CN106750425A - 一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶‑壳聚糖复合膜的制备方法 - Google Patents

一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶‑壳聚糖复合膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶‑壳聚糖复合膜的制备方法，特点是步骤如下：将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀18‑22分钟后，水浴锅中溶解，然后加入罗非鱼鳞明胶质量0.2‑0.6%的竹叶黄酮，磁力搅拌混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌混合均匀后加入甘油，磁力搅拌混合均匀后得到成膜液；将成膜液离心脱气倒入玻璃板中流延成型；将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为22‑28℃，鼓风干燥48小时后揭膜，即得到竹叶黄酮改性鱼鳞明胶‑壳聚糖复合膜，优点是紫外阻隔性能优越，具有较低的水溶性、水分含量和水蒸气渗透，以及良好的抑菌、抗氧化作用。

Description

一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法
技术领域
本发明涉及鳞明胶-壳聚糖复合膜，尤其是涉及一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法。
背景技术
为应对塑料包装对食品以及环境造成的污染，研究发展生物可降解包装材料并进一步优化其性能已成为全球性需要。可成膜的生物大分子有多糖，蛋白质，脂质等。明胶除了在食品加工中的应用之外，也是具有良好的成膜性的一类蛋白质。目前世界上大部分明胶来源于猪、牛等哺乳动物，但由于潜在的携带致病性病毒威胁以及部分地区的宗教信仰原因，此类明胶无法在全球广泛使用。寻找开发新的明胶来源进行替代就变得很重要。
鱼类明胶是很丰富安全的胶原蛋白来源，尤其是鱼类加工中产生众多废弃的鱼皮鱼鳞下脚料可以加深利用。罗非鱼是我国重要的经济鱼类，每年加工量高达60万吨，加工过程中产生大量鱼皮鱼鳞下脚料，是很好的鱼鳞明胶来源。壳聚糖是具有良好成膜性的多糖，其得到广泛使用不仅是因为它的良好的成膜能力，也因为它具有很好的抑菌特性。壳聚糖用来制作可食膜已得到广泛的研究。
天然酚类含有多羟基结构，并且具有一定的抗菌特性。往明胶中添加一些酚类物质可以改善明胶膜的机械性能，并增加明胶膜的抗菌性能。竹叶黄酮是中国特有的一类竹叶抗氧化剂，具有良好的水溶性，它的强抗氧化性和强抗菌特性以及一些其他生理功效已得到证实。有研究发现竹叶黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌有很强的抑制性。竹叶黄酮对超氧阴离子和羟基自由基表现出良好的清除效果。目前，国内外还没有公开任何关于竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法的相关研究内容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外阻隔性能优越，具有较低的水溶性、水分含量和水蒸气渗透，以及良好的抑菌、抗氧化作用的竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）壳聚糖溶解：将壳聚糖溶于浓度为1wt%的冰醋酸溶液中，磁力搅拌24h过夜使充分溶解，然后采用1um孔径滤膜过滤除去不溶物得到壳聚糖溶液；
（2）鱼鳞明胶溶解：将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀18-22分钟后，于45-55℃水浴锅中水浴溶解18-22分钟，得到鱼鳞明胶溶液；
（3）添加竹叶黄酮：将竹叶黄酮按罗非鱼鳞明胶质量0.2-0.6%的添加量加入到鱼鳞明胶溶液中，磁力搅拌18-22分钟混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；
（4）成膜液制备：将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌18-22分钟混合均匀后，加入一定量的甘油，磁力搅拌14-16分钟混合均匀后得到成膜液；
（5）脱气成型：将成膜液按3500-4500转/分钟的速度，离心脱气4-6分钟后，倒入玻璃板中流延成型；
（6）干燥揭膜：将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为22-28℃，鼓风干燥48小时后揭膜，即得到竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜。
步骤（1）所述的壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为1.5%。
步骤（2）所述的鱼鳞明胶溶液中鱼鳞明胶的质量浓度为2%。
步骤（3）中所述的竹叶黄酮的添加质量为0.4%。
步骤（4）中所述的甘油的添加量为壳聚糖和罗非鱼鳞明胶总质量的30%。
步骤（5）中所述的玻璃板中成膜液的厚度控制为0.8-1.2cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，分别制备鱼鳞明胶成膜液和聚糖成膜液，将两种成膜液混合均匀，干燥揭膜得到竹叶黄酮改良的复合膜。其采用的竹叶黄酮包含主要成分四种碳苷黄酮：荭草苷、异荭草苷、牡荆苷、异牡荆苷以及其他酚酸类物质如咖啡酸、绿原酸等，其多羟基多羰基结构能够与鱼鳞明胶蛋白链通过氢键、静电相互作用等结合，又能够与多氨基的壳聚糖通过静电作用与氢键作用相互结合，改善鱼鳞明胶-壳聚糖膜的部分性能，具体如下：
