CN112849777A - 高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋及其制备方法，该包装袋由内向外依次为显色抑菌层、解冻嫩化层、空气缓冲层、仿生吸气层及高效保温层，显色抑菌层与解冻嫩化层吹塑形成内层结构，仿生吸气层与高效保温层吹塑形成外层结构，该内层结构与外层结构粘合形成中空的空气缓冲层，若干个空气缓冲层设置在内层结构和外层结构之间。一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，提供了各层制备工艺，尤其适用冷冻食品，特别是肉类产品，在运输或贮藏过程中增加包装袋的保温性能，促进解冻肉质嫩化，隔绝周围环境与食品的空气交换等方面的需求，对于肉冷产品保温效果好，适用于大量推广应用。

Description

高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋及其制备方法
技术领域
本发明属于保鲜包装领域，涉及抑菌保鲜包装袋技术，尤其是一种高效解冻嫩化型保温 抑菌包装袋及其制备方法。
背景技术
速冻包装易受环境变化的影响，保温性能差，在使用过程中易发生温度波动，造成食品 解冻-复冻的现象且不易被察觉，而冷冻会使造成解冻时间长，肉质僵硬等问题。
现有保鲜包装袋主要是PE、PP材质，保温效果不佳；冷冻食品整个过程需低温贮藏， 如遇到温度波动，对食品整体温度造成很大影响；另外，冷冻食品和周围环境没有做到完全 分隔，无相对真空环境。
针对包装袋保温性能差、抑菌效果不佳等问题，现有技术只针对膜结构的改良、材料混 合等进行研发，对于特定的速冻食品的保温、抑菌、嫩化、促解冻等功效的包装袋没有相关 公开文献记载。目前研究较多的主要在于膜的可食性、抑菌性、嫩肉剂等研究，如以下几篇 公开专利文献记载：
1、一种天然抗菌可食膜的制备方法，公开号CN201810044209，公开了一种含益生菌及 其发酵组分的抗菌可食性包装膜，该制备方法制得抗菌可食膜直接添加了乳酸菌发酵液作为 抗菌因子，操作简单。但是益生菌在加工或贮藏过程中易发生侵害，不易进行保存或者冷冻。
2、一种可降解高强度复合气泡膜及其加工方法，公开号CN201910731020，公开了包括 气泡膜层、强化层、耐磨层和阻燃层，以聚乙烯为基料的气泡膜，通过添加生物降解添加剂， 提高降解速度。但在保温和隔热方面没有较好的解决方案。
3、肉品嫩化剂、其制备方法、应用和使用方法，公开号CN201810719039，公开了以木 瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、谷氨酰胺转氨酶和淀粉为主的嫩化剂，较好地保持肉品系水力，并 降低蒸煮损失率。但以植物蛋白酶为主，不易切断动物纤维组织，造成无法融合的口感。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋， 尤其适用冷冻食品，特别是肉类物质，在运输或贮藏过程中增加包装袋的保温性能，促进解 冻肉质嫩化，隔绝周围环境与食品的空气交换等方面的需求，对于肉冷产品保温效果好，适 用于大量推广应用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋，由内向外依次为显色抑菌层、解冻嫩化层、空气 缓冲层、仿生吸气层及高效保温层，显色抑菌层与解冻嫩化层吹塑形成内层结构，仿生吸气 层与高效保温层吹塑形成外层结构，该内层结构与外层结构粘合形成中空的空气缓冲层，若 干个空气缓冲层设置在内层结构和外层结构之间。
一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，具体方法步骤如下：
⑴显色抑菌层制备
将改性山药淀粉固载的溶菌酶溶于蒸馏水中，依次加入55～60％的改性山药淀粉固载溶菌 酶、30～40％的甘油、0.05～0.15％的吐温20，脱气处理，并将膜液倾倒涂布，35～37℃恒温干 燥后即得到抑菌薄膜，从紫甘蓝中提取花青素，以涂层的方式涂层至抑菌薄膜上，涂层面密 度18～20mg/dm2，温度55～60℃，得到具有显色抑菌功能的可食性膜，即显色抑菌层；
⑵解冻嫩化层制备
①大豆分离蛋白制成蛋白溶液，冷却后加入醋酸溶解后的脱乙酰度为49.8％的壳聚糖溶 液，壳聚糖溶液浓度为1.5～2.0％，二者混匀后加入0.65～0.75％的甘油，静置脱气2h除 气泡后制成成膜液；
