CN112225925B - 一种evoh-抗菌肽复合包装膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种EVOH‑抗菌肽复合包装膜的制备方法，包括以下步骤：按照质量比100：1～100：5称取EVOH树脂和抗菌肽加入双螺杆挤出机进行共混、造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机内流延成型并成卷，即得到复合包装膜。本发明提供的添加了抗菌肽的包装膜可以有效地阻隔氧气，抑制细菌的生长，延长鱼肉的货架期1‑2天。

Description

一种EVOH-抗菌肽复合包装膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装膜技术领域，尤其涉及一种EVOH-抗菌肽复合包装膜及其制备方法。
背景技术
鲈鱼为脂科鲈属，又名花鲈、鲈板、花寨、鲈子等，分布于太平洋西部，我国沿海均产，也是发展海水养殖的品种。鲈鱼因其肉质细嫩、肉味鲜美，营养价值高，且具有药用价值，已成为名贵经济鱼类之一。但由于鲈鱼的鱼肉中含有丰富的营养物质和水分，肌肉组织脆弱，体表黏附大量细菌、体内酶活性强等因素，所以鱼肉极易腐败变质，降低其商业价值。为了提高鲈鱼市场经济，利用抗菌包装薄膜有效地抑制微生物的生长，延长鲈鱼的货架期，可以解决这个难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种EVOH-抗菌肽复合包装膜，该复合包装膜能够有效地抑制微生物地生长，本发明还提供了该复合包装膜的制备方法。
本发明提供一种EVOH-抗菌肽复合包装膜的制备方法，包括以下步骤：
S1，按照质量比100：1～100：5称取EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物,Ethylene vinylalcohol copolymer)树脂和抗菌肽加入双螺杆挤出机进行共混、造粒，得到原料颗粒；
S2，将原料颗粒加入单螺杆挤出机进行二次造粒；
S3，将二次造粒后的原料颗粒加入流延机内流延成型并成卷，即得到复合包装膜。
进一步地，所述抗菌肽通过以下过程制备：对鱼精进行脱脂反应，得到鱼精蛋白；向得到的鱼精蛋白中加入碱性蛋白酶进行水解，然后对水解后的混合液进行辐照处理，之后分离纯化，冻干，即得到抗菌肽粉末。更进一步地，所述抗菌肽的制备过程具体为：对鱼精进行脱脂反应，得到鱼精蛋白；向得到的鱼精蛋白中加入碱性蛋白酶在55℃条件下水解6h，然后将水解后的混合液置于Co-60辐照场中在30℃的条件下以2KGy剂量辐照3h，之后经制备型高速逆流色谱在流速2ml/min、温度25℃、压力3MPa的条件下分离纯化，收集分离纯化15min时的肽段(分子量为500-800kd)，冻干22h，即得到抗菌肽粉末；水解后的混合液中还存在未失活的碱性蛋白酶，对该混合液进行低剂量的辐照处理能够促进碱性蛋白酶对鱼精蛋白的分解，将辐照剂量控制在2KGy以避免碱性蛋白酶失活。
进一步地，鱼精为鲟鱼鱼精。
进一步地，对鱼精进行脱脂反应的具体过程为：将鱼精和柠檬酸混合后进行匀浆处理，向得到的匀浆液中加入硫酸进行酸解，然后利用NaCl抽提并过滤，得到上清液；向上清液中加入乙醇沉淀，即得到鱼精蛋白。更进一步地，将鱼精和0.1M的柠檬酸混合后进行匀浆处理，向得到的匀浆液中加入1.5M的硫酸在40℃的条件下酸解1h，然后利用0.15M的NaCl抽提并过滤，得到上清液；向上清液中加入95％的冷乙醇沉淀，即得到鱼精蛋白。
进一步地，步骤S1中，双螺杆挤出机的机筒温度为110-130℃，供料速度为15-20r/min，螺杆转速为120-130r/min。更进一步地，步骤S1中，双螺杆挤出机的机筒温度为120℃，供料速度为18r/min，螺杆转速为127r/min。
进一步地，步骤S2中，单螺杆挤出机的机筒温度为105-115℃，供料速度为12-18r/min，螺杆转速为100-110r/min。更进一步地，步骤S2中，单螺杆挤出机的机筒温度为115℃，供料速度为16r/min，螺杆转速为105r/min。
进一步地，步骤S3中，流延机的挤出能力为2-4kg/h，线速度为1-1.5m/min。更进一步地，步骤S3中，流延机的挤出能力为3kg/h。
本发明还提供一种利用上述制备方法制得的EVOH-抗菌肽复合包装膜。
