CN110835426B - 一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜及其制备方法及应用 - Google Patents

一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜及其制备方法及应用，属于食品材料领域。原料包括：可食用淀粉、PBS溶液、紫甘蓝溶液、蜡质玉米淀粉、普鲁兰酶、水；本发明加入了使用高温短时反应制备的纳米淀粉粒子，使其阻隔性能提高，水蒸气透过能力显著降低，有助于隔绝外部微生物侵蚀，达到延长食品货架期的效果；其次，成膜产品加入了紫甘蓝溶液，依据其颜色随pH变化而变化的特点，可以灵敏的指示食品的货架特征；以紫甘蓝作为指示剂的来源供体，价格低廉，来源广泛，并且可食用。

Description

一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜及其制备方法及 应用
技术领域
本发明涉及一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜及其制备方法及应用，属于食品材料领域。
背景技术
保鲜膜，这一材料技术兴起于19世纪40年代，随着生活水平的提高，人们对生活的质量要求的提高促使保鲜膜应用更为光广泛。保鲜膜有适度的透氧性和透湿度，调节被保鲜品周围的氧气和水分的含量，阻隔灰尘，从而达到延长食品的保鲜期的效果。
随着国家对环境战略的部署和受当前生活环境污染的高压所迫，塑料保鲜膜的使用造成了白色污染、水体污染、大气污染和塑料回收困难等尤为突出的环境问题。国家明令禁止的塑化剂DEHA在常温下进行融膜生产，无毒无害，当进行微波高温加热时，DEHA可以通过膜渗入食品当中，人体进食后会造成不孕不育及内脏受损等问题。调查已经发现，在北极等深寒水体动物内脏中发现塑料微颗粒。目前，市场上有适用于微波加热、冰箱冷藏、速食包装和真空封装等各类膜产品。市场上出售的传统保鲜膜和常用的塑料袋都是以乙烯母料为原材料，包括了聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚偏二氯乙烯(PVDC)。这些膜产品生产加工方式不仅耗能高、污染重、经济效益低，而且造成了严重的环境污染。保证消费者的健康需求和绿色市场的再生产环境显得至关重要。因此，研发非塑料环保食品包装材料迫在眉睫，新食品包装材料具有广阔的市场空间。
紫甘蓝俗称紫包菜，紫甘蓝叶片紫红，叶面有蜡粉，叶球近圆形。它起源于地中海沿岸，适应能力强，产量高，目前在我国大部分地区都有种植。紫甘蓝价格低廉、保质期长、不易腐败，已经成为餐桌上的常见菜之一。除此之外，紫甘蓝粗提物中含有大量的VC、VE和酚类物质，这些物质可以较好的保护花青素在外界环境中不被氧化破坏，从而保证了发明配伍中花青素根据pH变化显色指示的功能。紫甘蓝也富含植物多糖成分，在与淀粉、甘油制膜过程中，根据相似相容特性，多羟基化合物可以更好的结合，使膜具有更高致密性，降低透水率，隔绝空气和微生物。
高温短时超声制备纳米淀粉粒子工艺。淀粉是一种无色、无味的具有高支链淀粉含量的一种低逆转性的淀粉。由于淀粉中支链淀粉与直链淀粉具有较高的比率，因此具有很高的尖峰粘度，正式这一特点使它可以运用在专利配伍中。淀粉经过酶处理后，在高温条件下经过瞬时短暂的超声处理，利用共振声波的剧烈碰撞从而使其组织或形体破碎，使支链淀粉断裂，形成纳米淀粉颗粒。
发明内容
本发明根据纳米淀粉及紫甘蓝的性能特点，提供了一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜，具有绿色环保，无毒无害及可食用的特点；同时还提供了其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜，原料包括：可食用淀粉、PBS溶液、紫甘蓝溶液、蜡质玉米淀粉、普鲁兰酶；
所述的可食用淀粉、PBS溶液的加入量为：5-8 g：50-100 mL；
所述的蜡质玉米淀粉粒子的加入量与可食用淀粉的加入量的比为：1%-7%；
所述的蜡质玉米淀粉的加入量与水的加入量的比为：3-5 g：50-80 ml；
所述的蜡质玉米淀粉-水混合液中普鲁兰酶的加入量为：0.2-0.6 mL，30 ASPU。
原料还包括甘油，甘油的加入量为：100 mL可食用淀粉与PBS的混合液中加入甘油0.0-1.5 mL。
上述保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）可食用淀粉糊化处理；