②在N2保护下加入引发剂过硫酸铵溶液和4倍体积的成膜液搅拌20～30min，加入比例 为0.8～1:6.5～7:4.5～5的含甘油、嫩化提取物、氯化钠的混合溶液，加入交联剂N，N’－ 亚甲基双丙烯酰胺，将温度升高搅拌反应150～200min，5000r/min离心25～30min后取 上清液，于50～60℃条件下真空干燥，形成具有解冻嫩化功能的多功能球层，备用；
③取80～100ml成膜液倒入玻璃板中流延成膜，在50～55℃的烘箱中干燥4～5h，置于 35～40℃、湿度为50～55％rh的发酵箱中回软2～2.5h后揭膜，制成壳聚糖-大豆分离蛋白 膜，以涂层的方式与具有解冻嫩化功能的多功能球层结合，涂层面密度50～70mg/dm2， 温度50～60℃，得到具有促解冻和嫩化的可食性薄膜；
⑶仿生吸气层制备
以涂层的方式将具有多肉植物表面微观结构仿生膜与三维多金属离子骨架IF-Co-Me吸 附晶体结合，涂层面密度35～40mg/dm2，温度50～60℃，得到具有吸附气体的疏水性仿生薄 膜；
⑷高效保温层制备
将膜材和芯材投入红外烘道进行烘干，膜材及芯材烘干后，25～30s内将芯材及吸气剂氧 化钙装入封装袋内投入真空封装机封装；
⑸粘合成型。
而且，改性山药淀粉固载的溶菌酶制备方法包括：
①取5～10mL浓度为10％的次氯酸钠溶液，将其加入盛有80～100mL乙醇的锥形瓶中，放置40～45℃水浴锅内保温，取10～15g山药淀粉，放入40～50℃烘箱中，12～15h后取出，将其加入乙醇-次氯酸钠混合液中，在40～45℃水浴锅内水解1.5～2.0h，结束后取出用冰 醋酸调节溶液的pH至6.0～7.0之间，将淀粉泥浆过滤分离，再将滤饼置于45～50℃的烘箱中保温24～36h，结束后取出即为改性山药淀粉；
②称取3～5g改性山药淀粉，将其溶解在20-50mL、pH为6～8的柠檬酸/磷酸盐缓冲液 中，然后加入10-30mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐：N-羟基琥珀酰亚胺 ＝0.8～1:0.8～1，在30～40℃下搅拌3～5h后，加入80～120mg溶菌酶，继续搅拌1.0～2.5h，用 浓度为0.08～0.1mol/L的柠檬酸钠溶液调节混合溶液的pH至2.5～3.5，将溶液在4000～5000 r/min的离心机中离心15～20min，取出上清液，下层沉淀用pH为2.5～3.5的柠檬酸/磷酸盐缓 冲溶液反复冲洗，在35～40℃恒温箱中干燥成粉末后备用。
而且，促嫩化的组织提取物制备方法包括：
①将阿拉斯加狭鳕鱼片和牛肌肉组织按0.8～1:0.8～1绞碎，加入3倍体积的提取缓冲液， 6000～7000rpm/min匀浆2～5min后，2～4℃浸提1h，然后3500～4500r/min离心20～30min， 上清液用双层纱布过滤除去表层脂肪，得到的即为粗提取物；
②提物加入4倍体积的僵直提取缓冲液：100mmol/LTris，10mmol/L EDTA，pH 8.3，6000～7000rpm匀浆3～5min，均质后的溶液3500～4500r/min离心20～30min收集沉淀，把沉 淀分散在4倍体积的SSS：100mmol/LKCL，20mmol/LK2HPO4/KH2PO4，2mmol/LMgCl2， 1mmol/L EGTA，1mmol/LNaN3，pH 7.0溶液中，3500～4500r/min离心20～30min收集沉淀， 重复三次，在两次离心之间6000～7000rpm匀浆1～2min，沉淀重新分散在4倍体积的SSS 中，4000～6000r/min离心20～30min收集沉淀，沉淀加入2～4倍体积0.08～0.1mol/LKCl，重 复两次；
③最后沉淀加入2～4倍体积0.08～0.1mmol/LNaCl，4000～6000r/min离心20～30min收 集沉淀，得到的即为嫩化提取物。
而且，三维多金属离子骨架IF-Co-Me吸附晶体制备方法包括：称量0.5～0.8gCoSO4·7H2O、 2.5～3.0g(NH4)6Mo7O24·4H2O和0.36～0.48gCH3C(CH2OH)3溶解在20～30mLCH3COONa/CH3COOH缓冲溶液中不断搅拌，将其温度逐渐升高到80～95℃，25～35min后停 止加热，趁热过滤得到粉色溶液，在室温敞口缓慢蒸发一天内析出粉色晶体。