EVOH树脂具有吸湿性和气体阻隔性，特别在相对湿度低于约80％以下时，对氧气的阻隔性明显高于其他材料，能够有效的阻止氧气进入包装膜。而抗菌肽具有抗氧化性，添加到包装膜中可以延缓鱼肉的腐败，并且减小EVOH的吸湿性对气体阻隔性的影响，从而延长保鲜袋的保鲜时间。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明将EVOH树脂与抗菌肽复合制得包装膜，该包装膜能够有效地抑制微生物地生长，具有优异地保鲜效果，经过试验验证，添加了抗菌肽的包装膜可以有效地阻隔氧气，抑制细菌的生长，延长鱼肉的货架期1-2天；EVOH树脂与抗菌肽的质量比为100：5时，鲈鱼鱼肉在(4±1)℃条件下能够保鲜达8d。
附图说明
图1是五种包装膜内鱼肉样品的菌落总数随时间的变化情况示意图。
图2是五种包装膜内鲈鱼的TVB-N含量的变化示意图。
图3是五种包装膜对鲈鱼的TBA值变化的影响示意图。
图4是五种包装膜内鲈鱼样品汁液流失率随时间的变化示意图。
图5是五种包装膜内鲈鱼的pH值变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
本发明的实施例提供了一种EVOH-抗菌肽复合包装膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，按照质量比100：1～100：5称取EVOH树脂和抗菌肽加入双螺杆挤出机进行共混、造粒，得到原料颗粒；其中，抗菌肽的制备过程为：将鲟鱼鱼精(来源于鲟鱼加工副产物)和0.1M的柠檬酸混合后进行匀浆处理，向得到的匀浆液中加入1.5M的硫酸在40℃的条件下酸解1h，然后利用0.15M的NaCl抽提并过滤，得到上清液；向上清液中加入95％的冷乙醇沉淀，即得到鱼精蛋白；向得到的鱼精蛋白中加入碱性蛋白酶在55℃条件下水解6h，然后将水解后的混合液置于Co-60辐照场中在30℃的条件下以2KGy剂量辐照3h，之后经制备型高速逆流色谱在流速2ml/min、温度25℃、压力3MPa的条件下分离纯化，收集分离纯化15min时的肽段(分子量为500-800kd)，冻干22h，即得到抗菌肽粉末；碱性蛋白酶的加入量与鱼精蛋白的用量的质量比为1：40～1：50；双螺杆挤出机的机筒温度为110-130℃，供料速度为15-20r/min，螺杆转速为120-130r/min；
步骤S2，将原料颗粒加入单螺杆挤出机进行二次造粒；其中，单螺杆挤出机的机筒温度为105-115℃，供料速度为12-18r/min，螺杆转速为100-110r/min；
步骤S3，将二次造粒后的原料颗粒加入流延机内流延成型并成卷；其中，流延机的挤出能力为2-4kg/h，线速度为1-1.5m/min。
下面结合实施例对本发明提供的EVOH-抗菌肽复合包装膜及其制备方法进行详细说明。
以下实施例中，使用的EVOH树脂购自日本可乐丽公司。
实施例1：
称取5KgEVOH树脂和50g抗菌肽加入双螺杆挤出机(机筒温度：120℃，供料速度：18r/min，螺杆转速：127r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：115℃，供料速度：16r/min，螺杆转速：105r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：3kg/h，线速度：1.5m/min)内流延成型并成卷。
实施例2：
称取5KgEVOH树脂和100g抗菌肽加入双螺杆挤出机(机筒温度：125℃，供料速度：20r/min，螺杆转速：125r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：112℃，供料速度：15r/min，螺杆转速：102r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：4kg/h，线速度：1.2m/min)内流延成型并成卷。
实施例3：
称取5KgEVOH树脂和150g抗菌肽加入双螺杆挤出机(机筒温度：120℃，供料速度：18r/min，螺杆转速：127r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：115℃，供料速度：16r/min，螺杆转速：105r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：3kg/h，线速度：1.5m/min)内流延成型并成卷。
