CN115286827A - 一种复合多糖-精油可食膜的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于食品包装材料技术领域，公开了一种复合多糖‑精油可食膜的制备方法及应用，复合多糖－精油可食膜的制备方法包括：以壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油为基质，以溶解溶液、增塑剂、交联剂为辅料，采用膜液配制、膜液控量、超声脱气和膜液控温干燥对基质与辅料进行溶解、均质、剪切、增粘、交联，再涂抹或展层于PP材质的塑料模具上形成薄膜，再干燥得到独立的可食性包装膜。本发明工艺简单、成本低廉、易于推广，且制得的天然多糖－精油可食膜天然可食、可降解，在减少资源浪费、促进环保的基础上提高了经济效益和社会效益。本发明制备的复合多糖－精油可食膜透光率、透湿性和抑菌性皆优于传统多糖膜。

Description

一种复合多糖-精油可食膜的制备方法及应用
技术领域
本发明属于食品包装材料技术领域，尤其涉及一种复合多糖-精油可食膜的制备方法及应用。
背景技术
肉类产品不饱和脂肪酸和蛋白质含量较高，贮藏过程中极易引起氧化，使肉品的风味、质构和颜色发生变化，从而影响消费者的选择。脂质氧化和蛋白质变质是影响肉品品质变化的主要因素。与其他食品相比，肉和肉制品的变质速度更快，污染的可能性更大，因此阻止肉品中脂肪和蛋白质的氧化对肉品的贮藏有着重大意义。
目前，烤羊肉具有高蛋白、低脂肪、含磷脂多等优点，其肉质细嫩、容易消化吸收，较猪肉和牛肉的脂肪含量低，胆固醇含量低，是老少皆宜的美味之一。但其在存放过程中由于受到微生物、酶、氧气等因素的影响发生色泽、风味和营养价值的不良变化，降低食用、商品价值，缩短货架期并增加食源性疾病的风险。
传统食品包装材料一般以合成聚合物作为成膜基质，制成不可降解的薄膜进行包装，由此引发的环境问题日益严重。尽管可食薄膜不能完全取代传统的包装材料，但它们可以通过减少食品与周围环境之间的水分、油脂、挥发物和气体的交换，来延长食品的稳定性，避免食品表层污染，提高了食品包装的效率，从而减少了对石油衍生聚合物的需求。可食膜成膜方法主要有流延法、浸没法、刮涂法、挤压吹塑法等，实验室阶段多采用流延法、浸没法，而刮涂法、挤压吹塑法多用于工业生产。可食性薄膜主要以多糖、蛋白质、脂质这三种天然聚合物为成膜基质，通过各成膜剂之间的相互作用而达到抑菌、抗氧化、降低食物腐坏速率等效果，制成可食性薄膜包装材料，且可食膜无毒、可降解，有利于环保，是一种极具开发潜力的食品包装材料，成为研究热门。单一材料制膜优、劣势明显，复合膜可将单一膜的优点相结合，可优化膜的特性，使薄膜具有更广泛的功能。其中多糖膜比蛋白质膜和脂质膜具有更好的阻油性，能延长食品的持水性，保持食物光泽，还可有效防止烤肉香气挥发。有研究表明，在多糖可食性膜液中添加精油，可有效提高多糖膜的抑菌性能和抗氧化性能，对延长烤肉货架期具有明显的效果。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：因为可食膜的研究起步较晚，目前很多研究仍停留在实验室阶段，未能大规模生产应用。现有的可食性保鲜膜存在韧性不足、热封性差、耐水以及抑菌能力不佳，阻止脂质氧化和蛋白质变质效果较差；现有的肉类包装材料保鲜作用不佳，水分损失大，脂质氧化和蛋白质变质速率较快，阻隔性能差，缺乏对于每种组分的互补优势使其缺陷最小化的探索，导致商品货架期缩短，产品质量不均匀、不符合规定，产品腐败变质程度变高，出现食源性疾病等风险，产品安全性的控制难度加大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种复合多糖-精油可食膜的制备方法及应用。
本发明是这样实现的，一种复合多糖－精油可食膜的制备方法，所述复合多糖－精油可食膜的制备方法包括：
所述复合多糖－精油可食膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一，制备复合膜溶液；将制备得到的复合膜溶液倒入预先准备的PP材质的塑料模具中；
步骤二，将所述塑料模具放入恒温恒湿环境中进行成膜，待干燥后揭膜，将膜取出得到多糖精油复合膜。