而且，具有多肉植物表面微观结构仿生膜制备方法包括：
①按7～9:0.7～1的比例将水和聚乙烯醇混合加入烧杯中，静置30～45min放入恒温水浴锅， 多次搅拌直至PVA颗粒之间无间隙，烧杯中加入转子放置在磁力搅拌器上进行加热搅拌， 温度为90～95℃，转速在70～100r/min之间，搅拌30～45min，常温静置至无气泡，用干净玻 璃棒将PVA胶溶液均匀涂抹到多肉植物制样本上，放置在阴凉通风处阴干，待PVA胶溶液 完全凝固，将凝固PVA膜揭下，使用双面胶固定PVA膜于载玻片上。
②将聚二甲基硅氧烷20～30mL和固化剂苯酚磺酸2～3mL按8～10:0.8～1的比例置于烧 杯中混合，加入磁力转子，将烧杯放置在磁力搅拌器上进行搅拌，转速在30～50r/min之间， 室温下搅拌大约2～3h左右从而使固化剂与主剂混合完全，在室温下静置至无气泡，用干净 的玻璃棒挑起烧杯中的聚二甲基硅氧烷，均匀涂抹到已经凝固的PVA薄膜上，放置于电热鼓 风干燥箱中，加热固化，调至105～120℃，时间1～2h，待温度降至常温时将固化PDMS膜从 PVA膜上撕下，即可获得具有多肉植物表面微观结构的PDMS仿生膜。
而且，膜材制备方法包括：
①将环氧树脂、固化剂甲基四氢邻苯二甲酸酐、助剂DMP-30、纳米无机粒子30nm的SiO2按8.5～10:2.5～3:0.6～1:2.5～4比例制备成混合液，放入超声分散机中在45～60℃下超声分 散15～30min；
②将环氧混合物放入80～90℃油浴锅中加热搅拌预固化，取出冷却，将冷却的环氧混合 物和发泡剂二亚硝基五次甲基四胺按照4～5:1.5～2研磨成粉，粉末放入模具中，通过压片机在 10MPa的压力下压成片；
③将压片放入预先加热的直径25.4mm×厚度4mm的固定型腔体积的不锈钢模具中，在 110～150℃下发泡3～4h，经过后固化后自由冷却至室温，然后脱模得到环氧树脂基发泡膜材。
而且，芯材制备方法包括：
选用玻璃棉芯材，采用湿法成型技术，将玻璃棉原棉进行短切、打浆、抄纸将玻璃棉制 备成薄玻璃棉毡，最后经铺棉裁切等步骤制备成玻璃棉芯材。
而且，芯材的烘干条件为120～150℃，2～5min,膜材的烘干条件为80～100℃，1～3min。
而且，封装条件为：真空度1.0～1.3×10-3Pa，保压时间50～70s，热温度150～200℃，热 封时间5～8s，热封压力50～70N。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明内层选用改性山药淀粉固载的溶菌酶，具有遇水显色抑菌功能：①主要针对金 黄色葡萄球菌、沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌，利用化学改性方法对山药淀粉进行改性 处理并固载溶菌酶，为可食性抑菌膜的制备提供原料；②制备pH显色膜，即当食品解冻时 表面有水珠聚集，滴落到显色膜上通过颜色变化，可以判断出食品在贮藏中是否发生解冻现 象。
2、本发明以狭鳕和牛肌肉中提取的组织提取物为嫩化手段，氯化钠溶液为解冻手段，加 快速冻肉解冻时间，同时改变肉中蛋白二级结构，达到嫩化效果：①提取物中的组织蛋白酶 和水解肌原纤维，肌球蛋白和肌动蛋白发生降解，而不影响整体结构；同时破坏胶原纤维结 构，使之分裂分散形成胶原纤维粗丝，酶解胶原蛋白溶出，从而对肉产生嫩化作用；②多功 能球层内含有NaCl成分，冻肉浸泡在盐溶液中加速解冻；同时提高肉制品的持水能力、改善 质地。氯化钠活化蛋白质，增加水合作用和结合水的能力，增加肉糜的黏液性，促进脂肪混 合以形成稳定的乳状物。
3.本发明的吸气型多肉植物结构化超疏水表面的仿生膜，具有疏水吸收气体效果：①植 物表面具有超疏水性与自洁性，即在材料表面的水滴很容易滑落，以多肉植物叶片表面为模 板，利用二次转写法，构建了仿生高分子薄膜，使得食品因温度波动造成的水分不会在袋上 聚集；②构筑基于三羟基配体共价修饰多金属氧簇的离子骨架，当抗衡离子为铵根，三羟基 配体双边正位修饰的以钴为杂原子的多金属氧簇均可以形成多孔的三维结构，这种三维结构 具有开放式的孔道，对气体具有较高的吸附量。
