CN103666254B

CN103666254B - 一种成膜液、制备方法及其应用

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Publication number: CN103666254B
Application number: CN201310665588.8A
Authority: CN
Inventors: 管骁; 赵欣; 刘静
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103666254A

Abstract

本发明提供了一种成膜液，其特征在于，含有以下组分：5-30wt.%的醇溶蛋白，1-5wt.%的纳米TiO₂颗粒，0.1-3wt.%的胶凝剂，0.05-3wt.%的助凝剂，0.1-3wt.%的增塑剂，其余为体积比为45%-65%的乙醇水溶液。本发明还提供了制备该成膜液的方法。并且，本发明还提供了该成膜液作为食品保鲜膜的应用。根据本发明所提供的成膜液，由于含有醇溶蛋白，不仅提高了保鲜膜的可食用性、安全性和稳定性，而且可降解，对环境无污染；由于含有纳米TiO₂颗粒，从而使成膜液在成膜后具有独特的阻隔及力学性能，且具有抗菌效果；另外，本发明所提供了成膜液的制备方法工艺简单，成本低；且在食品表面形成保鲜膜后不仅阻湿性好，不会吸潮发黏，可降解、绿色环保，且能够较好的保持食品的品质，延长货架期。

Description

一种成膜液、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于食品包装材料领域，具体涉及一种以醇溶蛋白为主要原料的成膜液、该成膜液的制备方法，及该成膜液作为涂覆式可食用纳米抗菌保鲜膜的应用。

背景技术

随着人们对食品品质和保藏期要求的提高以及人们环保意识的增强，以天然可降解材料制成的可食性包装膜已成为当前的研究热点。可食用膜是一种可以食用、并具有一定的包装保护功能的薄膜，可作为阻隔层通过控制水分迁移、氧气进入、脂肪氧化和挥发性物质的损失等来保持食品的品质，延长货架期。现有的可食性膜按原料大体上可分为四类：多糖类可食性膜、蛋白类可食性膜、脂类可食性膜与复合型可食性膜。现有的多糖类可食性膜与蛋白类可食性膜主要依靠分子间氢键、分子内氢键以及特殊的长链螺旋分子结构，使其化学性质稳定，但它们大多属亲水性聚合物，阻湿性较差，导致该类膜在较高的湿度环境下容易吸潮而发黏；脂类可食性膜尽管阻隔性能良好，但成膜性以及机械性能往往较差。复合型可食性膜可兼顾膜的阻隔性能、成膜性以及机械性能等，但复合型可食性膜的配方、生产工艺以及经济性方面仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种成膜液、该成膜液的制备方法及应用，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：成膜液，其特征在于，含有以下组分：5-30wt.%的醇溶蛋白，1-5wt.%的纳米TiO₂颗粒，0.1-3wt.%的胶凝剂，0.05-3wt.%的助凝剂，0.1-3wt.%的增塑剂，其余为体积比是45%-65%的乙醇水溶液。

另外，本发明所涉及的成膜液还可以具有这样的特征：其中，醇溶蛋白为大麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白中的任意一种或至少两种的混合物。

另外，本发明所涉及的成膜液还可以具有这样的特征：其中，纳米TiO₂颗粒的粒径为9‐40nm。

另外，本发明所涉及的成膜液还可以具有这样的特征：其中，胶凝剂为海藻酸钠、结冷胶、卡拉胶和琼脂中的任意一种或至少两种的混合物；增塑剂为甘油和聚乙二醇中的任意一种或两种的混合物；助凝剂为氯化钾、氯化钠、氯化钙和柠檬酸钾中的任意一种或至少两种的混合物。

另外，本发明所涉及的成膜液还可以具有这样的特征：其中，各个组分均为食品级。

并且，本发明还提供了一种制备上述成膜液的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：取醇溶蛋白，加入乙醇水溶液中，加热条件下磁力搅拌2-3h，使醇溶蛋白完全分散在乙醇水溶液中，得到胶液A；步骤二：将纳米TiO₂颗粒加入乙醇水溶液中，磁力搅拌30-60min，然后进行超声震荡分散1-2h，使纳米TiO₂颗粒完全分散在乙醇水溶液中，得到胶液B；步骤三：将胶液A和胶液B混合得到二者的混合液，将混合液在45-65℃条件下搅拌15-30min，然后加入增塑剂、胶凝剂和助凝剂，继续搅拌45-60min，停止搅拌，置于40-50℃条件下，减压消泡1-10h，得到上述成膜液。