（1）竹叶黄酮中的主要碳苷黄酮以及酚酸类成分和壳聚糖成分使膜具备抑菌、抗氧化效果；
（2）鱼鳞明胶与壳聚糖竹叶黄酮的交联增强网络结构，对水汽迁移有一定的阻隔能力，使得竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜水分含量，水溶性较低；
（3）鱼鳞明胶中的芳香族氨基酸、壳聚糖中的不饱和双键结构、竹叶黄酮中的苯环以及双键结构都都具有紫外吸收特性，故有利于减缓紫外照射引起的脂质氧化劣变，使竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜紫外阻隔性能更加优越；
（4）由于鱼鳞明胶、竹叶黄酮水溶性良好，壳聚糖在冰醋酸溶液中溶解性能优良，三者通过相互作用又能够良好地交联，使复合膜不会出现不溶性成分的聚集与析出，从而使复合膜具有合适的透明度。
综上所述，本发明一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，制备的复合膜紫外阻隔性能优越，有合适的透明度；具有较低的水溶性、水分含量以及水蒸气渗透；壳聚糖以及竹叶黄酮都有良好的抑菌、抗氧化作用，其加工工艺简便；成品无毒，安全可食用，该复合膜能广泛应用于果蔬、肉制品、油炸食品等的包装保护。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例
实施例1
一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）壳聚糖溶解：将壳聚糖溶于浓度为1wt%的冰醋酸溶液中，磁力搅拌24h过夜使充分溶解，然后采用1um孔径滤膜过滤除去不溶物得到壳聚糖溶液；其中壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为1.5%；
（2）鱼鳞明胶溶解：将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀18分钟后，于45℃水浴锅中水浴溶解22分钟，得到鱼鳞明胶溶液；其中鱼鳞明胶溶液中鱼鳞明胶的质量浓度为2%；
（3）添加竹叶黄酮：将竹叶黄酮按罗非鱼鳞明胶质量0.2%的添加量加入到鱼鳞明胶溶液中，磁力搅拌18分钟混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；
（4）成膜液制备：将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌18分钟混合均匀后，加入一定量的甘油，磁力搅拌14分钟混合均匀后得到成膜液；其中甘油的添加量为壳聚糖和罗非鱼鳞明胶总质量的30%；
（5）脱气成型：将成膜液按3500转/分钟的速度，离心脱气4分钟后，倒入玻璃板中流延成型；其中玻璃板中成膜液的厚度控制为0.8cm；
（6）干燥揭膜：将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为22℃，鼓风干燥48小时后揭膜，即得到竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜。
实施例2
同上述实施例1，其区别在于：
步骤（2）中将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀20分钟后，于50℃水浴锅中水浴溶解20分钟，得到鱼鳞明胶溶液；
步骤（3）中将竹叶黄酮按罗非鱼鳞明胶质量0.4%的添加量加入到鱼鳞明胶溶液中，磁力搅拌20分钟混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；
步骤（4）中将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌18-22分钟混合均匀后，加入一定量的甘油，磁力搅拌15分钟混合均匀后得到成膜液；
步骤（5）中将成膜液按4000转/分钟的速度，离心脱气5分钟后，倒入玻璃板中流延成型；其中玻璃板中成膜液的厚度控制为1.0cm；
步骤（6）中将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为25℃，鼓风干燥48小时后揭膜即可。
实施例3
同上述实施例1，其区别在于：
步骤（2）中将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀22分钟后，于55℃水浴锅中水浴溶解18分钟，得到鱼鳞明胶溶液；
步骤（3）中将竹叶黄酮按罗非鱼鳞明胶质量0.6%的添加量加入到鱼鳞明胶溶液中，磁力搅拌22分钟混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；
步骤（4）中将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌22分钟混合均匀后，加入一定量的甘油，磁力搅拌16分钟混合均匀后得到成膜液；
步骤（5）中将成膜液按4500转/分钟的速度，离心脱气6分钟后，倒入玻璃板中流延成型；其中玻璃板中成膜液的厚度控制为1.2cm；
步骤（6）中将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为28℃，鼓风干燥48小时后揭膜即可。
对照组
鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备过程，具体步骤如下：