4.本发明利用玻璃棉为芯材，环氧树脂基微孔发泡材料为膜材制备高效保温层：①玻璃 棉芯材纤维直径细，纤维之间搭接面积小，热量沿固态热传导路径复杂，延长了热量传输通 道，热传导低，具有良好保温效果；②纳米无机粒子及基体树脂配比调控环氧预聚体的凝胶 网络结构，并结合自由发泡制备环氧树脂基微孔发泡材料，制备高性能高保温膜材；③导热 系数越小，保温性能越高，据研究表明导热系数固体＞液体＞气体，因此在保温层上面覆盖 空气层，增加其保温性能。
5、本发明提供的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋及其制备方法，尤其适用冷冻食品， 特别是肉类物质，在运输或贮藏过程中增加包装袋的保温性能，促进解冻肉质嫩化，隔绝周 围环境与食品的空气交换等方面的需求，对于肉冷产品保温效果好，适用于大量推广应用。
附图说明
图1为本发明高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋剖面结构图；
图2为本发明高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋整体结构示意图，B为内层结构中若干个 空气缓冲层分布结构图；
其中，1为显色抑菌层；2为解冻嫩化层；3为空气缓冲层；4为仿生吸气层；5为高效保温层；
图3为普通冻肉保温包装袋内温度曲线变化图；
图4为本发明高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋内温度曲线变化图；
图5为三种肌肉提取物处理牛肉的嫩化效果对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的， 不能以此限定本发明的保护范围。
一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋，如图1所示，由内向外依次为显色抑菌层1、解 冻嫩化层2、空气缓冲层3、仿生吸气层4及高效保温层5，所述的高效保温层与仿生吸气层 形成外层结构，所述的显色抑菌层和解冻嫩化层形成内层结构，该内层结构与外层结构粘合 形成中空的空气缓冲层，如图2所示，若干个空气缓冲层设置在内层结构和外层结构之间，外 层结构及内层结构构成如图3所述高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋整体结构。
一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法如下：
1显色抑菌层
①改性山药淀粉固载的溶菌酶
取10mL浓度为10％的次氯酸钠溶液，将其加入盛有100mL乙醇的锥形瓶中，放置45℃ 水浴锅内保温。取15g山药淀粉，放入50℃烘箱中，13h后取出，将其加入乙醇-次氯酸钠混合液中，在45℃水浴锅内水解2.0h。结束后取出用冰醋酸调节溶液的pH至7.0之间，使 用吸滤漏斗将淀粉泥浆过滤分离，再将滤饼置于50℃的烘箱中保温36h，结束后取出即为改性山药淀粉。
称取5g改性山药淀粉，将其溶解在40mL、pH为6的柠檬酸/磷酸盐缓冲液中。然后加入30mg的EDC、NHS(两者比例1:1)，在40℃下搅拌4h后，加入100mg溶菌酶，继续搅 拌2.0h，用浓度为0.1mol/L的柠檬酸钠溶液调节混合溶液的pH至3.0。将溶液在4000r/min 的离心机中离心20min，取出上清液。下层沉淀用pH为3.0的柠檬酸/磷酸盐缓冲溶液反复 冲洗，在37℃恒温箱中干燥成粉末后待用。
②可食性抑菌-显色膜的制备
将上述固载好的改性山药淀粉固载的溶菌酶溶于蒸馏水中，25℃条件下180r/min搅拌 至固体溶解，得到粘稠的液体，过滤除去不溶性物质，依次加入适量的甘油和吐温20，混合 均匀，其中LSZ-YS添加量60％、甘油添加量30％、吐温20添加量0.05％。对制得的液体进行 脱气处理，并将膜液倾倒在洁净的玻璃板上，放置在37℃恒温箱内干燥，即得到抑菌薄膜。 从紫甘蓝中提取花青素，以涂层的方式与抑菌膜结合，涂层面密度20mg/dm2，温度60℃， 得到具有显色抑菌的可食性膜。
2解冻嫩化层
①促嫩化的组织提取物制备
将阿拉斯加狭鳕鱼片和牛肌肉组织按1:1绞碎，加入3倍体积的提取缓冲液(0.02mol/L CH3COONa，1％NaCl，0.02％NaN3，pH5.8)，7000rpm/min匀浆5min后，4℃浸提1h，然后 4500r/min离心30min，上清液用双层纱布过滤除去表层脂肪，得到的即为粗提取物。