另外，本发明所涉及的成膜液还可以具有这样的特征：上述成膜液还含有0.05-2wt.%的抗菌剂，

进一步，上述抗菌剂还可以为食品级的聚赖氨酸。

进一步，本发明还提供了制备该成膜液的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：取醇溶蛋白，加入乙醇水溶液中，加热条件下磁力搅拌2‐3h，使醇溶蛋白完全分散在乙醇水溶液中，得到胶液A；步骤二：将纳米TiO₂颗粒加入乙醇水溶液中，磁力搅拌30‐60min，然后进行超声震荡分散1‐2h，使纳米TiO₂颗粒完全分散在乙醇水溶液中，得到胶液B；步骤三：将胶液A和胶液B混合，在45‐65℃条件下搅拌15‐30min，然后加入增塑剂、胶凝剂、助凝剂和抗菌剂，继续搅拌45‐60min，停止搅拌，置于40‐50℃条件下，减压消泡1‐10h，得到该成膜液。

并且，本发明还提供了上述成膜液的应用，其特征在于：将食品放入成膜液中浸泡1‐10min，取出晾干后，在食品表面形成保鲜膜。

发明的作用与效果

根据本发明所提供的成膜液，由于含有醇溶蛋白，其具有独特疏水性、耐热性、成膜性、可降解性和抗氧化性，不仅从来源上提高了保鲜膜的可食用性、安全性和稳定性，而且可降解，对环境无污染。

另外，由于含有纳米TiO₂颗粒，能够增强膜的机械性能和阻隔性能，从而使成膜液在成膜后具有独特的阻隔及力学性能，且具有抗菌效果。

另外，本发明所提供了成膜液的制备方法，原料易得，制备工艺简单，成本低，生产效率高，是一种高效、节能、减排和低碳绿色的制备工艺。

另外，本发明所提供的成膜液用于覆盖在食品表面形成保鲜膜，该保鲜膜不仅阻湿性好，不会吸潮发黏，可降解、绿色环保，且能够较好的保持食品的品质，延长货架期。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明所涉及的成膜液、制备方法及其应用做进一步阐述。

<实施例一>

表1为实施例一的成膜液配方，配方中的各组分均为食品级。根据表1中的配方，计算出要得到500g成膜液各个组分的质量。

表1实施例一的成膜液配方

组分	配方	质量分数
			大麦醇溶蛋白	大麦醇溶蛋白	5%
纳米TiO₂粒子	纳米TiO₂粒子	5%
			胶凝剂	海藻酸钠	0.1%
助凝剂	氯化钙	0.05%
			增塑剂	甘油	3%
抗菌剂	聚赖氨酸	2%
			乙醇水溶液	45%乙醇水溶液（v/v）	84.85%

称取25g大麦醇溶蛋白，并加入300ml浓度为45%乙醇水溶液，于50℃搅拌2h，得到胶液A；将25g纳米二氧化钛溶入124.25ml浓度为45%乙醇水溶液中，磁力搅拌60min，然后进行超声震荡分散2h，得到胶液B；将胶液B倒入胶液A，于45℃搅拌15min，然后加入0.5g海藻酸钠、0.25ml浓度为1mol/L氯化钙水溶液、15ml甘油、10g聚赖氨酸，在45℃磁力搅拌20min，待混合胶液均匀后冷却至40℃，减压消泡7h，即可得到成膜液。