（2）高温、高压、超声辅助制备纳米淀粉粒子：将蜡质玉米淀粉加水溶解后加入普鲁兰酶，酶解，离心后取沉淀，高温超声下反应，再次离心后冻干，沉淀即为最终的纳米淀粉粒子产物；
（3）添加辅料混合、均质：步骤（1）的糊化淀粉溶液冷却至38-40℃后加入紫甘蓝溶液搅拌反应，再加入纳米淀粉粒子搅拌，将反应所得溶液通过高压均质机均质；
（4）干燥成膜：均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。
所述步骤（1）的过程为：取可食用淀粉5-8 g 溶解于50-100 mL PBS溶液中并加入少量甘油，在加热搅拌下使淀粉糊化完全溶解成乳液状保持30-60 min。
所述步骤（3）的紫甘蓝溶液的制备方法为：取质地完好的紫甘蓝叶片，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
所述步骤（1）的甘油加入量为：0.0-1.5 mL/100mL。
所述步骤（2）的蜡质玉米淀粉粒子的加入量与可食用淀粉的加入量的比为：1%-7%。
所述步骤（2）的蜡质玉米淀粉的加入量与水的加入量的比为：50-80 ml：3-5 g。
所述步骤（2）的普鲁兰酶加入量为：0.2-0.6 mL，30 ASPU。
所述步骤（3）的紫甘蓝溶液的加入量为：0.45-7.0 mL/100 ml。
上述方法制备的保鲜膜的腐败指示方法，包括以下步骤：新鲜猪肉粉碎后，用本专利配伍研制的可食用保鲜膜包裹，置于常温27℃环境中放置，观察膜颜色变化。
上述方法制备的保鲜膜在食品保鲜领域的应用。
首先，将蜡质玉米淀粉加水超声辅助溶解，加入30 ASPU的普鲁兰酶，在58℃条件下酶解。酶解后的溶液离心，沉淀洗涤后冷冻干燥即得到酶解淀粉干粉。将酶解干粉溶于PBS溶液后放入高温超声釜中反应后再次离心，沉淀洗涤后冷冻干燥后即可得到纳米蜡质玉米淀粉粒子产物。取质地完好的鲜重紫甘蓝叶片清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。然后取淀粉溶解于PBS溶液中并加入少量甘油，在98℃水中进行水浴加热，直至淀粉完全溶解成乳液状，无明显团聚及沉淀或漂浮。 上述糊化完成的淀粉溶液冷却至38℃，逐滴加入紫甘蓝溶液搅拌，再加入纳米淀粉粒子搅拌，混合物进行高压均质后，均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。最后，用实验组和空白组淀粉膜分别包裹200 g新鲜猪肉肉糜置于常温27℃环境中，观察膜颜色变化。
本发明的有益效果是：
本产品加入了使用高温短时超声制备的纳米淀粉粒子，使其阻隔性能提高，水蒸气透过能力显著降低，有助于隔绝外部微生物侵蚀，达到延长食品货架期的效果；其次，成膜产品加入了紫甘蓝溶液，依据其颜色随pH变化而变化的特点，可以灵敏的指示食品的货架特征；以紫甘蓝作为指示剂的来源供体，价格低廉，来源广泛，并且可食用。
紫甘蓝溶液。紫甘蓝俗称紫包菜，结球甘蓝中的一个类型：叶片紫红、叶面有蜡粉、叶球近圆形。花青素含量高，在外界不同的pH 值条件下，花青素可以呈现不同梯度的颜色。这一颜色指示，既不惨杂人工合成色素又不影响人体健康机能和产生有害物质，故而选择这一产品原料作为颜色指示剂供体。其次，紫甘蓝来源广泛，属于容易种植的广泛性蔬菜，不受气候、地域等因素限制且价格便宜。因此，选择紫甘蓝作为指示剂供体物，具有较好的经济效益和推广价值。
附图说明
图1是保鲜膜制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明进一步说明。
实施案例1
（1）纳米蜡质玉米淀粉粒子制备
将4 g蜡质玉米淀粉加85 mL水超声辅助溶解，加入0.35 mL 30 ASPU的普鲁兰酶，在58 ℃条件下酶解7.5 h。酶解后溶液在8 000 rpm条件下离心 18 min ,沉淀洗涤后在-40 ℃条件下冷冻干燥48 h即得到酶解淀粉干粉。将干粉溶于PBS溶液后放入高温超声釜中反应48 min，在8 000 rpm再次离心17 min后冷冻干燥，即可得到纳米蜡质玉米淀粉粒子产物。
（2）紫甘蓝溶液制备
取质地完好的鲜重紫甘蓝叶片250 g，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
（3）木薯淀粉糊化处理