实施例4：
称取5KgEVOH树脂和200g抗菌肽加入双螺杆挤出机(机筒温度：115℃，供料速度：16r/min，螺杆转速：125r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：110℃，供料速度：15r/min，螺杆转速：110r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：2kg/h，线速度：1m/min)内流延成型并成卷。
实施例5：
称取5KgEVOH树脂和250g抗菌肽加入双螺杆挤出机(机筒温度：120℃，供料速度：18r/min，螺杆转速：127r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：115℃，供料速度：16r/min，螺杆转速：105r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：3kg/h，线速度：1.5m/min)内流延成型并成卷。
对比例1：
称取5KgEVOH树脂加入双螺杆挤出机(机筒温度：120℃，供料速度：18r/min，螺杆转速：127r/min)进行共混，造粒，得到原料颗粒；将原料颗粒加入单螺杆挤出机(机筒温度：115℃，供料速度：16r/min，螺杆转速：105r/min)进行二次造粒；将二次造粒后的原料颗粒加入流延机(挤出能力：3kg/h，线速度：1.5m/min)内流延成型并成卷。
对实施例1-实施例5和对比例1制得的包装膜进行性能测试，结果见表1：
表1：包装膜性能
Figure BDA0002698117960000061
透光率、雾度反映包装膜的光学性能，而抗张强度反映包装膜的力学性能，由表1中数据可知，抗菌肽的添加使包装膜的透光率和抗张强度降低，且随着添加量增加呈降低趋势。而雾度随着抗菌肽的添加量呈上升趋势，添加5％时上升幅度达到79.8％，表明抗菌肽的添加对包装膜的光学性能有一定的影响。抗菌肽的添加对包装膜水蒸气透过率影响不大。这些变化不影响包装膜作为保鲜膜的使用。
利用实施例1、实施例3、实施例5和对比例1制备的包装膜密封包装鲈鱼肉，并进行指标测定，具体过程如下：
1、从超市购得鲈鱼数条，经去头、去尾、去内脏、去骨处理后，切成块状，用经灭菌的1-4℃去离子水冲洗，用滤纸吸干鱼肉表面的水，分别装入PE包装膜和实施例1、实施例3、实施例5、对比例1制得的包装膜中，经真空包装机抽真空密封。鱼肉样品包装后，置于4℃环境中储藏，在第0,2,4,6,8,10天，每次取出五个样品，进行指标测定。
2、鲈鱼指标测试：
(1)根据GB 4789.2-2010《食品微生物学检验：菌落总数的测定》进行菌落总数测定，五种包装膜内鱼肉样品的菌落总数随时间的变化情况如图1所示，鱼肉的腐败情况与细菌的生长繁殖紧密相关，而菌落总数则是评价包装膜对鲈鱼的保鲜效果的重要鲜度指标。从图1可以看到菌落总数随着贮藏时间的延长而逐渐增大。所有鱼肉样品的菌落总数初始值都是2.78log10(CFU/g)，PE包装膜内鲈鱼鱼肉的菌落总数一直高于实施例1、实施例3、实施例5和对比例1制得的包装膜内鲈鱼鱼肉的菌落总数，总体增长速度比较稳定。鱼肉中细菌总数的最大可接受值为6log10(CFU/g)。在第8天，PE包装膜和对比例1制得的包装膜内的鱼肉菌落总数就超过了最大可接受值，分别达到了6.37log10(CFU/g)和6.29log10(CFU/g)；而实施例1、实施例3、实施例5制得的包装膜内的鱼肉菌落总数分别只有5.36、5.19、5.24log10(CFU/g)，并在第10天达到了6.53、6.21、6.03log10(CFU/g)，才超过最大可接受值。可见，与PE包装膜和对比例1制得的包装膜相比，添加了抗菌肽的包装膜可以延长鲈鱼的保鲜时间。
(2)根据GB 5009.228-2016《食品安全国家标准：食品中挥发性盐基氮的测定》，利用全自动凯氏定氮仪对鱼肉的TVB-N(total volatile basic nitrogen，挥发性盐基氮)含量进行测定，五种包装膜内鲈鱼的TVB-N含量的变化如图2所示。
TVB-N是指动物性食品在酶和细菌的作用下，在腐败过程中，使蛋白质分解产生氨以及胺类等碱性含氮物质。鲜、冻动物性水产品卫生标准GB2733-2015要求淡水鱼虾的TVB-N值≤20mg/100g。
