CN104725880A - 一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺，其特征在于：其具体技术方案包括如下制备步骤：第一步：原料调配；第二步：添加食品添加剂；第三步：涂布；本发明的有益效果在于：本发明利用食用明胶、食用甘油、阿拉伯胶等为原料制备在低温干燥环境下仍柔软具有优良机械性能的可食性蛋白膜，同时还具有以下特点：1.容易被生物降解；2.产品既可满足可食膜的屏障作用；3.利用胶基蛋白为被膜基；4.可以直接与产品溶解在热水中一块服用；5.可以用于小容量、体型差异大的单体食品包装；6.可食性膜和不可食用薄膜构成多层次的复合包装，提高整体阻隔性能。7.可作为各种食品添加剂、食品风味剂、抗微生物制剂的载体。

Description

一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺

一、技术领域

   本发明涉及食品包装领域，耐受干燥低温（温度≤-15℃，湿度≤50%以下）使用环境下性能优越的可食性胶原蛋白膜生产技术。

二、背景技术

自20世纪90年代以来，环保与包装已成为世界关注的焦点问题，特别是包装废弃物造成的环境污染已成为环保的重点。因此，发展绿色包装已成为世界各国包装研究的最新发展趋势，而可食性包装正是顺应人们对食品包装的方便化和无公害化迅速发展起来的新型食品包装。国内外在可食膜制备的研究上主要以小麦面筋蛋白、大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白、马铃薯淀粉基、玉米淀粉基、木薯淀粉基、壳聚糖基等为原料，其中在蛋白质基可食膜的研究上目前主要以植物蛋白基研究居多，动物蛋白特别是以胶原蛋白为原料研究很少，而耐受干燥低温可食性胶原蛋白膜研制工作国内目前更是尚未见报道。                           

耐受干燥低温可食性胶原蛋白膜是针对目前可食性胶原蛋白膜在我国北方冬季（温度≤-15℃，湿度≤50%以下）如内蒙古、青海、新疆等地使用时出现的干硬、脆裂现象，根据市场及应用区域的用户要求专门研制的一款产品。该产品在温度≤-15℃，湿度≤50%条件下抗拉强度达到22.07Mpa，断裂伸长率为2-3%，在低温干燥条件下存储1年测试结果为：抗拉强度高达11.34Mpa，断裂伸长率为2-3%，胶原蛋白可食膜柔软致密、有光泽，有韧性。

三、发明内容

目前国内尚无耐干燥低温可食性胶原蛋白膜研究相关报道，而可食膜在在我国北方冬季（温度≤-15℃，湿度≤50%以下）如内蒙古、青海、新疆等地使用时出现的干硬、脆裂现象，根据市场及可食膜应用区域的用户要求专门研制的一款产品，本发明针对上述问题采用添加食用甘油、阿拉伯胶等原料，运用响应曲面设计法优化生产工艺，最终获得最佳的耐受干燥低温可食性胶原蛋白膜的配方和生产方法，一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺，具体技术方案包括如下制备步骤：

    第一步：原料调配，取食用明胶10～14kg、取阿拉伯胶以重量比为1.8～2.5 kg加入到32kg的蒸馏水中浸泡2～2.5小时，热处理，水浴加热至60～70℃搅拌直至全部溶解，保温溶胀1.5小时备用；称取淀粉10～12kg加入到50kg的0～15℃的蒸馏水搅拌均匀，开始加热，为了均浆加热过程中边加热边搅拌，直至60℃开始糊化，为了充分糊化，在90～95℃下保持15～20分钟备用；

      第二步：添加食品添加剂，将第一步备用的两种液体混合，同时加入2-4kg的食用甘油和0.8-1.2kg的SP80山梨糖醇酐油酸酯后搅拌均浆0.5～1小时，用18目筛过滤，取筛下液体备用；

第三步：涂布；将第二步液体在70～75℃条件下保温静置2～2.5小时脱泡，将料液均匀铺膜在制膜机钢带上，制膜机内通入55～60℃热风，去除薄膜水分，揭膜成卷，制成包装袋成品，包装封口温度为45℃。