取木薯淀粉5 g 溶解于50 mL PBS溶液中，在98 ℃水中进行水浴加热并加入 0.4mL甘油，搅拌溶解至淀粉完全溶解成乳液状，无明显团聚及沉淀或漂浮。此时以500 rpm搅拌保持30 min，待用。
（4）混料、均质
将步骤（3）中糊化完成的淀粉溶液冷却至38℃逐滴加入3.0 mL步骤（2）中紫甘蓝溶液，在260 rpm条件下搅拌反应30 min再加入步骤（1）中的纳米淀粉粒子搅拌30 min，以1.6 Mpa、1.0 mL/min速率进行高压均质后待用。
（5）干燥成膜
将步骤（4）中均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。
以不添加蜡质玉米淀粉纳米粒子为对照，制备空白实验膜1。
以不添加紫甘蓝溶液制备空白实验膜2。
(6) 肉糜腐败指示应用
200 g新鲜猪肉粉碎后，用步骤（5）中实验组淀粉膜包裹至于常温27℃环境中放置，观察膜颜色变化。
实施案例2
(1)纳米蜡质玉米淀粉粒子制备
将5 g蜡质玉米淀粉加100 mL水超声辅助溶解，加入0.4 mL 30 ASPU的普鲁兰酶，在58 ℃条件下酶解8.5 h。酶解后溶液在8 000 rpm条件下离心 20 min ,沉淀洗涤后在-40℃条件下冷冻干燥48 h即得到酶解淀粉干粉。将酶解干粉溶于PBS溶液后放入高温超声釜中反应50 min，在8 000 rpm再次离心20 min后，冷冻干燥后即可得到纳米蜡质玉米淀粉粒子产物。
（2）紫甘蓝溶液制备
取质地完好的鲜重紫甘蓝叶片250 g，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
(3)豌豆淀粉糊化处理
取豌豆淀粉6 g 溶解于100 mL PBS溶液中并加入 0.65 mL甘油，在98℃水中进行水浴加热，直至淀粉完全溶解成乳液状，无明显团聚及沉淀或漂浮，500 rpm条件搅拌保持40 min，待用。
(4)混料、均质
将步骤（3）中糊化完成的淀粉溶液冷却至38℃，逐滴加入步骤（2）中3.0 mL 紫甘蓝溶液搅拌50 min，再加入步骤（1）中的纳米淀粉粒子在360 rpm条件下搅拌46 min后以1.5 MPa、1.7 mL/min速度进行高压均质后待用。
（5）干燥成膜
将步骤（4）中均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。
以不添加纳米淀粉粒子为对照，制备空白实验膜1。
以不添加紫甘蓝溶液制备空白实验膜2。
(6) 肉糜腐败指示应用
200 g新鲜猪肉粉碎后，用步骤（5）中实验组淀粉膜包裹肉糜置于常温27℃环境中，观察膜颜色变化。
实施案例3
(1)纳米蜡质玉米淀粉粒子制备
将3 g蜡质玉米淀粉加50 mL水超声辅助溶解，加入0.2 mL 30 ASPU的普鲁兰酶，在58 ℃条件下酶解8 h。酶解后溶液在8 000 rpm条件下离心 15 min ,沉淀洗涤后在-40℃条件下冷冻干燥48 h即得到酶解淀粉干粉。将酶解干粉溶于PBS溶液后放入高温超声釜中反应45 min，在8 000 rpm再次离心10 min后，冷冻干燥后即可得到纳米蜡质玉米淀粉粒子产物。
（2）紫甘蓝溶液制备
取质地完好的鲜重紫甘蓝叶片250 g，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
(3)马铃薯淀粉糊化处理
取马铃薯淀粉4 g 溶解于65 mL PBS溶液中并加入 0.3 mL甘油，在98℃水中进行水浴加热，直至淀粉完全溶解成乳液状，无明显团聚及沉淀或漂浮，在500 rpm条件下搅拌保持35 min，待用。
(4)混料、均质
将步骤（3）中糊化完成的淀粉溶液冷却至38℃，逐滴加入4.0 mL步骤（2）中紫甘蓝溶液，在360 rpm条件下搅拌反应40 min，再加入步骤（1）中的纳米蜡质玉米淀粉粒子搅拌反应40 min后以1.5 MPa、1.4 mL/min速度进行高压均质后待用。
（5）干燥成膜
将步骤（4）中均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。
以不添加纳米淀粉粒子为对照，制备空白实验膜1。
以不添加紫甘蓝溶液制备空白实验膜2。
(6) 肉糜腐败指示应用
200 g新鲜猪肉粉碎后，用步骤（5）中实验组淀粉膜包裹肉糜置于常温27℃环境中放置，观察膜颜色变化。
实施案例4
(1)纳米蜡质玉米淀粉粒子制备