进一步，以壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油为基质，以溶解溶液、增塑剂、交联剂为辅料，采用膜液配制、膜液控量、超声脱气和膜液控温干燥对基质与辅料进行溶解、均质、剪切、增粘、交联，再涂抹或展层于PP材质的塑料模具上形成薄膜，再干燥得到独立的可食性包装膜；其中增塑剂为丙三醇，添加量为2％；交联剂为氯化钙，添加量为0.3％；
称取壳聚糖溶解于0.1-1％醋酸溶液中，同时取适量羧甲基纤维素、海藻酸钠、牛至精油、丙三醇和氯化钙加入蒸馏水中，两溶液于65-85℃在恒温水浴搅拌共混20-40min，磁力搅拌5-30min，高速匀浆机均质搅拌5-20min，使各组分充分混合均匀，溶解、均质、剪切、增粘、交联，再超声脱气10-30min，将混合膜液流延至PP板，放入温度32-40℃、湿度30-70％恒温恒湿环境中15-24h后，待干燥后揭膜备用。
进一步，所述制备复合膜溶液包括：
(1)称取壳聚糖溶解于0.1-1％醋酸溶液中，得到混合溶液A；取适量羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油、丙三醇和氯化钙加入蒸馏水中，待完全溶解后得到混合溶液B；
(2)将混合溶液A与混合溶液B于65-85℃下在恒温水浴搅拌共混20-40min，磁力搅拌5-30min，超声脱气10-30min，混合均匀得到复合膜溶液。
进一步，所述壳聚糖的浓度为0.2-1.0g/100g、羧甲基纤维素钠的浓度为0.2-0.6g/100g、海藻酸钠的浓度为0.3-0.7g/100g、牛至精油的浓度为0-2.0g/100g；所述壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油均为食品级。
进一步，所述塑料模具的直径为15cm；所述每个塑料模具中倒入12-18ml复合膜溶液。
进一步，所述将塑料模具放入恒温恒湿环境中，还包括：利用水平仪调整令模具保持水平。
进一步，所述培养成膜条件为：温度32-40℃、湿度30-70％、时间15-24h。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述复合多糖－精油可食膜的制备方法制备得到的复合多糖－精油可食膜。
本发明的另一目的在于提供一种所述复合多糖－精油可食膜在肉类保鲜中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述复合多糖－精油可食膜在果蔬、方便食品、快餐食品、肉制品、油炸食品保鲜中的应用。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
本发明所使用的成膜基质是天然多糖－精油混合物质，而非是人工合成；且本发明所制得膜密封条件下常温保存即可，保存条件要求低，降低了制作薄膜的困难程度，减少生产成本。
本发明改进了保鲜膜成膜工艺，降低保鲜膜成本将其推广应用。本发明工艺简单、成本低廉、易于推广，且制得的天然多糖－精油可食膜可食、天然可降解，可包裹高温食材，降低降温过程中空气中微生物的污染；在减少资源浪费、促进环保的基础上提高了经济效益和社会效益。
本发明所制备的天然多糖－精油可食膜透光率、透湿性和抑菌性皆优于传统多糖膜，本发明所制备的天然多糖－精油可食膜强度高、韧性好、通透性优良、防护和屏障作用相对较强。
本发明制备的多糖－精油复合可食膜平整光滑，透光率好，力学性能良好，将其应用于烤肉中，拓宽可食膜的应用范围，优化制备工艺参数，可操作性强，有利于推广应用；安全性能高，对环境无污染；工艺设计合理、操作简洁、可调性强。
本发明所制备的天然多糖－精油可食膜可用于果蔬、方便食品、快餐食品、肉制品、油炸食品等表面。
本发明的工艺参数经过优化，混合液融合更加溶解，膜液均匀性愈好，黏度更加适宜，所制得膜断裂伸长率逐渐增加。
本发明中，膜在适宜环境下干燥，膜结构紧密，所制得膜抗拉强度、韧性等机械性能更优，阻隔性能更好。
