CN106905564B - 一种功能性可食膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能性可食膜及其制备方法。该功能性可食膜的成分包括淀粉、增塑剂、固体脂质、活性物质和乳化剂。该制备方法步骤包括载有活性物质的固体脂质纳米粒的制备和所述功能性可食膜的制备。本发明以淀粉为成膜基材，结合载有活性物质的固体脂质纳米颗粒，制备出的功能性可食膜具有较好抑菌、抗氧化功能，且具有良好的机械性能，安全环保，用于食品包装能有效延长食品的货架期。

Description

一种功能性可食膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品包装领域，具体涉及一种功能性可食膜及其制备方法。
背景技术
由于人们对食品安全性的关注日益增加，具有功能性的可食膜是绿色食品包装领域的新研究热点。功能性可食膜在淀粉膜的基础上，通过加入辅助成分和加工工艺制备而成，其在具有包装功能的基础上，由于添加了功能性作用的活性物质，可以赋予此类薄膜一定的功能因子，比如抑菌和抗氧化作用，从而防止微生物生长、抑制食品成分氧化、减缓腐败等。
为了增加包材的功能特性，可直接向膜中添加具有抑菌或抗氧化作用的成分使其具有相关功能作用。需要指出的是，淀粉膜的制备过程中，以水为溶剂或增塑剂，限制了脂溶性抑菌剂、抗氧化剂的应用。另外，人工合成的无机抗菌剂、合成抑菌剂或抗氧化剂常常存在食品安全性问题，或不能同时具有广谱抗菌性，而天然功能性活性因子的稳定性较差。因此开发将功能性因子稳定包埋和释放的纳米颗粒技术为可食性淀粉功能膜的开发提供了新的途径。
发明内容
本发明目的在于提供一种功能性可食膜及其制备方法。该方法以淀粉为主要成膜物质，添加载有活性物质的固体脂质纳米粒，制得既具有较好机械性能，又具抗氧化性和广谱抑菌性的功能性可食膜。
本发明目的通过如下技术方案实现。
一种功能性可食膜，成分包括淀粉、增塑剂、固体脂质、活性物质和乳化剂。
进一步地，所述淀粉包括原淀粉和改性淀粉中的一种以上。
更进一步地，所述原淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉中的一种以上。
更进一步地，所述改性淀粉包括醚化、酯化或交联改性的马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉和木薯淀粉中的一种以上。
进一步地，所述增塑剂为可食性增塑剂，包括丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、明胶、山梨醇和单甘油酯中的一种以上。
进一步地，所述增塑剂与淀粉干重的质量比为20％～25％。
进一步地，所述固体脂质为天然或合成固体脂质，包括饱和脂肪酸类、脂肪酸甘油酯类或混合脂肪。
更进一步地，所述脂肪酸甘油酯类包括三硬脂酸甘油酯、三棕榈酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯中的一种以上。
更进一步地，所述饱和脂肪酸类包括硬脂酸、胆固醇、微晶石蜡、棕榈酸、鲸蜡醇十六酸酯、鲸蜡醇棕榈酸酯和可可脂中的一种以上。
进一步地，所述活性物质为脂溶性物质，包括茶多酚棕榈酸酯、乌索酸、虾青素、番茄红素、原花青素、鼠尾草酸、麝香草酚、姜黄素、香芹酚、鼠尾草酚、维生素E和迷迭香酚中的一种以上。
进一步地，所述活性物质与固体脂质的质量比为0.5％～2.0％。
进一步地，所述功能性可食膜中，所述活性物质与淀粉干基的质量比为1.25～5.00mg/g。
进一步地，所述乳化剂为可食性非表面活性剂类，包括聚山梨醇酯80、泊洛沙姆188(Poloxamer188)、吐温80(Tween80)、司盘80(Span80)、去氧牛磺胆酸钠、甘胆酸钠、胆酸钠、大豆磷脂和卵磷脂中的一种以上。
进一步地，所述乳化剂与固体脂质的质量比为2％～5％。
上述任一项所述的一种功能性可食膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将固体脂质高温融化，加入活性物质，得到油相；