将10cm×10cm的切块猪肉、西红柿或菠菜等放入该成膜液中浸泡10min，取出晾干后，即在猪肉，西红柿、菠菜表面形成一层均匀致密的保鲜膜。

经测试表明，涂膜后的西红柿在室温贮藏15天，与没有涂膜的西红柿相比，其失重率与腐烂率平均降低了40.6%和71.3%。

<实施例二>

表2为实施例二的成膜液配方，配方中的各组分均为食品级。根据表2中的配方，计算出要得到500g成膜液各个组分的质量。

表2实施例二的成膜液配方

组分	配方	质量分数
			大麦醇溶蛋白	大麦醇溶蛋白	15%
纳米TiO₂粒子	纳米TiO₂粒子	1%
			凝胶剂	卡拉胶	0.1%
助凝剂	柠檬酸钾	3%
			增塑剂	甘油	3%
抗菌剂	聚赖氨酸	0.05%
			乙醇水溶液	55%乙醇水溶液（v/v）	77.85%

称取75g大麦醇溶蛋白，并加入300ml浓度为55%乙醇水溶液，于50℃磁力搅拌3h，得到胶液A；将5g纳米二氧化钛溶入89.24ml浓度为55%乙醇水溶液中，磁力搅拌40min，然后进行超声震荡分散1.5h，得到胶液B；将胶液B倒入胶液A，于50℃搅拌20min，然后加入0.5g卡拉胶、15ml浓度为1mol/L柠檬酸钾溶液、15ml甘油、0.25g聚赖氨酸，在50℃磁力搅拌10min，待混合胶液均匀后冷却至45℃，减压消泡8h，即可得到成膜液。

将8cm×8cm的切块牛肉、生菜或葡萄等放入纳米抗菌保鲜膜液中浸泡5min，取出晾干后，即在牛肉，生菜、葡萄等表面形成一层保鲜膜。

经测试表明，涂膜后的牛肉在4℃储藏条件下，其货架期比没有涂膜的牛肉平均延长了7天。

<实施例三>

表3为实施例三的成膜液配方，配方中的各组分均为食品级。根据表3中的配方，计算出要得到500g成膜液各个组分的质量。

表3实施例三的成膜液配方

组分	配方	质量分数
			大麦醇溶蛋白	大麦醇溶蛋白	10%
纳米TiO₂粒子	纳米TiO₂粒子	3%
			凝胶剂	琼脂	2%
助凝剂	氯化钾	1%
			增塑剂	聚乙二醇	2%
抗菌剂	聚赖氨酸	0.15%
			乙醇水溶液	65%乙醇水溶液（v/v）	81.85%

称取50g大麦醇溶蛋白，并加入350ml浓度为65%乙醇水溶液，于55℃搅拌2h，得到胶液A；将15g纳米二氧化钛溶入59.25ml浓度为65%乙醇水溶液中，磁力搅拌50min，然后进行超声震荡分散1h，得到胶液B；将胶液B倒入胶液A，于55℃搅拌30min，然后加入10g琼脂、5ml浓度为1mol/L氯化钾溶液、10ml聚乙二醇、0.75g聚赖氨酸，在50℃磁力搅拌30min，待混合胶液均匀后冷却至50℃，减压消泡8h，即可得到成膜液。

将基围虾、苹果和山药等放入纳米抗菌保鲜膜液中浸泡7min，取出晾干后，即可在基围虾、苹果和山药等的表面形成一层保鲜膜。

经测试表明，涂膜后的基围虾在4℃贮藏条件下，其货架期比没有涂膜的基围虾平均延长了5天。

<实施例四>

表4为实施例四的成膜液配方，配方中的各组分均为食品级。根据表4中的配方，计算出要得到500g成膜液各个组分的质量。

表4实施例四的成膜液配方

组分	配方	质量分数
			大麦醇溶蛋白	大麦醇溶蛋白	10%
纳米TiO₂粒子	纳米TiO₂粒子	1%
			凝胶剂	结冷胶	2%
助凝剂	氯化钠	1%
			增塑剂	聚乙二醇	0.5%
抗菌剂	聚赖氨酸	0.1%

