CN104448399A - 马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜及其制备方法 - Google Patents

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罗世永
许文才
张文雨
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Abstract

本发明属于绿色环保包装材料领域，特别涉及马铃薯淀粉制备得到的可降解抗菌包装膜及其制备方法。本发明的可降解抗菌包装膜主要由马铃薯淀粉、食品增稠剂、食品防腐剂、食品抗氧化剂组成。首先，称量一定配比的马铃薯淀粉、食品增稠剂、食品防腐剂、食品抗氧化剂依次溶解到适量的蒸馏水中，并搅拌均匀获得悬浮液；其次，将其放入水浴锅中进行糊化；再次，放入真空箱中脱气并在平板玻璃上流延成膜；最后在鼓风干燥箱中烘干成膜。本发明制备的包装膜采用天然食品材料为原料，具有绿色环保、可降解、抗菌的特性，可广泛用于食品内包装，可避免非降解包装材料对环境的污染。

Description

马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜及其制备方法，属于绿色环保可降解包装材料领域。
(二)背景技术
社会经济的高速发展使人们越来越注重食品安全和环境安全。天然、简单、低碳是人类积极的生活方式且广为大众接受。目前用于包装的主要材料是石油基非降解塑料薄膜，使用量巨大，造成严重的白色污染，并且这些包装膜在生产过程中加入了增塑剂以及各种加工助剂，对所包装的物品构成威胁。
天然淀粉的分解温度低于其熔融温度，淀粉单独不具有热塑性，并不能单独成膜，需要加入增塑剂降低其熔融温度。常用的增塑剂为小分子多元醇，如：甘油、乙二醇、山梨醇等，其渗入淀粉分子内部，破坏淀粉分子内和分子间的氢键，增加淀粉分子链的柔性，降低淀粉的熔融温度和玻璃化温度，使之具有热塑性加工性能。加入增塑剂后可以提高淀粉的成膜性能，使其透光性和柔性增加，但降低了抗拉强度并增加水气透过能力。
现代研究大多集中在针对淀粉基膜可加工性差、力学强度低、气体阻隔性差和增加膜材的增香、保色、抗菌保鲜等功能展开研究。
在淀粉基膜的成膜性改进方面，加入的具有代表性的改性剂有：羧甲基纤维素钠与酪蛋白以其及衍生物，虫胶、瓜尔豆胶、乙基纤维素、木糖、蔗糖、果胶、亚麻仔油、蓖麻油、明胶、甘油、山梨醇等，各有特点。
在力学强度改进方面，在石化类高分子合成材料中加入可降解的淀粉有很多报道，相关的研究结果可作为本申请的参考。但在淀粉基可食性膜中加入的增强剂有小麦面筋、果胶、CaCl2、牛皮纸纤维、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、纤维素须、普鲁兰、海藻酸钠、多层碳纳米管、甘油、纳米粘土、乳清蛋白等。
在气体阻隔性改进方面，加入油脂、羟丙基甲基纤维素可以增加淀粉膜的水气阻隔性，但膜的透明度降低，加入各种无机钠米粒子如粘土、高岭土、膨润土和氧化硅、碳酸钙的报道很多。
在增加包装膜功能方面，加入香蕉粉，壳聚糖抗菌，用卡拉胶生香赋予包装膜抗菌，活
在增加包装膜功能方面，加入香蕉粉，壳聚糖抗菌，用卡拉胶生香赋予包装膜抗菌，活色，生香或产生有益菌的效果。
纳米技术改性方面，加入的改性剂有三聚磷酸钠-壳聚糖、纤维素、二氧化硅、纳米尺寸高岭土和粘土，可以改善可食性膜的阻水性能以及抑制微生物生长。
以上研究均集中在淀粉膜材的改性，包括可加工性、提高膜材力学强度和气体阻隔性、增加膜材的增香、保色、抗菌保鲜等功能等；这些改性方法为本发明提供了有益的参考。但是，在这些各种各样的改性技术方法中，常常添加一些化学合成试剂来达到某个特定的改性目的，而这些化学添加剂对人体和环境的危害有些需要足够长时间来评估，比如在可食性膜中加入纳米尺寸粒子是否对人体有害就需要很长时间才能得到有效的结论，美国和欧盟对纳米尺寸材料使用在与食品和药品直接接触材料有严格的规定，有关食品安全和环境安全并未得到足够的重视。
马铃薯淀粉是集可食性、天然、可降解、来源丰富、低成本等优势于一身的天然高分子材料。因此，开发马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜是十分必要的。
(三)发明内容
本发明涉及以天然绿色环保食品材料为原料，制备马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的方法。
本发明制备的马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜具有良好的机械强度、透明度、热封性；并且具有生物降解性，从而可避免大量非降解塑料造成的环境污染。
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制备方法，其各成分的质量分数为：马铃薯淀粉30.0～85.0％，食品增稠剂2.0～38.0％，食品防腐剂0.1～20.0％，食品抗氧化剂0.3～22.0％。
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制作步骤如下：
1.物料的混合：称取马铃薯淀粉、食品增稠剂、食品防腐剂、食品抗氧化剂共计12.0g，加入到100ml蒸馏水中，搅拌均匀，制得悬浮液；
2.糊化：将悬浮液放入水浴锅糊化，温度设定为65.0～90.0℃，机械搅拌速率设定为300～600rpm，时间设定为12～50min，制得糊化液；
3.流延成膜：将糊化液放入真空度为0.01～0.1Pa的真空箱内脱气，时间设定为20～60min，然后在平板玻璃上流延成膜；
4.干燥：将平板玻璃上流延成膜水平放置在鼓风干燥箱中干燥，温度设定为35.0～65.0℃，时间设定为100～240min，取出将膜剥离，最终获得马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜，抗菌包装膜厚度为50～210μm。
所述的食品增稠剂是由食用甘油、海藻酸、海藻酸钠、琼脂、卡拉胶、红藻胶、瓜尔胶、果胶、明胶、甲壳素或黄原胶中的一种或几种组成。
所述的食品防腐剂是乳酸链球菌素、普兰多糖、红曲素、乳酸杆菌、壳聚糖及其衍生物、蜂胶、聚赖氨酸中的一种或几种组成。
所述的食品抗氧化剂是由番茄红素、姜黄素及其衍生物、天然维生素E、天然维生素C、银杏黄酮、卵磷脂、谷胱甘肽中的一种或几种组成。
除上述成分外，同时按常规添加食品中常用的润滑剂，如植物油、果蜡等。
马铃薯淀粉属于天然高分子材料，具有良好的成膜性。但是单纯的淀粉熔体粘度较大，本发明添加了天然食品级改性剂，绿色环保并且具有可食性，使其渗入淀粉分子内部，破坏淀粉分子内和分子间的氢键，增加淀粉分子链的柔性，降低淀粉的熔融温度和玻璃化温度，使之具有热塑性加工性能，进一步提高了马铃薯淀粉的成膜性能。
本发明的有益效果是用天然食品材料为原料，制备一种不添加化学合成试剂的淀粉基可降解抗菌包装膜，是一种多功能、可降解、对人体和环境无害的包装材料；可广泛应用于食品和医药包装，减少食品安全和环境安全隐患。符合现代人类追求简单、天然、环境友好协调发展的生活方式，可提高被包装商品的品位和企业品牌形象，应用前景和市场前景广阔。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜配方，各成分的质量分数如下：马铃薯淀粉70.5％，食品甘油17.0％，壳聚糖7.5％，天然维生素C 5.0％，总计重量为12.0g；依次加入100ml蒸馏水中，搅拌均匀，制得悬浮液；将悬浮液放入水浴锅糊化，温度78.0℃，机械搅拌360rpm，时间20min，制得糊化液；将糊化液放入真空度为0.01Pa的真空箱内脱气35min，然后在平板玻璃上流延成膜；再水平放置在鼓风干燥箱中干燥，温度55.0℃，时间160min，取出将膜剥离，膜厚110μm。其拉伸强度为8.90MPa，质地均匀，热封性能和抗菌性能良好。
实施例2
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜配方，各成分的质量分数如下：马铃薯淀粉61.7％，明胶15.5％，普兰多糖18.0％，姜黄素4.8％，总计重量为12.0g；依次加入100ml蒸馏水中，搅拌均匀，制得悬浮液；将悬浮液放入水浴锅糊化，温度80.0℃，机械搅拌330rpm，时间18min，制得糊化液；将糊化液放入真空度为0.01Pa的真空箱内脱气30min，然后在平板玻璃上流延成膜；再水平放置在鼓风干燥箱中干燥，温度60.0℃，时间150min，取出将膜剥离，膜厚96μm。其拉伸强度为7.40MPa，质地均匀，热封性能和抗菌性能良好。
实施例3
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜配方，各成分的质量分数如下：马铃薯淀粉66.5％，海藻酸钠19.5％，蜂胶5.5％，卵磷脂8.5％，总计质量为12.0g；依次加入100ml蒸馏水中，搅拌均匀，制得悬浮液；将悬浮液放入水浴锅糊化，温度85.0℃，机械搅拌450rpm，时间20min，制得糊化液；将糊化液放入真空度为0.01Pa的真空箱内脱气25min，然后在平板玻璃上流延成膜；再水平放置在鼓风干燥箱中干燥，温度52.0℃，时间180min，取出将膜剥离，膜厚105μm。其拉伸强度为8.30MPa，质地均匀，热封性能和抗菌性能良好。