本工艺技术所采取的手段和理论依据：

1.选择和添加适量的食用甘油调节可食膜柔韧性

食用甘油可以增加膜的柔韧性从而调节膜的机械性能，其原理为在成膜物中加入甘油可以改变成膜聚合物的三维组织结构。甘油是小分子的化合物，它们存在于大分子聚合链之间，对膜材分子起稀释作用，减弱分子间的相互作用，提高膜液的流动性，软化膜刚性结构，提高膜的渗透性且能降低膜的玻璃态转变温度，避免膜产生裂纹，在一定程度上对提高透明度也有帮助；在配方中甘油的加入使可食性胶原蛋白膜中蛋白分子间或分子内本身的相互作用减弱，软化了膜的刚性结构，使蛋白膜能有效地延展，赋予其柔韧性，使膜变得柔软、有光泽和富有弹性，使膜即使在干燥低温环境下仍然保持良好的物性。膜的柔软性可通过调整添加的甘油的量来调控，随着用量的增加，膜的延伸性提高，但其抗张强度会降低。因此，从食品安全性、增塑效果、抗拉强度、断裂伸长率等方面考虑，通过实验确定，甘油用量为2-4mL/100g为宜。

2.添加阿拉伯胶可有效改善可食膜在干燥低温环境下物理性能

a.阿拉伯胶做为稳定剂广泛的应用于冷冻食品中，主要是因为阿拉伯胶是一种水合胶体，具有很强的吸水性、加入的阿拉伯胶可结合大量的水并以水化形式保持这些水分固定在冷冻食品内部形成更精细结构，以防止冰晶析出。可食性胶原蛋白膜加入阿拉伯胶后在干燥低温环境下可以保持水分而避免膜变干变硬，同时可以防止膜内水分以冰晶析出而发生物理性状的改变。

b. 阿拉伯胶另一重要的特性是能与明胶形成聚凝软胶。可食性胶原蛋白膜中主要原料之一就是食用明胶，配方中加入阿拉伯胶后，二者形成聚凝软胶使可食性胶原蛋白膜在干燥低温环境下仍然柔软富有韧性，改变薄膜干硬、脆裂现象。

c.阿拉伯胶很容易地溶于冷、热水中并具有广泛的兼容性，能与明胶、淀粉、蛋白质等相混溶；能在油水界面上吸附并形成一层稳定的膜，与配方中的Span 80等食品添加剂在可食性胶原蛋白膜表面形成一层致密的吸附膜；因此阿拉伯胶起到形成保护薄膜的作用，以防止氧化和水分的蒸发而使可食性胶原蛋白膜质地更加均匀、光滑、力学性能得到有效改善。

运用响应曲面设计法优化配方

响应曲面设计方法(Response Surface Methodology，RSM)是利用科学的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种科学有效的统计方法。本研究采用Box-Behnken Design（BBD）实验方法，以抗拉强度为响应值，以变性淀粉(g)、食用明胶(g)、食用甘油(ml)、阿拉伯胶(g)分别用A、B、C、D 来表示四个主要因素，每一个自变量的低、中、高试验水平分别以-1、0、+1 进行编码，共29个试验点。其中有24组实验是析因试验，5组实验是中心试验。这29个试验点可分为析因点和零点，其中析因点为自变量取值在X1、X2、X3 所构成的三维顶点；零点为区域的中心点，零点试验重复三次，用以估计试验误差。最后利用软件 Design-Expert 8.05b对29组试验结果进行多元回归拟合，回归分析结果为失拟检验差异不显著，说明未控制因素对试验结果干扰很小，拟合不足被否定；决定系数 R²=0.9971说明该方程与实际情况拟合良好，正确反映了淀粉含量、食用明胶含量、食用甘油添加量、阿拉伯胶含量与抗拉强度的关系。经过回归拟合之后得到可食膜的抗拉强度与因素之间的回归方程如下：