粗提物加入4倍体积的僵直缓冲液(100mmol/L Tris，10mmol/L EDTA，pH 8)7000rpm 匀浆5min。均质后的溶液4000r/min离心20min收集沉淀。把沉淀分散在4倍体积的SSS (100mmol/L KCl，20mmol/L K2HPO4/KH2PO4，2mmol/L MgCl2，1mmol/L EGTA，1mmol/LNaN3， pH 7)，4000r/min离心20min收集沉淀，重复三次，在两次离心之间7000rpm匀浆1min。 沉淀重新分散在4倍体积的SSS中，5000r/min离心20min收集沉淀。沉淀加入4倍体积0.1mol/L KCl，重复两次。最后沉淀加入4倍体积0.1mmol/L NaCl，5000r/min离心20min 收集沉淀，得到的即为嫩化提取物。
②多功能球层及其附着可食膜制备
称量2.0g大豆分离蛋白加入100ml蒸馏水，在90℃的条件下，水浴加热50min，制成蛋白溶液。冷却后加入醋酸溶解后的壳聚糖溶液，使壳聚糖浓度为1.5％(w/v)。二者混匀后加入0.75％(v/v)的甘油作为增塑剂，静置脱气2h除气泡后制成成膜液。
在装有冷凝回流管、氮气导管和搅拌桨的四口瓶中，在N2保护下加入引发剂过硫酸铵溶 液和4倍体积的成膜液搅拌30min；加入含甘油、嫩化提取物、氯化钠(比例为1:7:5)的混 合溶液。30min后，加入交联剂N，N’－亚甲基双丙烯酰胺，将温度升高搅拌反应180min， 整个反应过程在N2保护下进行，5000r/min离心30min后取上清液，于50℃条件下真空干 燥，得到具有解冻嫩化功能的多功能球层。
取100ml成膜液倒入玻璃板中流延成膜，在55℃的烘箱中干燥5h，置于35℃、湿度为55％rh的发酵箱中回软2h后揭膜，制成壳聚糖-大豆分离蛋白膜，以涂层的方式与多功能球层结合，涂层面密度70mg/dm2，温度60℃，得到具有促解冻高嫩化的可食性薄膜。
3仿生吸气层
①三维多金属离子骨架吸附晶体(IF-Co-Me)
称量0.5g CoSO4·7H2O、2.5g(NH4)6Mo7O24·4H2O和0.48gCH3C(CH2OH)3溶解在20mLCH3COONa/CH3COOH(p H＝4.7)缓冲溶液中不断搅拌。将其温度逐渐升高到80℃，30min后停止加热。趁热过滤得到粉色溶液，在室温敞口缓慢蒸发一天内析出粉色晶体。
②具有植物表面微观结构仿生膜制备
按9:1的比例将水和聚乙烯醇(PVA)混合加入烧杯中，静置30min放入恒温水浴锅(温 度为90℃)，多次搅拌直至PVA颗粒之间无间隙。烧杯中加入转子放置在磁力搅拌器上进行 加热搅拌，温度为90℃，转速为100r/min，搅拌45min，常温静置至无气泡。用干净玻璃棒将PVA胶溶液均匀涂抹到多肉植物制样本上，放置在阴凉通风处阴干。等待一段时间后PVA胶溶液完全凝固，将凝固PVA膜揭下，使用双面胶固定PVA膜于载玻片。
将聚二甲基硅氧烷(PDMS)30mL和苯酚磺酸(固化剂)3mL按10:1的比例置于烧杯中混合。加入磁力转子，将烧杯放置在磁力搅拌器上进行搅拌，转速为50r/min，室温下 搅拌大约3h左右从而使固化剂与主剂混合完全，在室温下静置至无气泡。用干净的玻璃棒 挑起烧杯中的聚二甲基硅氧烷，均匀涂抹到已经凝固的PVA薄膜上。放置于电热鼓风干燥箱中，加热固化，调至120℃，时间2h。待温度降至常温时将固化PDMS膜从PVA膜上撕下， 即可获得具有植物表面微观结构的PDMS仿生膜。
以涂层的方式与金属吸附晶体结合，涂层面密度40mg/dm2，温度60℃，得到具有吸附 气体的疏水性仿生薄膜。
4高效保温层
①膜材制备
将环氧树脂、固化剂(甲基四氢邻苯二甲酸酐)、助剂(DMP-30)、纳米无机粒子(30nm 的SiO2)按10:3:1:4比例制备成混合液，放入超声分散机中在50℃下超声分散30min，以 便使纳米无机粒子分散均匀。将环氧混合物放入85℃油浴锅中加热搅拌预固化到合适的反应 程度(由流变仪测试扭矩)，取出冷却；将冷却的环氧混合物和发泡剂(二亚硝基五次甲基四 胺)按照5:2研磨成粉。粉末放入模具中，通过压片机在10MPa的压力下压成片，然后放 入预先加热的固定型腔体积(直径25.4mm×厚度4mm)的不锈钢模具中，在130℃下发泡3h， 经过后固化后自由冷却至室温，然后脱模得到环氧树脂基发泡材料。
②芯材制备