乙醇水溶液

65%乙醇水溶液（v/v）

85.4%

称取50g大麦醇溶蛋白，并加入300ml浓度为65%乙醇水溶液，于65℃搅拌2.5h，得到胶液A；将5g纳米二氧化钛溶入127ml浓度为65%乙醇水溶液中，磁力搅拌30min，然后进行超声震荡分散2h，得到胶液B；将胶液B倒入胶液A，于65℃搅拌30min，然后加入10g结冷胶、5ml浓度为1mol/L氯化钠溶液、2.5ml聚乙二醇、0.05ml聚赖氨酸，在60℃磁力搅拌25min，待混合胶液均匀后冷却至50℃，减压消泡8h，即可得到成膜液。

将5cm×5cm的切块猪肉或小黄瓜放入纳米抗菌保鲜膜液中浸泡3min，取出晾干后，即可在切块猪肉或小黄瓜表面形成一层保鲜膜。

经测试表明，涂膜后的猪肉在4℃储藏条件下，其货架期比没有涂膜的猪肉平均延长了8天。

<实施例五>

表5为实施例五的成膜液配方，配方中的各组分均为食品级。根据表5中的配方，计算出要得到500g成膜液各个组分的质量。

表5实施例五的成膜液配方

组分	配方	质量分数
			大麦醇溶蛋白	大麦醇溶蛋白	13%
纳米TiO₂粒子	纳米TiO₂粒子	4%
			凝胶剂	海藻酸钠	2%
助凝剂	氯化钾	3%
			增塑剂	甘油	1.5%

抗菌剂	聚赖氨酸	2%
			乙醇水溶液	45%乙醇水溶液（v/v）	74.5%

称取65g大麦醇溶蛋白，并加入300ml浓度为45%乙醇水溶液，于50℃搅拌3h，得到胶液A；将20g纳米二氧化钛溶入72.5ml浓度为45%乙醇水溶液中，磁力搅拌40min，然后进行超声震荡分散2h，得到胶液B；将胶液B倒入胶液A，于50℃搅拌15min，然后加入10g海藻酸钠、15ml浓度为1mol/L氯化钾溶液、7.5ml甘油、10ml聚赖氨酸，在55℃磁力搅拌30min，待混合胶液均匀后冷却至50℃，减压消泡8h，即可得到成膜液。

将6cm×6cm的切块羊肉、樱桃放入纳米抗菌保鲜膜液中浸泡1min，取出晾干后，即可在切块羊肉和樱桃表面形成一层保鲜膜。

经测试表明，涂膜后的樱桃在室温贮藏5天，其失重率与腐烂率分别比没有涂膜的樱桃平均降低了51.8%和81.3%。

实施例的作用与效果

根据实施例一至五所提供的成膜液，由于含有大麦醇溶蛋白，其具有独特耐热性、成膜性、可降解性和抗氧化性，不仅从来源上提高了安全性和稳定性，而且可降解，对环境无污染。

另外，由于含有纳米TiO₂颗粒，能够增强膜的机械性能和阻隔性能，从而使成膜液在成膜后具有独特的阻隔及力学性能，且具有抗菌效果。TiO₂纳米粒子添加后，根据配方的差异，膜的断裂伸长率平均可提高24.2-32.7%，水蒸气透过率平均可降低28.7-34.3%。

另外，实施例一至五所提供了成膜液的制备方法，原料易得，制备工艺简单，成本低，生产效率高，是一种高效、节能、减排和低碳绿色的制备工艺。

另外，使用实施例一至五所提供的成膜液覆盖在食品表面形成保鲜膜后，该保鲜膜不仅阻湿性好，不会吸潮发黏，可降解，绿色环保，且能够较好的保持食品的品质，食品的失重率与腐烂率显著降低，货架期显著延长。同时由于各个组分均为食品级，因此形成的保鲜膜具有安全性和可食用性。

另外，由于实施例一至五所提供的成膜液中加入了聚赖氨酸，进一步增强了该成膜液的抑菌效果，使该成膜液包裹在食品表面形成保鲜膜后，食品保存期限进一步延长。

当然本发明所涉及的成膜液、制备方法及应用并不仅仅局限于以上实施例中的内容。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