Claims (4)

1.马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制备方法，其特征在于各成分的质量分数为：马铃薯淀粉30.0～85.0％，食品增稠剂2.0～38.0％，食品防腐剂0.1～20.0％，食品抗氧化剂0.3～22.0％；
马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制作步骤如下：
1)物料的混合：称取马铃薯淀粉、食品增稠剂、食品防腐剂、食品抗氧化剂共计12g，加入到100ml蒸馏水中，搅拌均匀，制得悬浮液；
2)糊化：将悬浮液放入水浴锅糊化，温度设定为65.0～90.0℃，机械搅拌速率设定为300～600rpm，时间设定为12～50min，制得糊化液；
3)流延成膜：将糊化液放入真空度为0.01～0.1Pa的真空箱内脱气，时间设定为20～60min，然后在平板玻璃上流延成膜；
4)干燥：将平板玻璃上流延成膜水平放置在鼓风干燥箱中干燥，温度设定为35.0～65.0℃，时间设定为100～240min，取出将膜剥离，最终获得马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜，抗菌包装膜厚度为50～210μm。
2.根据权利要求1中的马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制备方法，其特征在于所述的食品增稠剂是由食用甘油、海藻酸、海藻酸钠、琼脂、卡拉胶、红藻胶、瓜尔胶、果胶、明胶、甲壳素或黄原胶中的一种或几种组成。
3.根据权利要求1中的马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制备方法，其特征在于所述的食品防腐剂是乳酸链球菌素、普兰多糖、红曲素、乳酸杆菌、壳聚糖及其衍生物、蜂胶、聚赖氨酸中的一种或几种组成。
4.根据权利要求1中的马铃薯淀粉基可降解抗菌包装膜的制备方法，其特征在于所述的食品抗氧化剂是由番茄红素、姜黄素及其衍生物、天然维生素E、天然维生素C、银杏黄酮、卵磷脂、谷胱甘肽中的一种或几种组成。
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