选用超细玻璃棉芯材，采用湿法成型技术。湿法成型芯材要将玻璃棉原棉进行短切、打 浆、抄纸等步骤将玻璃棉制备成薄玻璃棉毡，最后经铺棉裁切等步骤制备成玻璃棉芯材，湿 法成型可以将三维分布的玻纤变为二维堆叠的玻纤，进一步降低导热系数
③双层保温层
首先将膜材制备成规定尺寸的封装袋，芯材裁切成需要的尺寸大小，随后将膜材和芯材 投入红外烘道进行烘干，芯材的烘干条件为150℃，3min；膜材的烘干条件为80℃，3min。 膜材及芯材烘干后，30s内将芯材及吸气剂(氧化钙)装入封装袋内投入真空封装机封装， 封装条件为：真空度1.0×10-3Pa，保压时间50s，热温度200℃，热封时间5s，热封压力60N。
5粘合成型
显色抑菌层与解冻嫩化层吹塑形成内层结构，仿生吸气层与高效保温层吹塑形成外层结 构，该内层结构与外层结构粘合形成中空的空气缓冲层，若干个空气缓冲层设置在内层结构 和外层结构之间。
本发明高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋使用方法：
①速冻食品直接放入本包装袋内，由于包装袋外层有良好的保温层和空气层，具有良好 保温效果，可以延缓食品温度升高的时间。
②但随着时间延长和外部温度的升高，导致速冻食品温度升高，发生解冻现象，有水分 析出。当水滴落入到内层的显色降温层时，包装袋颜色发生变化，可以从袋子中看出食品是 否发生解冻和解冻程度(水分越多，颜色越深)。同时膜上固定的溶菌酶起到抑菌作用，当食 品发生解冻不易造成微生物滋生。
③在取出食用时，在袋子内侧喷洒上水，密封后挤压(将气泡压碎即可)，此时显色抑菌 层(改性山药淀粉)、解冻嫩化层(壳聚糖-大豆分离蛋白膜)进入到肉的表面，加速溶解， 并分解组织中的纤维，使得肉质嫩化，提高肉制品的持水能力、改善质地。待肉解冻后取出， 包装袋中剩下抑菌层和保温层，可以包裹其他物质。
④包装袋中间是利用多肉植物表面特征的含有疏水抑菌功效的仿生膜，使得速冻食物和 外部环境形成一个密实的隔绝机构，同时保证盐溶液，嫩肉溶液全部进到肉质里面，不粘贴 在膜上。在吸收层中含有金属簇可以吸收气体，使得速冻食品周围的气体导入到包装层中， 造成局部真空环境，一方面增强保温性能，另一方面阻止因解冻而产生的微生物滋生。 以冻猪肉为例，通过对普通冻肉保温包装袋内温度变化和高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋内 温度变化进行测量，如图3、图4所示，相同条件下，两种保温袋中，高效解冻嫩化性保温 抑菌包装袋测得最低温度10.56℃，最长低温持续时间为3h，效果最好；普通冻肉保温包装 袋的最低温度最低为12.75℃，无法达到冻肉短暂保存的要求。高效嫩化袋比普通保温袋持 续时间长2h，在常温下保冷运输能满足日常需求。高效嫩化袋的低温持续时间最长，且其平 均温度最低，在肉的相同质量和体积的情况下，其效果最好，可以用做主要储物袋，给冻肉 提供高效的保温效果。
同时还对三种肌肉提取物处理牛肉的嫩化效果作用进行了实验，其结果如图5所示，在 狭鳕和牛肌肉组织提取物的作用下，牛肉剪切力值显著下降，牛肉的剪切力值经过狭鳕和牛 肌肉组织提取物的水解分别降低了30％和48％，牛肉嫩度也相应显著提高。
感官评定结果见下表：
Figure BDA0002804001920000091
狭鳕和牛肌肉组织提取物在嫩化牛肉的同时有效地保持了牛肉原有色泽，其特殊风味也 有保留，并且口感也未发生显著变化，说明狭鳕和牛肌肉组织提取物对牛肉都具有良好的嫩 化效果。狭鳕和牛肌肉组织提取物等比混合处理3h后，可显著提高牛肉的嫩度。
另外对解冻效果进行对比，在相同环境下，高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋比自然解冻 可缩短0.5h-1.5h，具体解冻时间受肉的体积和初始温度影响。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明 及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围 不局限于实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋，其特征在于：由内向外依次为显色抑菌层、解冻嫩化层、空气缓冲层、仿生吸气层及高效保温层，显色抑菌层与解冻嫩化层吹塑形成内层结构，仿生吸气层与高效保温层吹塑形成外层结构，该内层结构与外层结构粘合形成中空的空气缓冲层，若干个空气缓冲层设置在内层结构和外层结构之间。