从图2可以看到鲈鱼样品的初始TVB-N含量为8.56mg/100g。在不同包装膜的包装下，鲈鱼样品的TVB-N含量随着贮藏时间的延长都是在逐渐增加，并且刚开始2天增加的比较缓慢，后来增加速度就明显提高，保持在每天约4-5mg/100g。PE包装膜内的鲈鱼样品TVB-N含量一直高于实施例1、实施例3、实施例5和对比例1制得的包装膜内鲈鱼样品的TVB-N含量，并且在第8天达到22.71mg/100g，超过了卫生标准的要求，已经发生腐败。对比例1、实施例1、实施例3和实施例5制得的包装膜内的鲈鱼样品TVB-N含量增加速度比较平稳，其中对比例1制得的包装膜内的TVB-N含量在第8天达到了20.09mg/100g，大于20mg/100g的要求，而实施例1、实施例3和实施例5制得的包装膜内的鲈鱼样品TVB-N含量在第10天才分别达到23.56、22.97、22.09mg/100g。说明对比例1制得的包装膜的保鲜效果高于PE包装膜，抗菌肽和EVOH复合后制得的包装膜的保鲜效果更佳。
(3)根据GB 5009.181-2016《食品安全国家标准：食品中丙二醛的测定》进行TBA(硫代巴比妥酸,thiobarbituric acid)值的测定，实验结果以每千克鱼肉中所含丙二醛的含量表示为：
Figure BDA0002698117960000091
式中：c为从标准系列曲线中得到的试样溶液中丙二醛的浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；V为试样溶液定容体积，单位为毫升(mL)；m为最终试样溶液所代表的试样质量，单位为克(g)。
每100g鱼肉中所含的丙二醛(MDA)的毫克数即TBA值，可以用来反映鱼肉中脂肪的最终氧化程度，TBA值越大，说明脂肪氧化程度越高，鱼肉的腐败程度越高。在4℃贮藏期间，五种包装膜对鲈鱼的TBA值变化的影响如图3所示。鲈鱼样品的初始TBA值为0.25mgMDA/Kg，在不同包装膜的处理下，鲈鱼样品的TBA值随着贮藏时间的延长而逐渐增加。
在贮藏期间，对比例1、实施例1、实施例3和实施例5制得的包装膜内鲈鱼样品的TBA值均低于PE包装膜中的TBA值。在第2天时，五种包装膜内鱼肉的TBA值相差并不多，从第4天开始，PE包装膜和对比例1制得的包装膜内的TBA值增加速度开始加快，分别达到0.49mgMDA/Kg和0.42mgMDA/Kg，而实施例1、实施例3和实施例5制得的包装膜内鱼肉的TBA值分别达到0.36、0.34、0.33mgMDA/Kg。因为EVOH具有较强的气体阻隔性，在初期外界氧气极少能进入包装膜中，所以初期的脂肪氧化是由包装膜内的氧气引起的。随着贮藏时间的延长，鱼肉产生的水分增多，由于EVOH的吸湿性和亲水性导致包装膜对氧气的阻隔性降低，所以在后期脂肪的氧化程度加剧，TBA值增加得更快。而加了抗菌肽的包装膜可以抑制EVOH的吸湿性，降低对氧气阻隔性的影响，从而减缓脂肪的氧化。
(4)测定汁液流失率：在鲈鱼样品装袋前分别称重，记录为M1，然后利用五种包装膜密封。在测试前，先剪开包装膜，用滤纸将鲈鱼样品表面的汁液吸干后称重，记录为M2，汁液流失率的计算公式为：
Figure BDA0002698117960000101
五种包装膜内鲈鱼样品汁液流失率随时间的变化如图4所示，从图4可以看出，在4℃贮藏条件下，五种鲈鱼样品的汁液流失率都呈逐渐上升趋势。在整个贮藏过程中，PE包装膜内的汁液流失率一直高于对比例1、实施例1、实施例3、实施例5制得的包装膜内的汁液流失率，第6天时达到4.54％，而对比例1制得的包装膜内的汁液流失率为3.55％，实施例1、实施例3、实施例5制得的包装膜内的汁液流失率分别为2.22％、2.07％、2.16％，差异比较明显。到了第10天，PE包装膜内的汁液流失率已经到了7.82％，与对比例1制得的包装膜内的汁液流失率相差1.4％，与实施例1、实施例3、实施例5制得的包装膜内的汁液流失率依然相差2.2％以上。因为汁液的流失是由于细菌的生长繁殖，使鲈鱼组织分解，细胞破裂，营养物质被细菌分解、氧化和水解导致的，所以鲈鱼样品汁液流失率的变化与使用的包装膜的抑菌性能有关，抑菌性越好，汁液流失率就越小。
(5)测定pH值：将样品鱼肉剁碎后称取10.0g于烧杯中，加入90mL去离子水，用玻璃棒快速搅拌1min摇匀，然后在4℃下静置30min，过滤后用PHB-5型pH计进行测定。
