CN105384974A - 一种壳聚糖生物膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖生物膜，涉及包装膜领域，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、植物精油等组成，经混合、均质、脱气、制膜等过程制备而成，本发明以天然多糖壳聚糖为主要原料，并添加天然抗菌物质或者辅助抗菌物质增强壳聚糖的抗菌性能，将此膜应用于食品包装中，具有安全、高效、无污染、延长产品货架期等显著优点。

Description

一种壳聚糖生物膜
技术领域
本发明涉及包装膜领域，具体涉及一种壳聚糖生物膜。
背景技术
壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰基化反应得到的一种多糖类有机聚合物。壳聚糖的成膜性能好，具有广谱抗菌性，生物相容性和生物降解性，而且它可以作为一种功能性成分被人体吸收，在肉类工业特别是冷却肉的贮存保鲜中广泛应用。
肉和肉制品由于其高蛋白、高水分的特性而易于腐败，其腐败源主要是微生物和酶两类，特别是微生物，可导致肉蛋白质和脂肪的分解而使之腐烂和酸败，肉制品的腐败酸败，降低了其食用价值。而目前应用较广泛的化学防腐剂对人体存在致畸致癌等潜在危害，随着人们生活水平的不断提高，对更天然的“无防腐剂”产品的需求不断增加，迫切需要发展一种能够取代化学防腐剂的新型、安全、实用的食品安全保障策略，降低食品微生物污染和氧化腐败，特别是应用于对食品具有第一层保护作用的食品包装中。本发明介绍了一种壳聚糖生物膜，其以天然多糖壳聚糖为主要原料，并添加天然抗菌物质或者辅助抗菌物质增强壳聚糖的抗菌性能，将此膜应用于食品包装中，具有安全、高效、无污染、延长产品货架期等显著优点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种壳聚糖生物膜。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、植物精油组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-8%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、植物精油0.1-2%。
优选的，所述植物精油为肉桂精油与丁香精油1:1混合而成。
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、增强剂组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-10%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、增强剂0.05-0.1%。
优选的，所述增强剂为纳米氧化锌微粉。
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、牛至油、中药提取物组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-8%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、牛至油0.2-0.6%、中药提取物0.1-1%。
优选的，所述中药提取物为黄连、穿心莲、马齿苋提取物1:1:1混合而成。
根据权利要求1-6所述的任意一种壳聚糖生物膜的制备过程为：
（1）在50-60℃的水浴锅中，依次加入原料及适量的蒸馏水，不断搅拌20min，得到原料混合液；
（2)将步骤（1）得到的原料混合液冷却至室温后用均质仪充分搅拌混合均匀，即得到含气泡的壳聚糖薄膜成膜乳剂；
（3）将步骤（2）得到的壳聚糖薄膜成膜乳剂进行脱气处理，得到壳聚糖成膜乳剂；
（4）将步骤（3）得到的壳聚糖成膜乳剂浇铸于模具中，并置于烘箱中烘干处理，烘干后揭膜，即得到壳聚糖生物薄膜。
优选的，所述步骤（2）中的均质控制搅拌转速为8000-16000r/min，时间2-4min。
优选的，所述步骤（3）中的脱气条件为0.09MPa下真空脱气10min。
优选的，所述步骤（4）中烘干过程控制温度为25-60℃，时间为8-72h。