（1）壳聚糖溶解：将壳聚糖溶于浓度为1wt%的冰醋酸溶液中，磁力搅拌24h过夜使充分溶解，然后采用1um孔径滤膜过滤除去不溶物得到壳聚糖溶液；其中壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为1.5%；
（2）鱼鳞明胶溶解：将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀20分钟后，于50℃水浴锅中水浴溶解20分钟，得到鱼鳞明胶溶液；其中鱼鳞明胶溶液中鱼鳞明胶的质量浓度为2%；
（3）成膜液制备：将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌15分钟混合均匀后，加入壳聚糖和罗非鱼鳞明胶总质量30%的甘油，磁力搅拌15分钟混合均匀后得到成膜液；
（5）脱气成型：将成膜液按4000转/分钟的速度，离心脱气4分钟后，倒入玻璃板中流延成型；其中玻璃板中成膜液的厚度控制为0.8cm；
（6）干燥揭膜：将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为25℃，鼓风干燥48小时后揭膜，即得到鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜。
对比试验
1、分别对鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜以及上述实施例1-3制备得到的竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜含水量、水溶性、水汽透过率进行测试，结果如表1所示；
表1复合膜含水量、水溶性、水汽透过率测试结果
由表1可见，实施例1-3中竹叶黄酮改性的鱼鳞明胶壳聚糖复合膜的抗拉强度以及断裂伸长率高于明胶壳聚糖复合膜，且改性后的明胶壳聚糖膜水分含量、水溶性、水汽透过性有所降低，表明竹叶黄酮改性鱼鳞明胶壳聚糖复合膜能够提升机械性能以及对于水分的阻隔性能。
2、分别对鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜以及上述实施例1-3制备得到的复合膜的紫外区透光和透明度进行测试，结果如表2所示；
表2 紫外区透光和透明度测试结果（透明值越低，实际透明度越高）
由表2可知，加入竹叶黄酮的明胶壳聚糖复合膜在紫外光区200-350nm处的透光度降低，说明改性后的复合膜对紫外的吸收能力增强，即增强了对紫外的阻隔。而竹叶黄酮改性的复合膜透明值略微升高，说明竹叶黄酮改性复合膜的实际透明度略微降低，使得直观观察显示膜仍具有良好的透明度，使内部包装的食品具有可视性。
3、分别对鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜以及上述实施例1-3制备得到的复合膜的色差进行测试，结果如表3所示；
表3 色差测试结果
组别 L* a* b*
明胶-壳聚糖复合膜 81.785 0.237 30.484
实例1 77.496 0.488 41.904
实例2 70.342 5.604 56.570
实例3 64.092 12.106 57.598
由表3可见明胶壳聚糖复合膜经过竹叶黄酮改性后，L值在降低，a值在提高，b值在提高，说明改性后的复合膜色泽方面，颜色略微变暗，有向红色、黄色变化的趋势，使得直观观察显示颜色略微的改变并不会明显影响内部包装食品的可视性。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）壳聚糖溶解：将壳聚糖溶于浓度为1wt%的冰醋酸溶液中，磁力搅拌24h过夜使充分溶解，然后采用1um孔径滤膜过滤除去不溶物得到壳聚糖溶液；
（2）鱼鳞明胶溶解：将罗非鱼鳞明胶溶于水中吸水溶胀18-22分钟后，于45-55℃水浴锅中水浴溶解18-22分钟，得到鱼鳞明胶溶液；
（3）添加竹叶黄酮：将竹叶黄酮按罗非鱼鳞明胶质量0.2-0.6%的添加量加入到鱼鳞明胶溶液中，磁力搅拌18-22分钟混合均匀得到鱼鳞明胶混合液；
（4）成膜液制备：将壳聚糖溶液与鱼鳞明胶混合液按体积比1:1混合，磁力搅拌18-22分钟混合均匀后，加入一定量的甘油，磁力搅拌14-16分钟混合均匀后得到成膜液；
（5）脱气成型：将成膜液按3500-4500转/分钟的速度，离心脱气4-6分钟后，倒入玻璃板中流延成型；
（6）干燥揭膜：将玻璃板放入平稳的鼓风干燥箱中，控制温度为22-28℃，鼓风干燥48小时后揭膜，即得到竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为1.5%。
3.根据权利要求1所述的一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的鱼鳞明胶溶液中鱼鳞明胶的质量浓度为2%。
4.根据权利要求1所述的一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的竹叶黄酮的添加质量为0.4%。
5.根据权利要求1所述的一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的甘油的添加量为壳聚糖和罗非鱼鳞明胶总质量的30%。
6.根据权利要求1所述的一种竹叶黄酮改性鱼鳞明胶-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的玻璃板中成膜液的厚度控制为0.8-1.2cm。
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