(2)将乳化剂均匀分散在热水中，得到水相；
(3)将水相加入油相中，充分混合后进行高速剪切初步均质，再转入高压均质机进行均质，得到富含活性物质的固体脂质纳米粒(SLN)分散液，冷却至室温，预冻，冷冻干燥得到固体脂质纳米粒粉，冷藏；
(4)将淀粉、增塑剂和去离子水混合后，在水浴条件下搅拌，充分糊化，得到淀粉糊，降温，加入制备好的固体脂质纳米粒粉，高速剪切分散均匀，得到成膜液；
(5)对得到的成膜液进行脱气处理，倾倒在平板上，干燥，得到所述功能性可食膜。
进一步地，步骤(1)中，所述高温融化的温度为高于固体脂质熔点5～10℃。
进一步地，步骤(3)中，油相与水相的体积比为1～2:10。
进一步地，步骤(3)中，所述高速剪切初步均质的转速为10000～15000r/min。
进一步地，步骤(3)中，所述高压均质的压力为30～50MPa。
进一步地，步骤(3)中，所述预冻的时间为24～48h。
进一步地，步骤(3)中，所述冷藏的温度为4℃～10℃。
进一步地，步骤(4)中，所述淀粉与去离子水的质量比为1.25～2.00:25。
进一步地，步骤(4)中，所述水浴加热的温度为95℃～100℃。
进一步地，步骤(4)中，所述搅拌的时间为1.0～1.5h。
进一步地，步骤(4)中，所述降温是降温至50℃～60℃。
进一步地，步骤(4)中，所述高速剪切的速度为10000～12000r/min。
进一步地，步骤(5)中，所述干燥是在37℃～50℃鼓风干燥箱中干燥10～18h。
进一步地，步骤(5)中，制得的功能性可食膜的厚度为0.100～0.160mm。
与现有技术相比，本发明具有如下优势和有益效果：
(1)本发明将载有脂溶性活性物质的SLN应用了到淀粉膜中，使淀粉膜既有一般薄膜的性质，又有抑菌和抗氧化等功能性质；
(2)本发明所有原料均为可食性原料，无毒副作用，制得的功能性膜安全可食，用于食品包装能有效延长食品的货架期，并且制备方法简单。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)称取10g可可脂，50℃下融化，再加入50mg鼠尾草酸并充分溶解，得油相；
(2)取100mL去离子水加热至50℃，加入0.20g的Tween80和0.30g的Span80后充分混合，得水相；
(3)按油相与水相的体积比为1:10，将水相加入油相中混合，以10kprm的速度高速剪切2min，再转入高压均质机，30MPa均质5次，得SLN分散液，冷却至室温后4℃下冷藏；
(4)将(3)中的SLN分散液分装入玻璃培养皿中预冻24h，转入真空冷冻干燥机干燥24h，得到SLN粉末，4℃下冷藏；
(5)分别称取丙三醇5g、羟丙基高直链淀粉(干基)20g和去离子水400mL，混合均匀后转入三口烧瓶，在95℃水浴锅中糊化1h得淀粉糊；
(6)在30min内使水浴锅和淀粉糊的温度均降至50℃，期间不断搅拌淀粉糊；
(7)在淀粉糊中加入(4)中的SLN粉末5g，以10000r/min的速度高速剪切2min使SLN在淀粉糊中分布均匀，得成膜液；
(8)在每个直径150mm的PS平板中倾倒40mL成膜液，37℃下鼓风干燥及中干燥12h，得淀粉膜，揭膜保存。
实施例2
(1)称取10g可可脂，50℃下融化，再加入100mg原花青素并充分溶解，得油相；
(2)取67mL去离子水加热至50℃，加入0.25g的Tween80和0.25g的Span80后充分混合，得水相；
(3)按油相与水相的体积比为1.5:10，将水相加入油相中混合，以12000prm的速度高速剪切2min，再转入高压均质机，40MPa均质5次，得SLN分散液，冷却至室温后4℃下冷藏；
(4)将(3)中的SLN分散液分装入玻璃培养皿中预冻24h，转入真空冷冻干燥机干燥24h，得到SLN粉末，于4℃条件下冷藏；
(5)分别称取丙三醇5g、羟丙基高直链淀粉(干基)20g和去离子水400mL，混合均匀后转入三口烧瓶，在100℃水浴锅中糊化1h得淀粉糊；
(6)在30min内使水浴锅和淀粉糊的温度均降至50℃，期间不断搅拌淀粉糊；