有益效果是：本发明是一种壳聚糖生物膜，其以天然多糖壳聚糖为主要原料，并添加天然抗菌物质或者辅助抗菌物质增强壳聚糖的抗菌性能，将此膜应用于食品包装中，具有安全、高效、无污染、延长产品货架期等显著优点。壳聚糖是一种结构类似纤维素的天然多糖，具有极好的成膜能力和抑菌作用，无有害降解物，且其来源丰富、与生物体相容良好，应用于果蔬、肉及肉制品的包装中具有极好的效果，而许多香辛料（包括肉桂、生姜、大蒜、丁香等）中均含有杀菌和抑菌成分，其提取精油具有抗李斯特菌、鼠伤寒沙门菌、大肠杆菌、蜡样芽胞杆菌、金黄色葡萄球菌的特性，与壳聚糖配合使用具有协同杀菌作用，且天然安全，氧化锌表面为正电荷，在壳聚糖溶液烘干成膜的过程中，吸引壳聚糖上的羟基，使壳聚糖生物膜表面(接触创口面)暴露更多活泼氨基，大大提高壳聚糖的杀菌力，同时，纳米氧化锌本身具有抗菌抑菌、祛味防酶的功效，作为壳聚糖的抑菌增强剂可大大增加壳聚糖的抑菌效果，很多的中药具有抗菌、消炎的功效，例如：黄连、穿心莲、马齿苋等，将其有效提取物与壳聚糖共同制膜用于食品包装代替化学防腐剂，更加的安全天然，辅以具有极强的杀菌、抑菌作用的牛至油，可大大增强其杀菌、抑菌效果。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、植物精油组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖8%、丙三醇80%、乳酸2%、明胶7%、食品级吐温-801%、植物精油2%。
所述植物精油为肉桂精油与丁香精油1:1混合而成。
所述的一种壳聚糖生物膜的制备过程为：
（1）在50℃的水浴锅中，依次加入原料及适量的蒸馏水，不断搅拌20min，得到原料混合液；
（2)将步骤（1）得到的原料混合液冷却至室温后用均质仪充分搅拌混合均匀，即得到含气泡的壳聚糖薄膜成膜乳剂；
（3）将步骤（2）得到的壳聚糖薄膜成膜乳剂进行脱气处理，得到壳聚糖成膜乳剂；
（4）将步骤（3）得到的壳聚糖成膜乳剂浇铸于模具中，并置于烘箱中烘干处理，烘干后揭膜，即得到壳聚糖生物薄膜。
所述步骤（2）中的均质控制搅拌转速为16000r/min，时间3min。
所述步骤（3）中的脱气条件为0.09MPa下真空脱气10min。
所述步骤（4）中烘干过程控制温度为50℃，时间为72h。
实施例2：
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、增强剂组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖10%、丙三醇70%、乳酸10%、明胶8.9%、食品级吐温-801%、增强剂0.1%。
所述增强剂为纳米氧化锌微粉。
所述的一种壳聚糖生物膜的制备过程为：
（1）在60℃的水浴锅中，依次加入原料及适量的蒸馏水，不断搅拌20min，得到原料混合液；
（2)将步骤（1）得到的原料混合液冷却至室温后用均质仪充分搅拌混合均匀，即得到含气泡的壳聚糖薄膜成膜乳剂；
（3）将步骤（2）得到的壳聚糖薄膜成膜乳剂进行脱气处理，得到壳聚糖成膜乳剂；
（4）将步骤（3）得到的壳聚糖成膜乳剂浇铸于模具中，并置于烘箱中烘干处理，烘干后揭膜，即得到壳聚糖生物薄膜。
所述步骤（2）中的均质控制搅拌转速为16000r/min，时间3min。
所述步骤（3）中的脱气条件为0.09MPa下真空脱气10min。
所述步骤（4）中烘干过程控制温度为60℃，时间为72h。
实施例3：
一种壳聚糖生物膜，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、牛至油、中药提取物组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖8%、丙三醇80%、乳酸2%、明胶7.4%、食品级吐温-801%、牛至油0.6%、中药提取物1%。
所述中药提取物为黄连、穿心莲、马齿苋提取物1:1:1混合而成。
所述的一种壳聚糖生物膜的制备过程为：
（1）在50℃的水浴锅中，依次加入原料及适量的蒸馏水，不断搅拌20min，得到原料混合液；
（2)将步骤（1）得到的原料混合液冷却至室温后用均质仪充分搅拌混合均匀，即得到含气泡的壳聚糖薄膜成膜乳剂；
（3）将步骤（2）得到的壳聚糖薄膜成膜乳剂进行脱气处理，得到壳聚糖成膜乳剂；
（4）将步骤（3）得到的壳聚糖成膜乳剂浇铸于模具中，并置于烘箱中烘干处理，烘干后揭膜，即得到壳聚糖生物薄膜。
所述步骤（2）中的均质控制搅拌转速为16000r/min，时间4min。
所述步骤（3）中的脱气条件为0.09MPa下真空脱气10min。
所述步骤（4）中烘干过程控制温度为50℃，时间为72h。
为了验证上述三种实施例壳聚糖生物膜的抑菌效果，将三种实施例制得的薄膜裁剪成两块6×6cm2的膜块，对5g猪肉糜进行上下各一块紧密包裹，对照组为不进行薄膜包裹保鲜的肉糜，放于4℃冷藏测定储藏期肉糜品质和抗氧化性变化。
测定三种实施例所得的壳聚糖薄膜包裹保鲜的肉糜pH值变化，在储藏期的第0、3、5、7、9天，实施例1的pH值分别为6.01、6.36、6.46、6.45、6.46，实施例2的pH分别为6.01、6.12、6.28、6.31、6.35，实施例3的pH分别为6.01、6.22、6.28、6.34、6.40，对照组的pH分别为6.01、6.65、6.76、7.04、7.53，可见三种实施例所得薄膜均能延缓pH的增加，即缓解肉糜中蛋白质的分解，且实施例2效果最佳，实施例3次之，实施例1最差。
