CN112493309A - 胶原蛋白保鲜膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，属于保鲜膜的制备技术领域。本发明以胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯为原料，分散于水中，得到胶原蛋白复配液，然后在45‑55℃、pH为6‑7的胶原蛋白复配液中进行搅拌，得到胶液，然后通过浸渍或者喷洒的方式涂膜，制得所述的胶原蛋白保鲜膜。本发明科学合理，操作简单便捷，制备的胶原蛋白保鲜膜，机械性能透水性能优异，抑菌效果好且安全无毒，无需低温即可保存，降低了能源消耗，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，属于保鲜膜的制备技术领域。
背景技术
市面多采用化学方法对果蔬进行保鲜，保鲜效果较短，同时果蔬表面残留的化学物质严重污染环境，也严重危害人的身体健康。
国内外在生物保鲜方面做了大量研究，特别是生物保鲜膜和生物保鲜剂。生物保鲜材料来源于生物体自身的成分，较之化学保鲜剂，具有安全、无毒、来源广、无二次污染等优点，在营养成分保存方面具有独特效果，但是其应用受到极大限制，无法实现工业化。
目前研究以多糖类生物复合膜为主，如壳聚糖、大豆分离蛋白、卵白蛋白、淀粉对羊角椒、苹果、土豆切片、樱桃、番茄、草莓、圣女果、芒果等进行保鲜。人们近几十年的重点放在了多糖类生物复合保鲜膜，对蛋白复合保鲜膜的研究相对较少。
周昕在相关研究中提到，现有的蛋白复合膜的主要缺点在于，机械性能较差且对水敏感，要从添加剂或加工条件进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其科学合理，操作简单便捷，制备的胶原蛋白保鲜膜，机械性能透水性能优异，抑菌效果好且安全无毒，无需低温即可保存，降低了能源消耗，节约了成本。
本发明所述的胶原蛋白保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)胶液制备
①将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按5％-15％、20％-30％、2％-3％，1％-1.5％、5％-10％、2％-4％、5％-10％混合分散于水(原料配方中，余量为水)中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在45-55℃、pH为6-7的胶原蛋白复配液中进行搅拌获得产品。水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
②将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按5％-10％、10％-20％、2％-3％、1％-1.5％、10％-15％、2％-4％、5％-10％混合分散于水(原料配方中，余量为水)中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在45-55℃、pH为6-7的胶原蛋白复配液中进行搅拌获得产品，水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
(2)涂膜：①胶液通过浸渍方法涂膜，②胶液通过液压装置喷洒涂膜。
(3)储存：每隔3天观察检测其外观是否皱缩，营养成分通过专门检测方式进行检测。
由于使用方法不同，胶液中胶原蛋白含量有区别：
浸染方法中胶液的胶原蛋白含量较高，果蔬储存时间较长，水果保鲜时间长达30天左右、蔬菜保鲜时间在15天左右，适用于大型果蔬采摘园及大型批发市场。
通过喷洒方法进行保鲜的胶液中胶原蛋白含量较低，粘度较低，果蔬储存时间相对较短，水果保鲜时间在20天左右，蔬菜保鲜时间在10天左右，适用于小型果蔬集散市场及小型零售商。
本发明所用的壳聚糖和肉桂精油对细菌、霉菌、酵母菌均有较好的抑菌作用，联用抑菌剂对果蔬进行保鲜，抑菌效果更好且安全无毒。