五种包装膜内鲈鱼的pH值变化如图5所示，在贮藏期间，所有鱼肉样品的pH值都呈现出先下降后上升的趋势。鲈鱼在宰杀以后，鱼肉中CO2的溶解，糖原经无氧降解产生的乳酸、ATP和磷酸肌酸分解产生的磷酸，都会造成pH的下降。随着冷藏时间的延长，鱼体内蛋白质逐渐被微生物分解，以及酶类代谢造成的氨基酸脱氨基、核苷降解、胺类物质氧化为碱性含氮小分子物质，致使pH值不断上升。从图5中可以看出，鲈鱼样品的初始pH值为6.92，在第2天，PE包装膜内的鲈鱼样品和对比例1制得的包装膜内的鲈鱼样品的pH值小幅下降到6.83和6.78，而实施例1、实施例3、实施例5制得的包装膜内的鲈鱼样品的pH值则分别下降到6.69、6.63、6.62。到了第4天，各包装膜内鲈鱼样品的pH都开始上升，其中PE包装膜内的鲈鱼样品的pH值一直高于其他四种包装膜，增长速度比较快。实施例1制得的包装膜内的鲈鱼样品的pH值在第8天突然增长，第10天又缓慢增加了一点。实施例3和实施例5制得的包装膜内的鲈鱼样品的pH值增长比较平稳，总体趋势与腐败的速度相接近。由菌落图与pH图可知，鲈鱼样品pH值的变化和样品菌落总数的变化具有一定的相关性，加了抗菌肽的包装膜能在一定程度上抑制鱼肉表面微生物的生长繁殖，延缓其pH的变化。
(6)感官评价：
以鲈鱼鱼肉的气味、色泽、外观和质地作为指标进行感官评定，评定人员由6名人员(3男3女)组成，每2天评价一次。鱼肉样品随机独立的放置在白色塑料托盘中，评定人员按照如下评分标准(见表2)进行打分。
表2：鲈鱼感官评分标准
Figure BDA0002698117960000111
鲈鱼样品感官评价结果见表3：
表3：鲈鱼感官评价
Figure BDA0002698117960000121
感官评定是通过嗅觉、触觉、视觉、触觉、味觉这五个方面对食品的各项指标及可接受程度的评价，在食品评定中占有很大地位。本实验通过对气味、质感、色泽、总体可接受度四个方面对鲈鱼鱼肉进行评价。从表3可以看出，在4℃冷藏条件下贮藏，鲈鱼鱼肉样品的感官评分随着时间延长逐渐下降，PE的感官评分比其他四种包装膜下降的快一些，在第8天时，鱼肉样品肉质松软，表面粘稠，出现少量黄色汁液，有一丝鱼腥味。到了第10天，所有的鱼肉样品都带有腥臭味，并且颜色黄青，肉质及其松软，袋中有大量黄色浑浊汁液。
蛋白质的分解产生NH3、三甲胺、硫化氢、组胺、尸胺等物质，脂肪氧化酸败产生丙二醛，这些化学变化产生的物质均具有刺激气味，使样品的气味评分下降。蛋白质的分解导致鱼肉的组织结构被破坏，使鱼肉肉质变软、疏松，鱼肉的弹性和硬度均发生改变。微生物的代谢产物、脂肪氧化产生的色素分解均能导致鱼肉样品颜色变化，加入抗菌肽的包装膜的抑菌效果以及对氧气的高阻隔性，使得五种包装膜内的鲈鱼样品颜色出现差异。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种EVOH-抗菌肽复合包装膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1，按照质量比100：1～100：5称取EVOH树脂和抗菌肽加入双螺杆挤出机进行共混、造粒，得到原料颗粒；
S2，将原料颗粒加入单螺杆挤出机进行二次造粒；
S3，将二次造粒后的原料颗粒加入流延机内流延成型并成卷，即得到复合包装膜；
双螺杆挤出机的机筒温度为110-130℃，供料速度为15-20r/min，螺杆转速为120-130r/min；
单螺杆挤出机的机筒温度为105-115℃，供料速度为12-18r/min，螺杆转速为100-110r/min；
流延机的挤出能力为2-4kg/h,线速度为1-1.5m/min；
所述抗菌肽通过以下过程制备：对鲟鱼鱼精进行脱脂反应，将鲟鱼鱼精和柠檬酸混合后进行匀浆处理，向得到的匀浆液中加入硫酸进行酸解，酸解的温度条件为40℃，然后利用NaCl抽提并过滤，得到上清液；向上清液中加入乙醇沉淀，得到鱼精蛋白；向得到的鱼精蛋白中加入碱性蛋白酶在55℃条件下水解6h，然后将水解后的混合液置于Co-60辐照场中在30℃的条件下以2KGy剂量辐照3h，之后经制备型高速逆流色谱在流速2ml/min、温度25℃、压力3MPa的条件下分离纯化，收集分离纯化15min时的肽段，冻干22h，即得到抗菌肽粉末。
2.一种EVOH-抗菌肽复合包装膜,其特征在于,所述复合包装膜由权利要求1所述制备方法制得。
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