(7)在淀粉糊中加入(4)中的SLN粉末5g，以10000r/min的速度高速剪切2min使SLN在淀粉糊中分布均匀，得成膜液；
(8)在每个直径150mm的PS平板中倾倒40mL成膜液，37℃下鼓风干燥机中干燥12h，得淀粉膜，揭膜保存。
实施例3
(1)称取20g硬脂酸和5g大豆卵磷脂，80℃下融化，再加入200mg鼠尾草酸并充分溶解，得油相；
(2)取125mL去离子水加热至80℃，加入0.75g的泊洛沙姆188后充分混合，得水相；
(3)按油相与水相的体积比为2:10，将水相加入油相中混合，以15000r/min的速度高速剪切2min，再转入高压均质机，50MPa均质5次，得SLN分散液，冷却至室温后于4℃冷藏；
(4)将(3)中的SLN分散液分装入玻璃培养皿中预冻36h，转入真空冷冻干燥机干燥24h，得到SLN粉末，于4℃条件下冷藏；
(5)分别称取丙三醇4.8g、土豆淀粉(干基)24g和去离子水300mL，混合均匀后转入三口烧瓶，在95℃水浴锅中糊化1.5h得淀粉糊；
(6)在30min内使水浴锅和淀粉糊的温度均降至55℃，期间不断搅拌淀粉糊；
(7)在淀粉糊中加入SLN粉末5g，以11000r/min的速度高速剪切2min使SLN在淀粉糊中分布均匀，得成膜液；
(8)在每个直径150mm的PS平板中倾倒40mL成膜液，37℃下鼓风干燥机中干燥12h，得淀粉膜，揭膜保存。
实施例4
(1)称取25g硬脂酸，80℃下融化，再加入500mg乌索酸并充分溶解，得油相；
(2)取250mL去离子水加热至80℃，加入0.5g的泊洛沙姆188后充分混合，得水相；
(3)按油相与水相的体积比为1:10，将水相加入油相中混合，以12000r/min的速度高速剪切3min，再转入高压均质机，50MPa均质5次，得SLN分散液，冷却至室温后于4℃下冷藏；
(4)将(3)中的SLN分散液分装入玻璃培养皿中预冻48h，转入真空冷冻干燥机干燥24h，得到SLN粉末，于4℃条件下冷藏；
(5)分别称取丙三醇4.5g、土豆淀粉(干基)20g和去离子水335mL，混合均匀后转入三口烧瓶，在98℃水浴锅中糊化1.2h得淀粉糊；
(6)在30min内使水浴锅和淀粉糊的温度均降至60℃，期间不断搅拌淀粉糊；
(7)在淀粉糊中加入(4)中SLN粉末5g，以12000r/min的速度高速剪切2min使SLN在淀粉糊中分布均匀，得成膜液；
(8)在每个直径150mm的PS平板中倾倒40mL成膜液，37℃下鼓风干燥机中干燥12h，得淀粉膜，揭膜保存。
机械性能
对实施例1～4制备的功能性可食膜进行机械性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1～4制备的功能性可食膜的机械性能
由表1可知，不同浓度成膜液制备的薄膜厚度在0.100mm-0.160mm之间，机械性能有所差异，主要原因是成膜液浓度不同，所得膜厚度随着浓度的增大而增大，抗拉强度和断裂延展率均呈增大趋势。
抑菌性能
表2和表3分别是实施例3制备的功能性可食膜和其他抑菌膜的抑菌效果比较。
表2实施例3制备的功能性可食膜的抑菌效果
表3可得然胶抑菌膜的抑菌效果
由表2和表3对比可知，本实施例制备的功能性可食膜可以同时抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌的生长，具有广谱抑菌性，对部分微生物的抑制作用比可得然胶抑菌膜的抑制作用好。。
抗氧化性
在亚油酸体系中，分别加入1g实施例1-4制备的功能性可食膜，氧化后以硫氰酸铁法测定过氧化值表征制备的功能性可食膜的抗氧化性。
结果显示，实施例1、2、3制备的功能性可食膜的抗氧化能力分别相当于同浓度下维生素E抗氧化能力的1.5倍、2倍和2.3倍，实施例4制备的功能性可食膜的抗氧化能力则稍弱于维生素E。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种功能性可食膜，其特征在于，成分包括淀粉、增塑剂、固体脂质、活性物质和乳化剂；