测定三种实施例所得的壳聚糖薄膜包裹保鲜的肉糜总菌落数，依照GB4789.2-2010法进行，在储藏期的第0、5、9天，实施例1的总菌落数分别为0.95×106CFU/g、1.28×108CFU/g、1.98×108CFU/g，实施例2的总菌落数分别为0.95×106CFU/g、1.02×108CFU/g、1.47×108CFU/g，实施例3的总菌落数分别为0.95×106CFU/g、1.20×108CFU/g、1.79×108CFU/g，对照组的总菌落数分别为0.95×106CFU/g、6.00×108CFU/g、3.95×109CFU/g，可见三种实施例所得薄膜均能抑菌，且实施例2抑菌效果最佳，实施例3次之，实施例1最差。
用TBA试验和DPPH试验测定三种实施例所得的壳聚糖薄膜包裹保鲜的肉糜的抗氧化性，TBA试验中，在储藏期的第0、3、5、7、9天，实施例1的吸光度分别为0.037、0.052、0.071、0.080、0.116，实施例2的吸光度分别为0.037、0.040、0.056、0.068、0.074，实施例3的吸光度分别为0.037、0.047、0.064、0.072、0.089，对照组的吸光度分别为0.037、0.079、0.107、0.110、0.207，吸光度小表明腐败生成的反应物较少，即抗氧化性强，可见三种实施例所得的壳聚糖薄膜能增加肉糜的抗氧化性，且实施例2效果最佳，实施例3次之，实施例1最差；DPPH试验中，在储藏期的第0、5、7天，实施例1吸光度分别为0.567、0.188、0.132，实施例2的吸光度分别为0.567、0.182、0.121，实施例3的吸光度分别为0.567、0.176、0.130，对照组的吸光度分别为0.567、0.903、0.610，吸光度小表明肉糜清除自由基的能力好，即抗氧化性强，可见三种实施例所得的壳聚糖薄膜能增加肉糜的抗氧化性，且实施例2效果最佳，实施例3次之，实施例1最差。

Claims (10)

1.一种壳聚糖生物膜，其特征在于，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、植物精油组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-8%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、植物精油0.1-2%。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于，所述植物精油为肉桂精油与丁香精油1:1混合而成。
3.一种壳聚糖生物膜，其特征在于，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、增强剂组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-10%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、增强剂0.05-0.1%。
4.根据权利要求3所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于，所述增强剂为纳米氧化锌微粉。
5.一种壳聚糖生物膜，其特征在于，由壳聚糖、丙三醇、乳酸、明胶、食品级吐温-80、牛至油、中药提取物组成；
几种组分的质量分数分别为：壳聚糖1-8%、丙三醇0-80%、乳酸1-10%、明胶0-30%、食品级吐温-800.2-1%、牛至油0.2-0.6%、中药提取物0.1-1%。
6.根据权利要求5所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于，所述中药提取物为黄连、穿心莲、马齿苋提取物1:1:1混合而成。
7.根据权利要求1-6所述的任意一种壳聚糖生物膜的制备过程为：
（1）在50-60℃的水浴锅中，依次加入原料及适量的蒸馏水，不断搅拌20min，得到原料混合液；
（2)将步骤（1）得到的原料混合液冷却至室温后用均质仪充分搅拌混合均匀，即得到含气泡的壳聚糖薄膜成膜乳剂；
（3）将步骤（2）得到的壳聚糖薄膜成膜乳剂进行脱气处理，得到壳聚糖成膜乳剂；
（4）将步骤（3）得到的壳聚糖成膜乳剂浇铸于模具中，并置于烘箱中烘干处理，烘干后揭膜，即得到壳聚糖生物薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于：所述步骤（2）中的均质控制搅拌转速为8000-16000r/min，时间2-4min。
9.根据权利要求7所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于：所述步骤（3）中的脱气条件为0.09MPa下真空脱气10min。
10.根据权利要求7所述的一种壳聚糖生物膜，其特征在于：所述步骤（4）中烘干过程控制温度为25-60℃，时间为8-72h。
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