2.一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
⑴显色抑菌层制备
将改性山药淀粉固载的溶菌酶溶于蒸馏水中，依次加入55～60％的改性山药淀粉固载溶菌酶、30～40％的甘油、0.05～0.15％的吐温20，脱气处理，并将膜液倾倒涂布，35～37℃恒温干燥后即得到抑菌薄膜，从紫甘蓝中提取花青素，以涂层的方式涂层至抑菌薄膜上，涂层面密度18～20mg/dm2，温度55～60℃，得到具有显色抑菌功能的可食性膜，即显色抑菌层；
⑵解冻嫩化层制备
①大豆分离蛋白制成蛋白溶液，冷却后加入醋酸溶解后的脱乙酰度为49.8％的壳聚糖溶液，壳聚糖溶液浓度为1.5～2.0％，二者混匀后加入0.65～0.75％的甘油，静置脱气2h除气泡后制成成膜液；
②在N2保护下加入引发剂过硫酸铵溶液和4倍体积的成膜液搅拌20～30min，加入比例为0.8～1:6.5～7:4.5～5的含甘油、嫩化提取物、氯化钠的混合溶液，加入交联剂N，N’－亚甲基双丙烯酰胺，将温度升高搅拌反应150～200min，5000r/min离心25～30min后取上清液，于50～60℃条件下真空干燥，形成具有解冻嫩化功能的多功能球层，备用；
③取80～100ml成膜液倒入玻璃板中流延成膜，在50～55℃的烘箱中干燥4～5h，置于35～40℃、湿度为50～55％rh的发酵箱中回软2～2.5h后揭膜，制成壳聚糖-大豆分离蛋白膜，以涂层的方式与具有解冻嫩化功能的多功能球层结合，涂层面密度50～70mg/dm2，温度50～60℃，得到具有促解冻和嫩化的可食性薄膜；
⑶仿生吸气层制备
以涂层的方式将具有多肉植物表面微观结构仿生膜与三维多金属离子骨架IF-Co-Me吸附晶体结合，涂层面密度35～40mg/dm2，温度50～60℃，得到具有吸附气体的疏水性仿生薄膜；
⑷高效保温层制备
将膜材和芯材投入红外烘道进行烘干，膜材及芯材烘干后，25～30s内将芯材及吸气剂氧化钙装入封装袋内投入真空封装机封装；
⑸粘合成型。
3.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：
改性山药淀粉固载的溶菌酶制备方法包括：
①取5～10mL浓度为10％的次氯酸钠溶液，将其加入盛有80～100mL乙醇的锥形瓶中，放置40～45℃水浴锅内保温，取10～15g山药淀粉，放入40～50℃烘箱中，12～15h后取出，将其加入乙醇-次氯酸钠混合液中，在40～45℃水浴锅内水解1.5～2.0h，结束后取出用冰醋酸调节溶液的pH至6.0～7.0之间，将淀粉泥浆过滤分离，再将滤饼置于45～50℃的烘箱中保温24～36h，结束后取出即为改性山药淀粉；
②称取3～5g改性山药淀粉，将其溶解在20-50mL、pH为6～8的柠檬酸/磷酸盐缓冲液中，然后加入10-30mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐：N-羟基琥珀酰亚胺＝0.8～1:0.8～1，在30～40℃下搅拌3～5h后，加入80～120mg溶菌酶，继续搅拌1.0～2.5h，用浓度为0.08～0.1mol/L的柠檬酸钠溶液调节混合溶液的pH至2.5～3.5，将溶液在4000～5000r/min的离心机中离心15～20min，取出上清液，下层沉淀用pH为2.5～3.5的柠檬酸/磷酸盐缓冲溶液反复冲洗，在35～40℃恒温箱中干燥成粉末后备用。
4.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：
促嫩化的组织提取物制备方法包括：
①将阿拉斯加狭鳕鱼片和牛肌肉组织按0.8～1:0.8～1绞碎，加入3倍体积的提取缓冲液，6000～7000rpm/min匀浆2～5min后，2～4℃浸提1h，然后3500～4500r/min离心20～30min，上清液用双层纱布过滤除去表层脂肪，得到的即为粗提取物；