将4 g蜡质玉米淀粉加85 mL水超声辅助溶解，加入0.35 mL 30 ASPU的普鲁兰酶，在58 ℃条件下酶解7.5 h。酶解后溶液在8 000 rpm条件下离心 18 min ,沉淀洗涤后在-40 ℃条件下冷冻干燥48 h即得到酶解淀粉干粉。将干粉溶于PBS溶液后放入高温超声釜中反应48 min，在8 000 rpm再次离心17 min后冷冻干燥，即可得到纳米蜡质玉米淀粉粒子产物。
（2）紫甘蓝溶液制备
取质地完好的鲜重紫甘蓝叶片250 g，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
(3)木薯淀粉糊化处理
取木薯淀粉5 g 溶解于50 mL PBS溶液中，在98 ℃水中进行水浴加热，搅拌溶解至淀粉完全溶解成乳液状，无明显团聚及沉淀或漂浮。此时以500 rpm搅拌保持30 min，待用。
(4)混料、均质
将步骤（3）中糊化完成的淀粉溶液冷却至38 ℃逐滴加入5.0 mL步骤（2）中紫甘蓝溶液，在260 rpm条件下搅拌反应30 min再加入步骤（1）中的纳米淀粉粒子搅拌30 min，以1.6 Mpa、1.0 mL/min速率进行高压均质后待用。
（5）干燥成膜
将步骤（4）中均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为本专利研发的可食保鲜膜。
（6）肉糜腐败指示应用：
200 g新鲜猪肉粉碎后，用步骤（5）中实验组淀粉膜包裹至于常温27 ℃环境中放置，观察膜颜色变化。
实施效果例
以不添加蜡质玉米淀粉纳米粒子为对照，制备空白实验膜1。
以不添加紫甘蓝溶液制备空白实验膜2。
肉糜腐败指示应用：
200 g新鲜猪肉粉碎后，用空白实验膜1、空白实验膜2分别包裹至于常温27 ℃环境中放置，观察膜颜色变化。
实施效果例
肉糜腐败指示应用：新鲜猪肉粉碎后，用实施例1-4及和空白实验膜1、2指示淀粉膜分别包裹至于常温27 ℃环境中放置，观察膜颜色变化，结果见下表。
表1 是实施例1-4及空白实验膜1、2的肉糜腐败指示结果
项目 放置20 h后 放置40 h后 放置60 h后 放置80 h后
实施例1 浅紫红 紫 浅紫蓝 浅蓝
实施例2 浅紫红 紫 浅紫蓝 浅蓝
实施例3 浅紫红 深紫 紫蓝 偏深蓝
实施例4 紫 深紫 紫蓝 深蓝
空白实验膜1 紫 深紫 浅蓝、膜裂 蓝、膜裂
空白实验膜2 无色、膜裂 无色、膜裂 无色、膜裂 无色、膜裂

Claims (5)

1.一种具有指示食品腐败功能的可食用保鲜膜的制备方法，其特征在于，原料包括：可食用淀粉、PBS溶液、紫甘蓝溶液、蜡质玉米淀粉、普鲁兰酶、水；
所述的可食用淀粉、PBS溶液的加入量为：5-8 g：50-100 mL；
纳米蜡质玉米淀粉粒子的加入量与可食用淀粉的加入量的比为：1%-7%；
所述的蜡质玉米淀粉的加入量与水的加入量比为：3-5 g：50-80 ml；
所述的蜡质玉米淀粉-水混合液中普鲁兰酶的加入量为：0.2-0.6 mL，30 ASPU；
所述制备方法，包括以下步骤：
（1）可食用淀粉糊化处理；
（2）高温、高压、超声辅助制备纳米蜡质玉米淀粉粒子：将蜡质玉米淀粉加水溶解后加入普鲁兰酶，酶解，离心后取沉淀，高温超声下反应，再次离心后冻干，沉淀即为最终的纳米蜡质玉米淀粉粒子；
（3）添加辅料混合、均质：步骤（1）的糊化淀粉溶液冷却至38-40℃后加入紫甘蓝溶液搅拌反应，再加入步骤（2）的纳米蜡质玉米淀粉粒子搅拌，将反应所得溶液通过高压均质机均质；
（4）干燥成膜：均质后的溶液均匀倾倒在无菌玻璃板上，干燥后即为可食用保鲜膜；
所述步骤（1）的过程为：取可食用淀粉5-8 g 溶解于50-100 mL PBS溶液中并加入少量甘油，在加热搅拌下使淀粉糊化完全溶解成乳液状保持30-60 min；所述甘油加入量为：0.0-1.5mL / 100mL。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的紫甘蓝溶液的制备方法为：取质地完好的紫甘蓝叶片，清洗后放入破碎机破碎，以无菌纱布包括紫甘蓝破碎组织，反复挤压至汁液渗出，经过滤后即为紫甘蓝溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的紫甘蓝溶液的加入量为：0.45-7.0 mL / 100 ml。
4.根据权利要求1所述的方法制备的可食用保鲜膜的腐败指示方法，其特征在于，包括以下步骤：新鲜猪肉粉碎后，用可食用保鲜膜包裹，置于常温27℃环境中放置，观察膜颜色变化。
5.权利要求1所述的方法制备的可食用保鲜膜在食品保鲜领域的应用。
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