本发明所用的壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，降解产物对人体无毒副作用，在体内无积蓄性，无免疫性；具有较广的抗菌活性，对于细菌和霉菌的活性高。果蔬腐败的主要原因是细菌、霉菌等的滋生。甘油作为增塑剂和保湿剂在化妆品和食品行业应用较广。淀粉作为一种可再生资源，来源广、应用多，是一种很好的多糖物质，可增加溶液的粘稠度。蜂蜡被广泛用作食品涂料、外包等，具有良好的阻水作用。脂肪酸甘油酯作为一种常用的乳化剂，可使溶液均质华，应用前景好。肉桂精油对细菌、霉菌、酵母菌均有较强的抑制作用。
为获得更广的抗菌谱，实验测定壳聚糖和肉桂精油的最小抑菌浓度，并对其进行联用。发现壳聚糖和肉桂精油联用，对抗菌谱明显扩大，对绝大多数常见有害菌有较强抑制作用。
淀粉和蛋白质进行热能混合，类似一种交联反应，使淀粉-蛋白质膜中无定型相转化为晶相，不仅可提高膜的机械性能，还可改进膜的透水性能。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明制备的胶原蛋白保鲜膜，无需低温即可保存，降低了能源消耗，节约了成本，使用便捷；
(2)本发明制备的胶原蛋白保鲜膜，机械性能透水性能优异，抑菌效果好且安全无毒；
(3)本发明工艺简单，适合大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
胶原蛋白的提取分离工艺参考现有技术书中公开的胶原蛋白肠衣提取分离工艺，通过生物酶法获得胶原蛋白；
通过干燥获得颗粒不均的胶原蛋白粉，过筛后获得颗粒大小均匀(约为200～300目)的胶原蛋白粉，以防颗粒不均影响生产工艺。
所用其他原料均为市售产品。
用量均为质量百分含量。
实施例1
一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)胶液制备
将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按5％、20％、3％，1.5％、10％、4％、5％混合分散于水中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在45℃、pH为6的胶原蛋白复配液中进行搅拌30min获得所述的胶原蛋白保鲜膜。水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
(2)涂膜：胶液通过浸渍方法涂膜。
(3)包装储存：包装好之后，使用时，将本品微热，倾出置于适当容器，将待保鲜果蔬置于其中浸泡约1min后，取出，室温下风干，储存。
实施例2
一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)胶液制备
将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按15％、30％、2％，1％、5％、2％、5％混合分散于水中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在55℃、pH为7的胶原蛋白复配液中进行搅拌40min获得所述的胶原蛋白保鲜膜。水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
(2)涂膜：胶液通过浸渍方法涂膜。
(3)包装储存：包装好之后，使用时，将本品微热，倾出置于适当容器，将待保鲜果蔬置于其中浸泡约1min后，取出，室温下风干，储存。
实施例3
一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)胶液制备
将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按5％、10％、3％、1.5％、15％、4％、10％混合分散于水中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在50℃、pH为6的胶原蛋白复配液中进行搅拌45min获得所述的胶原蛋白保鲜膜。水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
(2)涂膜：胶液通过液压装置喷洒涂膜。
(3)包装储存：包装好之后，使用时，将本品微热，倾出置于适当容器，将待保鲜果蔬置于其中浸泡约1min后，取出，室温下风干，储存。
实施例4
一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)胶液制备
将胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯分别按10％、20％、3％、1％、10％、2％、5％混合分散于水中，得到分散均匀的胶原蛋白复配液，在50℃、pH为7的胶原蛋白复配液中进行搅拌35min获得所述的胶原蛋白保鲜膜。水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度几乎为0。
(2)涂膜：胶液通过液压装置喷洒涂膜。
(3)包装储存：包装好之后，使用时，将本品微热，倾出置于适当容器，将待保鲜果蔬置于其中浸泡约1min后，取出，室温下风干，储存。
1、胶原蛋白含量对成膜特性的影响
称取1％的肉桂精油和2％的壳聚糖、一定量的蜂蜡、脂肪酸甘油酯和淀粉，分别加入0、5％、10％、15％、20％的胶原蛋白粉，用1:1的甘油与水混合，定量到恒定质量，在50℃水浴条件下加热搅拌30min左右。取出适量的胶原蛋白复配液，铺于洁净的玻璃板上，自然风干制备胶原蛋白膜，并记录风干时间，待成膜后取下，进行相关指标检测。
指标检测：
微观观察：透过电子显微镜观察成膜表面和横截面积，观察是否异样，如起皮、鼓泡等；
膜的厚度：将玻璃板上形成的胶原蛋白膜用螺旋测微器在膜的表面随机测量4～5点，取平均值(10±0.1μm)；
胶原蛋白膜透光率：采用紫外-可见分光光度计进行波长扫描，获得测定波长，在测定波长下，采用空比色皿作对照，进行透光率检测；
胶原蛋白水蒸汽膜透过率：将胶原蛋白保鲜膜裁剪成适当大小，将其密封于装有无水氯化钙的容器，将此容器至于相对湿度恒定的环境，定期测定装有无水氯化钙容器的增重，通过以下公式进行测定：
式中，t为质量增量稳定后的两次间隔时间(h)；
ΔM为t时间内的质量增量(g)；
A为试样透水蒸汽的面积(m2)。
胶原蛋白保鲜膜的氧气透过率：将膜裁制成一定大小，将膜置于25℃、相对湿度53％的环境中，通过Oxtran进行氧气透过率测定；
拉张强度测定：通过电子拉力机，在上述操作条件下，以25mm/min的速度进行拉力测试，获得胶原蛋白膜的抗张强度和延伸率。
通过实验结果发现在胶原蛋白浓度为10％时，膜的透光率和抗张拉力最佳，氧气透过率、水蒸汽透过率相对较少，符合检测指标。
2、甘油添加量对成膜特性的影响
称取10％的胶原蛋白粉、1％的肉桂精油和2％的壳聚糖和一定量的蜂胶、淀粉和脂肪酸甘油酯，分别加入0、10％、15％、20％、25％、30％的甘油和适量水进行混合，定量到固定质量，获得胶原蛋白复配液。
根据上述检测指标对成膜特性评价，发现在甘油添加量为30％时，膜的透光率和延展性最佳，氧气透过率和水蒸汽透过率相对其他添加比例甘油的成膜效果更佳。
3、蜂蜡添加量对成膜特性的影响
称取10％的胶原蛋白粉、1％的肉桂精油和2％的壳聚糖和一定量的淀粉和脂肪酸甘油酯，分别添加2％、4％、6％、8％、10％的蜂蜡，加入30％甘油和适量水的混合液进行混合，定量到固定质量，获得胶原蛋白复配液。
根据上述检测指标对成膜特性评价，发现当蜂蜡添加量达到2％时，膜的透光率和延展性最佳，水蒸汽透过率相对其他添加比例蜂蜡的透过率更低，成膜效果更佳。
4、脂肪酸甘油脂添加量对成膜特性的影响
称取10％的胶原蛋白粉、1％的肉桂精油、2％的壳聚糖、2％的蜂蜡和一定量淀粉，分别添加5％、15％、20％、的脂肪酸甘油酯进行搅拌、成膜操作。
同样条件下进行成膜评价，当脂肪酸甘油脂含量加入量越多，膜的硬度、抗张强度降低、膜色泽变暗、透光度降低，但阻碍水蒸汽透过。5％的脂肪酸甘油酯效果较好。
5、淀粉添加量对成膜特性的影响
除了淀粉含量外，其余成分含量、操作不变，添加淀粉5％、10％、15％、20％、25％。当淀粉的含量增加时膜的硬度、抗张强度降低、透光度降低均降低，5％的淀粉含量相对较好。
6、复配液pH对成膜特性的影响
将10％的胶原蛋白粉、1％的肉桂精油、2％的壳聚糖、30％的甘油、5％的淀粉、2％的蜂蜡、5％的脂肪酸甘油脂在25℃、53％相对湿度的条件下进行进行搅拌混合，并分别调pH值为3、4、5、6、7、8、9、10、11，并进行成膜操作。
参照上述检测评价标准进行成膜评价。实验发现pH为6～7之间时，成膜特性的综合标准更佳，胶原蛋白膜表面光滑、色泽微白、透光率相对较好，氧气透过率和随蒸气透过率更佳。
7、复配液温度对成膜特性的影响