②提物加入4倍体积的僵直提取缓冲液：100mmol/L Tris，10mmol/L EDTA，pH 8.3，6000～7000rpm匀浆3～5min，均质后的溶液3500～4500r/min离心20～30min收集沉淀，把沉淀分散在4倍体积的SSS：100mmol/L KCL，20mmol/L K2HPO4/KH2PO4，2mmol/L MgCl2，1mmol/L EGTA，1mmol/L NaN3，pH 7.0溶液中，3500～4500r/min离心20～30min收集沉淀，重复三次，在两次离心之间6000～7000rpm匀浆1～2min，沉淀重新分散在4倍体积的SSS中，4000～6000r/min离心20～30min收集沉淀，沉淀加入2～4倍体积0.08～0.1mol/L KCl，重复两次；
③最后沉淀加入2～4倍体积0.08～0.1mmol/L NaCl，4000～6000r/min离心20～30min收集沉淀，得到的即为嫩化提取物。
5.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：三维多金属离子骨架IF-Co-Me吸附晶体制备方法包括：称量0.5～0.8g CoSO4·7H2O、2.5～3.0g(NH4)6Mo7O24·4H2O和0.36～0.48gCH3C(CH2OH)3溶解在20～30mL CH3COONa/CH3COOH缓冲溶液中不断搅拌，将其温度逐渐升高到80～95℃，25～35min后停止加热，趁热过滤得到粉色溶液，在室温敞口缓慢蒸发一天内析出粉色晶体。
6.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：
具有多肉植物表面微观结构仿生膜制备方法包括：
①按7～9:0.7～1的比例将水和聚乙烯醇混合加入烧杯中，静置30～45min放入恒温水浴锅，多次搅拌直至PVA颗粒之间无间隙，烧杯中加入转子放置在磁力搅拌器上进行加热搅拌，温度为90～95℃，转速在70～100r/min之间，搅拌30～45min，常温静置至无气泡，用干净玻璃棒将PVA胶溶液均匀涂抹到多肉植物制样本上，放置在阴凉通风处阴干，待PVA胶溶液完全凝固，将凝固PVA膜揭下，使用双面胶固定PVA膜于载玻片上。
②将聚二甲基硅氧烷20～30mL和固化剂苯酚磺酸2～3mL按8～10:0.8～1的比例置于烧杯中混合，加入磁力转子，将烧杯放置在磁力搅拌器上进行搅拌，转速在30～50r/min之间，室温下搅拌大约2～3h左右从而使固化剂与主剂混合完全，在室温下静置至无气泡，用干净的玻璃棒挑起烧杯中的聚二甲基硅氧烷，均匀涂抹到已经凝固的PVA薄膜上，放置于电热鼓风干燥箱中，加热固化，调至105～120℃，时间1～2h，待温度降至常温时将固化PDMS膜从PVA膜上撕下，即可获得具有多肉植物表面微观结构的PDMS仿生膜。
7.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：
膜材制备方法包括：
①将环氧树脂、固化剂甲基四氢邻苯二甲酸酐、助剂DMP-30、纳米无机粒子30nm的SiO2按8.5～10:2.5～3:0.6～1:2.5～4比例制备成混合液，放入超声分散机中在45～60℃下超声分散15～30min；
②将环氧混合物放入80～90℃油浴锅中加热搅拌预固化，取出冷却，将冷却的环氧混合物和发泡剂二亚硝基五次甲基四胺按照4～5:1.5～2研磨成粉，粉末放入模具中，通过压片机在10MPa的压力下压成片；
③将压片放入预先加热的直径25.4mm×厚度4mm的固定型腔体积的不锈钢模具中，在110～150℃下发泡3～4h，经过后固化后自由冷却至室温，然后脱模得到环氧树脂基发泡膜材。
8.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：
芯材制备方法包括：
选用玻璃棉芯材，采用湿法成型技术，将玻璃棉原棉进行短切、打浆、抄纸将玻璃棉制备成薄玻璃棉毡，最后经铺棉裁切等步骤制备成玻璃棉芯材。
9.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：芯材的烘干条件为120～150℃，2～5min,膜材的烘干条件为80～100℃，1～3min。
10.根据权利要求2所述的一种高效解冻嫩化型保温抑菌包装袋制备方法，其特征在于：封装条件为：真空度1.0～1.3×10-3Pa，保压时间50～70s，热温度150～200℃，热封时间5～8s，热封压力50～70N。
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