叶蛋白可食用膜具有以下优点：

（1）采用新鲜烟叶作为主要原料来源，可以拓展烟叶的综合利用价值，提高其经济附加值，为相关产业的健康发展开拓新的途径。

（2）其他原料及辅料来源充足广泛价廉，均为可食性物质，对人体无毒无害，同时含有丰富的营养成分，可提供一定生理保健功能。

（3）采用超声波空化处理技术替代蛋白质成膜常用的醛类交联剂，提高了产品安全性的同时降低了生产成本。

（4）可根据消费者口味喜好自由调节所使用香味材料。

（5）环境友好，可生物降解，无污染问题。

（6）制备工艺流程简单、安全，市场前景好。

具体实施方式

为进一步说明本发明特提供以下实施例，但并不限制本发明。

实施例1

（1）取新鲜烟叶2 kg，自来水清洗后滤干，粉碎，加入10 kg配置好的Na₂HPO₄-KH₂PO₄磷酸缓冲液（pH为7.8，浓度为0.1 mol/L，含有浓度为3 mmol/L的Na₂EDTA）。所得混合物在超声波下浸提，超声波条件为：功率500 W，频率20 kHz；浸提温度为35 ^oC，时间为60 min。所得浸提液置于高速离心机中离心，离心力30000 g，时间30 min。离心完毕，弃去沉淀，取上清液为烟叶蛋白粗提液。

（2）将步骤1所得粗提液加入浓度为30%的双氧水溶液，粗提液与双氧水溶液的体积比为20/1，60 ^oC下搅拌30 min，所得溶液真空下低温浓缩至原有体积的50%。浓缩液中加入浓盐酸调节pH至3，在4 ^oC下酸沉3小时使蛋白质沉淀。将所得混合物高速离心，离心力30000 g，时间20 min。蛋白质沉淀经水洗涤后冷冻干燥，得烟叶蛋白。

（3）取烟叶蛋白80g和普鲁兰多糖60g加蒸馏水1kg溶解，使烟叶蛋白与普鲁兰多糖的浓度分别为8%和6%，将所得溶液充分搅拌后加入食用纯碱调节pH至8，再置于80 ^oC温度下加热处理30 min。

（4）向步骤3所得溶液中加入20g山梨糖醇，加1.6g薄荷精油和0.8g的甘草提取物作为香味材料，置于频率为20 kHz、功率为100 W的超声波中空化15 min。

（5）将步骤4所得溶液在0.095 MPa真空下脱气20 min，得到烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合膜膜液。

（6）将步骤5所得膜液采用刮板成膜法在涂抹有0.05 mL/cm²吐温80的不锈钢板上成型制膜，65 ^oC下恒温热风干燥，干燥时间为1.5小时。

实施例2

（1）取新鲜烟叶2 kg，自来水清洗后滤干，粉碎，加入8 kg配置好的Na₂HPO₄-KH₂PO₄磷酸缓冲液（pH为8.0，浓度为0.2 mol/L，含有浓度为5 mmol/L的Na₂EDTA）。所得混合物在超声波下浸提，超声波条件为：功率800 W，频率40 kHz；浸提温度为40 ^oC，时间为60 min。所得浸提液置于高速离心机中离心，离心力30000 g，时间30 min。离心完毕，弃去沉淀，取上清液为烟叶蛋白粗提液。

（2）将步骤1所得粗提液加入浓度为35%的双氧水溶液，粗提液与双氧水溶液的体积比为15/1，50 ^oC下搅拌40 min，所得溶液真空下低温浓缩至原有体积的50%。浓缩液中加入浓盐酸调节pH至3.5，在6 ^oC下酸沉4小时使蛋白质沉淀。将所得混合物高速离心，离心力20000 g，时间40 min。蛋白质沉淀经水洗涤后喷雾干燥，得烟叶蛋白。

（3）取烟叶蛋白80g和普鲁兰多糖40g加水1kg溶解，使烟叶蛋白与普鲁兰多糖的浓度分别为8%和4%，将所得溶液充分搅拌后加入食用纯碱调节pH至8.5，再置于65 ^oC温度下加热处理45 min。

（4）向步骤3所得溶液中加入15g甘油，加2g薄荷精油和1g的茶叶提取物作为香味材料，置于频率为30 kHz、功率为80 W的超声波中空化20 min。

（6）将步骤5所得膜液采用刮板成膜法在涂抹有0.05 mL/cm²白油的不锈钢板上成型制膜，55 ^oC下恒温热风干燥，干燥时间为2小时。

实施例3

（1）取新鲜烟叶2 kg，自来水清洗后滤干，粉碎，加入14 kg配置好的Na₂HPO₄-KH₂PO₄磷酸缓冲液（pH为7.5，浓度为0.1 mol/L,含有浓度为4 mmol/L的Na₂EDTA）。所得混合物在超声波下浸提，超声波条件为：功率600 W，频率30 kHz；浸提温度为40 ^oC，时间为60 min。所得浸提液置于高速离心机中离心，离心力30000 g，时间30 min。离心完毕，弃去沉淀，取上清液为烟叶蛋白粗提液。