Y=22.00-0.38A-0.41B+1.39C-0.030AB+0.13AC-0.18AD-1.93BC+1.52BD-0.31CD-4.26A²-2.67B²-2.23C²-3.03D²

经过试验确定耐受干燥低温可食性胶原蛋白膜工艺配方（重量比）为：

      淀粉：食用明胶：甘油：阿拉伯胶：SP80：水=1:1.1～1.2:0.4～0.5:0.2～0.3:0.05～0.1:6

在上述优化条件下共进行3次平行验证实验，实验结果可食膜的抗拉强度为(22.0743 ± 0.05)MPa。

本发明的有益效果在于：采用这种方法制备出来的可食性胶原蛋白膜在温度≤-15℃，湿度≤50%条件下抗拉强度达到22.07Mpa，断裂伸长率为2～3%，在低温干燥条件下存储1年测试结果为：抗拉强度高达11.34Mpa，断裂伸长率为2-3%，胶原蛋白可食膜柔软致密、有光泽，有韧性。

本发明制造的可食性胶原蛋白膜可直接与食品同步溶解于水中食用，增加食品中胶原蛋白、多糖等营养，使用方便无污染无残留，具有环保和耐受低温干燥环境特点，同时还具有以下特点：1.容易被生物降解，无任何环境污染，在多种环境下安全使用；2.产品既可满足可食膜的屏障作用，又可有效维持表面薄膜的抗氧化作用和防腐作用，从而达到延长食品货架期等多种应用范围；3.利用胶基蛋白为被膜基，不仅充分利用了肉类工业的废弃物，提高了经济效益，而且还提高了被包装食品的整体营养价值，口感好，对氧气的透过性较低，交联作用强，机械性能好；4. 可以直接与产品溶解在热水中一块服用，具有速溶、无残留特点；5.可以用于小容量、体型差异大的单体食品包装；6.可食性膜和不可食用薄膜构成多层次的复合包装，提高整体阻隔性能。7. 可作为各种食品添加剂、食品风味剂、抗微生物制剂的载体。

四、附图说明

     图1为本发明的工艺流程示意图。

五、具体实施方式

实施例1：一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺，其特征在于：其具体技术方案包括如下制备步骤：取食用明胶10～14kg、取阿拉伯胶以重量比为1.8～2.5 kg加入到32kg的蒸馏水中浸泡2～2.5小时，热处理，水浴加热至60～70℃搅拌直至全部溶解，保温溶胀1.5小时备用；称取淀粉10～12kg加入到50kg的0～15℃的蒸馏水搅拌均匀，开始加热，为了均浆加热过程中边加热边搅拌，直至60℃开始糊化，为了充分糊化，在90～95℃下保持15～20分钟备用；

第二步：添加食品添加剂，将第一步备用的两种液体混合，同时加入2-4kg的食用甘油和0.8-1.2kg的SP80山梨糖醇酐油酸酯后搅拌均浆0.5～1小时，用18目筛过滤，取筛下液体备用；

第三步：涂布；将第二步液体在70℃条件下保温静置2小时脱泡，将料液均匀铺膜在制膜机钢带上，制膜机内通入55℃热风，去除薄膜水分，揭膜成卷，制成包装袋成品，包装封口温度为45℃。

Claims (1)

1.一种耐干燥低温可食胶原蛋白膜及其生产工艺，其特征在于：其具体技术方案包括如下制备步骤：第一步：原料调配，取食用明胶10～14kg、取阿拉伯胶以重量比为1.8～2.5 kg加入到32kg的蒸馏水中浸泡2～2.5小时，热处理，水浴加热至60～70℃搅拌直至全部溶解，保温溶胀1.5小时备用；称取淀粉10～12kg加入到50kg的0～15℃的蒸馏水搅拌均匀，开始加热，为了均浆加热过程中边加热边搅拌，直至60℃开始糊化，为了充分糊化，在90～95℃下保持15～20分钟备用；

第二步：添加食品添加剂，将第一步备用的两种液体混合，同时加入2-4kg的食用甘油和0.8-1.2kg的SP80山梨糖醇酐油酸酯后搅拌均浆0.5～1小时，用18目筛过滤，取筛下液体备用；

第三步：涂布；将第二步液体在70～75℃条件下保温静置2～2.5小时脱泡，将料液均匀铺膜在制膜机钢带上，制膜机内通入55～60℃热风，去除薄膜水分，揭膜成卷，制成包装袋成品，包装封口温度为45℃。