其制备方法，包括以下步骤：
（1）将固体脂质高温融化，加入活性物质，得到油相；
（2）将乳化剂均匀分散在热水中，得到水相；
（3）将水相加入油相中，充分混合后进行高速剪切初步均质，再转入高压均质机进行均质，得到富含活性物质的固体脂质纳米粒分散液，冷却至室温，预冻，冷冻干燥得到固体脂质纳米粒粉，冷藏；
（4）将淀粉、增塑剂和去离子水混合后，在水浴条件下搅拌，充分糊化，得到淀粉糊，降温，加入制备好的固体脂质纳米粒粉，高速剪切分散均匀，得到成膜液；
（5）对得到的成膜液进行脱气处理，倾倒在平板上，干燥，得到所述功能性可食膜。
2.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，所述淀粉包括原淀粉和改性淀粉中的一种以上；所述原淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉中的一种以上；所述改性淀粉包括醚化、酯化或交联改性的马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉和木薯淀粉中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，所述活性物质为脂溶性物质，包括茶多酚棕榈酸酯、乌索酸、虾青素、番茄红素、原花青素、鼠尾草酸、麝香草酚、姜黄素、香芹酚、鼠尾草酚、维生素E和迷迭香酚中的一种以上；所述活性物质与固体脂质的质量比为0.5%~2.0%；所述功能性可食膜中，所述活性物质与淀粉干基的质量比为1.25~5.00mg/g。
4.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，所述增塑剂为可食性增塑剂，包括丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、明胶、山梨醇和单甘油酯中的一种以上；所述增塑剂与淀粉干重的质量比为20%~25%。
5.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，所述固体脂质为天然或合成固体脂质，包括饱和脂肪酸类、脂肪酸甘油酯类中的一种以上；所述脂肪酸甘油酯类包括三硬脂酸甘油酯、三棕榈酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯一种以上；所述饱和脂肪酸类包括硬脂酸、胆固醇、微晶石蜡、棕榈酸、鲸蜡醇十六酸酯、鲸蜡醇棕榈酸酯和可可脂中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，所述乳化剂为可食性非表面活性剂类，包括聚山梨醇酯80、泊洛沙姆188、吐温80、司盘80、去氧牛磺胆酸钠、甘胆酸钠、胆酸钠、大豆磷脂和卵磷脂中的一种以上；所述乳化剂与固体脂质的质量比为2%~5%。
7.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，步骤（1）中，所述高温融化的温度为高于固体脂质熔点5~10℃；步骤（3）中，油相与水相的体积比为1~2:10，所述高速剪切初步均质的转速为10000~15000r/min，所述高压均质的压力为30~50MPa，所述预冻的时间为24~48h，所述冷藏的温度为4℃。
8.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，步骤（4）中，所述淀粉与去离子水的质量比为1.25~2.00:25，所述水浴加热的温度为95℃~100℃，所述搅拌的时间为1.0~1.5h，所述降温是降温至50℃~60℃，所述高速剪切的速度为10000~12000r/min。
9.根据权利要求1所述的一种功能性可食膜，其特征在于，步骤（5）中，所述干燥是在37℃~50℃鼓风干燥箱中干燥10~18h，制得的功能性可食膜的厚度为0.100~0.160mm。
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