（2）将步骤3所得粗提液加入浓度为40%的双氧水溶液，粗提液与双氧水溶液的体积比为25/1，60 ^oC下搅拌40 min，所得溶液真空下低温浓缩至原有体积的50%。所得浓缩液中加入浓盐酸调节pH至3.5，在8 ^oC下酸沉5小时使蛋白质沉淀。将所得混合物高速离心，离心力30000 g，时间30 min。蛋白质沉淀经水洗涤后冷冻干燥，得烟叶蛋白。

（3）取烟叶蛋白100g和普鲁兰多糖80g加水1kg溶解，使烟叶蛋白与普鲁兰多糖的浓度分别为10%和8%，将所得溶液充分搅拌后加入食用纯碱调节pH至9，再置于70 ^oC温度下加热处理60 min。

（4）向步骤3所得溶液中加入15g甘油，加1.5g的菠萝提取物和1g茶叶提取物作为香味材料，置于频率为20 kHz、功率为80 W的超声波中空化15 min。

（5）将步骤4所得溶液在0.09 MPa真空下脱气30 min，得到烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合膜膜液。

（6）将步骤5所得膜液采用刮板成膜法在涂抹有0.05 mL/cm²植物油的不锈钢板上成型制膜，60 ^oC下恒温热风干燥，干燥时间为2小时。

Claims

1.一种烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，其特征在于：包括烟叶蛋白、普鲁兰多糖以及功能性添加剂，三者之间的重量配比为：烟叶蛋白∶普鲁兰多糖∶功能性添加剂=4-6∶3-5∶0.5-1.5。

2.根据权利要求1所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，其特征在于：该复合膜还添加有香味材料，加入量为烟叶蛋白重量的0.1%-3%。

3.根据权利要求1所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，其特征在于：所述功能性添加剂选用甘油、丙二醇、山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘油脂肪酸酯中的任意一种或多种组合。

4.根据权利要求2所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜，其特征在于：所述香味材料是植物提取物的任意一种或多种的组合，或是单体食用香料的任意一种或多种的组合，或者是植物提取物与单体食用香料的组合。

5.一种权利要求1所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：将烟叶蛋白及普鲁兰多糖加入其5-10倍量的水溶解，调节溶液pH值至7-9，加入功能性添加剂和香味材料，超声波空化，真空脱气，所得膜液成型揭膜即得烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合可食用膜。

6.根据权利要求5所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

（1）将烟叶蛋白和普鲁兰多糖加5-10倍量水溶解，使烟叶蛋白与普鲁兰多糖的浓度分别为5%-10%和4%-8%，将所得溶液充分搅拌后加入食用纯碱调节pH至7-9，再置于60-80 ^oC温度下加热处理30-60 min；

（2）向步骤（1）所得溶液中加入功能性添加剂、香味材料并充分搅拌，置于超声波中空化处理以提高膜的抗拉强度；

（3）将步骤（2）所得溶液在0.09-0.095 MPa真空下脱气20-30 min，得到烟叶蛋白/普鲁兰多糖复合膜膜液；

（4）将步骤（3）所得膜液在涂抹有脱模剂的不锈钢板上成型制膜，40-80 ^oC下恒温热风干燥，干燥时间为1-5小时，揭膜即得烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜。

7.根据权利要求5或6所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：超声波空化处理条件为频率20-30 kHz，功率80-100 W，时间为10-20 min。

8.根据权利要求5或6所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：所述成型制模工艺是流延成膜、压延成膜、喷洒成膜、刮板成膜中的任意一种。

9.根据权利要求5或6所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：所述脱模剂可选用植物油、白油和吐温80中的任意一种，用量为0.01-0.05 mL/cm²。

10.根据权利要求5或6所述的烟叶蛋白/普鲁兰多糖可食用复合膜的制备方法，其特征在于：烟叶蛋白由下述步骤制备：

（1）将新鲜烟叶用水洗净，切碎；将磷酸缓冲液同切碎后的烟叶按照3-7∶1的质量比混合，在功率为400-800 W、频率为20-40 kHz的超声波下进行浸提，浸提温度为20-40 ^oC，浸提时间为30-90 min，将上述浸提液高速离心，离心力20000-30000 g，时间20-40 min，弃去沉淀，所得上清液为烟叶蛋白粗提液；

（2）向所得烟叶蛋白粗提液中加入浓度为20%-50%的双氧水溶液，粗提液与双氧水溶液体积比为10/1-25/1，40-60 ^oC下搅拌30-60 min以脱色，所得溶液真空下低温浓缩至原有体积的30%-50%；

（3）向浓缩液中加入浓盐酸，调节pH值至3-5，在4-10 ^oC下酸沉3-5小时使蛋白质沉淀，将所得混合物高速离心，离心力20000-30000 g，时间20-40 min；蛋白质沉淀经水洗涤后喷雾干燥或冷冻干燥，得烟叶蛋白。