本发明所涉及的成膜液还可以用于涂覆在除食品之外的其它产品表面形成保护膜，如用于涂覆在金属的表面形成保护膜后，可防止金属受潮腐蚀。

本发明所涉及的成膜液的组分，其中醇溶蛋白可以选自5-30wt.%中的任意数值，纳米TiO₂颗粒可以选自1-5wt.%中的任意数值，胶凝剂可以选自0.1-3wt.%中的任意数值，助凝剂可以选自0.05-3wt.%中的任意数值，增塑剂可以选自0.1-3wt.%中的任意数值，其余为体积比为45%-65%乙醇水溶液。

本发明所涉及的醇溶蛋白还可以为玉米醇溶蛋白。

本发明所涉及的纳米TiO₂颗粒的粒径可选自9-40nm中的任意数值。

本发明所涉及的胶凝剂可以为海藻酸钠、结冷胶、卡拉胶和琼脂中的任意一种或至少两种的混合物；增塑剂可以为甘油和聚乙二醇中的任意一种或两种的混合物；助凝剂可以为氯化钾、氯化钠、氯化钙和柠檬酸钾中的任意一种或至少两种的混合物。

Claims

1.一种成膜液，其特征在于，含有以下组分：

5-30wt.％的醇溶蛋白，

1-5wt.％粒径为9-40nm的纳米TiO₂颗粒，

0.1-3wt.％的胶凝剂，

0.05-3wt.％的助凝剂，

0.1-3wt.％的增塑剂，

其余为体积比是45％-65％的乙醇水溶液，

其中，所述成膜液通过以下方法进行制备：

步骤一：取所述醇溶蛋白，加入所述乙醇水溶液中，加热条件下磁力搅拌2-3h，使所述醇溶蛋白完全分散在所述乙醇水溶液中，得到胶液A；

步骤二：将所述纳米TiO₂颗粒，加入所述乙醇水溶液中，磁力搅拌30-60min，然后进行超声震荡分散1-2h，使所述纳米TiO₂颗粒完全分散在所述乙醇水溶液中，得到胶液B；

步骤三：将所述胶液A和所述胶液B混合得到二者的混合液，将所述混合液在45-65℃条件下搅拌15-30min，然后加入所述增塑剂、所述胶凝剂和所述助凝剂，继续搅拌45-60min，停止搅拌，置于40-50℃条件下，减压消泡1-10h，得到所述成膜液。

2.根据权利要求1所述的成膜液，其特征在于：

其中，所述醇溶蛋白为大麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白中的任意一种或两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的成膜液，其特征在于：

其中，所述胶凝剂为海藻酸钠、结冷胶、卡拉胶和琼脂中的任意一种或至少两种的混合物；

所述增塑剂为甘油和聚乙二醇中的任意一种或两种的混合物；

所述助凝剂为氯化钾、氯化钠、氯化钙和柠檬酸钾中的任意一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的成膜液，其特征在于：

其中，所述组分均为食品级。

5.根据权利要求1所述的成膜液，其特征在于，还含有：

0.05-2wt.％的抗菌剂。

6.根据权利要求5所述的成膜液，其特征在于：

其中，所述抗菌剂为食品级的聚赖氨酸。

7.一种制备如权利要求5所述的成膜液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：取所述醇溶蛋白加入到所述乙醇水溶液中，加热条件下磁力搅拌2-3h，使所述醇溶蛋白完全分散在所述乙醇水溶液中，得到胶液A；

步骤二：将所述纳米TiO₂颗粒加入所述乙醇水溶液中，磁力搅拌30-60min，然后进行超声震荡分散1-2h，使所述纳米TiO₂颗粒完全分散在所述乙醇水溶液中，得到胶液B；

步骤三：将所述胶液A和所述胶液B混合得到二者的混合液，将所述混合液在45-65℃条件下搅拌15-30min，然后加入所述增塑剂、所述胶凝剂、所述助凝剂和所述抗菌剂，继续搅拌45-60min，停止搅拌，置于40-50℃条件下，减压消泡1-10h，得到所述成膜液。

8.如权利要求1～6中任意一项所述的成膜液的应用，其特征在于：

将食品放入所述成膜液中浸泡1-10min，取出晾干后，在所述食品表面形成保鲜膜。