控制其他因素不变，只改变成膜时的温度，分别将温度设定为20、30、40、50、60、70、80、90℃，进行成膜操作并评价。复配液随着温度的升高，成膜后水分透过率下降、透光率先升高后降低，成膜时间缩短。当温度在50℃左右时，浸渍时间最短约为1min，干燥时间为3min，成膜效果好，同时不会引起果蔬外观变化。
8、干燥温度对成膜特性的影响
将成膜后的胶原蛋白膜分别置于20、30、40、50℃的环境下干燥，并对干燥后的胶原蛋白进行评价，发现在20℃的环境下干燥时间最长，50℃下干燥时间用时最少，但是随着温度升高会对果蔬及成膜造成很大影响。
9、将本产品最后进行实物附着实验，胶原蛋白膜不易脱落。
将上述两种胶原蛋白复配液分别应用于果蔬实际保鲜，实施例1和实施例2所述的配方通过浸渍方法涂膜，实施例3和实施例4所述的配方通过液压装置喷洒涂膜，进行储存，每隔3天观察检测其外观是否皱缩，营养成分通过专门检测方式进行检测(主要检测果蔬中可溶性糖的含量、蛋白质的含量、维生素C的含量；蒽酮比色法测定可溶性糖的含量；考马斯亮蓝法测定蛋白质含量；碘量法滴定维生素C检测其含量)，发现实施例1和实施例2所述的配方的水果保鲜时间长达30天左右、蔬菜保鲜时间在15天左右；实施例3和实施例4所述的配方的水果保鲜时间在20天左右，蔬菜保鲜时间在10天左右。
对实施例1-4制得的胶原蛋白保鲜膜的相关性能进行检测，结果见表1。
表1
检测时的主要技术指标如下：
保鲜膜的主要检测指标：透光率、快速成膜性、抗张强度、伸长率、耐破度、水蒸汽透过率、氧气透过率、抑菌活性、膜的色泽。
1、透光率：透光率≥80％(紫外-可见分光光度计)；
2、快速成膜性：30s≤t≤1.5min，水果蔬菜浸于本产品中，取出，自然风干，在食品表面形成一层透明的胶原蛋白保鲜膜时间约接近1min，效果最佳；
3、抗张强度：≥0.5MPa(电子拉力机)；
4、伸长率：≥5％(平面实验)；
5、水蒸汽透过率：≤100g/m-2/d-1(水蒸汽透过率仪)；
6、氧气透过率：≤2mL/m-2/d-1；
7、抑菌活性：≥90％(抑菌试验)；
8、果蔬本身具有特定颜色，为膜的色泽：无色透明；
9、膜的厚度：10μm(喷洒涂膜)、20μm(浸渍涂膜)(螺旋测微器)；
10、pH：6～7(pH计)；
11、膜的附着率：(实物检测，主要检测胶原蛋白保鲜膜在实物表面的附着率)。
对实施例1-4制得的胶原蛋白保鲜膜的抑菌效果和营养成分含量进行检测，结果见表2。
表2
Claims (5)
1.一种胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其特征在于：以胶原蛋白粉、甘油、壳聚糖、肉桂精油、淀粉、蜂蜡、脂肪酸甘油酯为原料，分散于水中，得到胶原蛋白复配液，然后在45-55℃、pH为6-7的胶原蛋白复配液中进行搅拌，得到胶液，然后通过浸渍或者喷洒的方式涂膜，制得所述的胶原蛋白保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其特征在于：水为经过二级反渗透处理的工艺水，水硬度接近于0。
3.根据权利要求1所述的胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其特征在于：采用浸渍方法时，采用的胶原蛋白复配液包括以下质量百分含量的原料：
胶原蛋白粉5％-15％、甘油20％-30％、壳聚糖2％-3％，肉桂精油1％-1.5％、淀粉5％-10％、蜂蜡2％-4％、脂肪酸甘油酯5％-10％。
4.根据权利要求1所述的胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其特征在于：采用喷洒方法时，采用的胶原蛋白复配液包括以下质量百分含量的原料：
胶原蛋白粉5％-10％、甘油10％-20％、壳聚糖2％-3％、肉桂精油1％-1.5％、淀粉10％-15％、蜂蜡2％-4％、脂肪酸甘油酯5％-10％。
5.根据权利要求1或4所述的胶原蛋白保鲜膜的制备方法，其特征在于：采用喷洒方法时，通过液压装置进行喷洒涂膜。
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2020
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