本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：近年来世界食肉方向开始向羊肉、鸡肉等转移，并取得了一些进展，但总体上看，羊肉研究依然处于弱势状态，理论研究尚不系统和深入，加工技术相对简单，高档产品少，品种单一，熟制品尚不足20％，分割肉、小包装肉比例较低，目前羊肉加工已开始向精选肉、高档分割肉、熟食品、保鲜食品及方便食品的方向转变。近些年，烤肉呈井喷式爆发，在全国各地都有广泛的群众根基和自然的消费习惯，为当地经济发展起到了一定的作用。有很多企业为了增加烤肉的销售市场和知名度，尝试将烤肉制作成包装速食产品进行售卖，如何保鲜并最大限度保留烤肉特色风味是制约因素，通过本发明的技术方案转化后的可食膜不但可以延长货架期，食品货架期的延长对于提高食品企业的经济利润具有非常重要的作用；而且提高烤肉的品质，为推动地方美食推广及相关产业发展起到了促进作用，打破西北烤肉销售的地域性、提高市场覆盖率，从而提高烤肉的市场流通。利用烤肉作为地方经济运行和宣传的载体，逐渐成为地域特色，将带动本地旅游、住宿、购物等，对推动地方经济有着不可忽视的作用。同时，对实施引领和带动区域科技创新、技术成果应用等能力水平大幅提高，以及对居民食品品质提升有一定的改善作用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法包括：
S101，制备复合膜溶液；将制备得到的复合膜溶液倒入预先准备的PP材质的塑料模具中；
S102，将所述塑料模具放入恒温恒湿环境中进行培养成膜，待干燥后揭膜，将膜取出得到多糖精油复合膜。
本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法具体包括以下步骤：
A.复合膜溶液的配制：称取壳聚糖溶解于0.1-1％醋酸溶液中，同时取适量羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油、丙三醇和氯化钙加入蒸馏水中，待溶解完全后，两溶液于65-85℃在恒温水浴搅拌共混20-40minn，磁力搅拌5-30min，超声脱气10-30min，混合均匀得到复合膜溶液。
B.所述步骤A中基质浓度壳聚糖0.2-1.0g/100g、羧甲基纤维素钠0.2-0.6g/100g、海藻酸钠0.3-0.7g/100g、牛至精油0-2.0g/100g，且均为食品级。
C.可食性保鲜薄膜的制备：将配制好的复合膜溶液倒入准备好的PP材质的塑料模具(直径15cm)中，每个模具倒12-18ml，然后将模具放入恒温恒湿环境中，并用水平仪调整使模具保持水平，放入恒温恒湿环境中，待干燥后揭膜备用，将膜取出即制成多糖精油复合膜。
D.所述步骤C中恒温恒湿环境成膜条件为温度32-40℃、湿度30-70％、时间15-24h。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
称取0.4g/100g壳聚糖溶解于醋酸溶液中，同时称取0.3g/100g羧甲基纤维素钠、0.4g/100g海藻酸钠、0.5g/100g牛至精油，2％丙三醇和0.3％氯化钙加入蒸馏水中，将两溶液混合均质搅拌，待溶解完全后，于75℃在恒温水浴搅拌共混30min，磁力搅拌15min，超声脱气20min。将配制好的复合膜溶液倒入准备好的PP材质的塑料模具中，然后将模具放入恒温恒湿环境中，待干燥后揭膜备用。所制得复合膜厚度0.041mm，抗拉强度15.19Mpa，断裂伸长率18.52％，透光率79.22％，水蒸气透过值0.292g·mm/m2 h·KPa。
实施例2
称取0.6g/100g壳聚糖溶解于醋酸溶液中，同时称取0.4g/100g羧甲基纤维素钠、0.5g/100g海藻酸钠、1g/100g牛至精油，2％丙三醇和0.3％氯化钙加入蒸馏水中，将两溶液混合均质搅拌，待溶解完全后，于75℃在恒温水浴搅拌共混30min，磁力搅拌15min，超声脱气20min。将配制好的复合膜溶液倒入准备好的PP材质的塑料模具中，然后将模具放入恒温恒湿环境中，待干燥后揭膜备用。所制得复合膜厚度0.064mm，抗拉强度23.67Mpa，断裂伸长率22.01％，透光率76.37％，水蒸气透过值0.335g·mm/m2 h·KPa。
实施例3
称取0.8g/100g壳聚糖溶解于醋酸溶液中，同时称取0.5g/100g羧甲基纤维素钠、0.6g/100g海藻酸钠、1.5g/100g牛至精油，2％丙三醇和0.3％氯化钙加入蒸馏水中，将两溶液混合均质搅拌，待溶解完全后，于75℃在恒温水浴搅拌共混30min，磁力搅拌15min，超声脱气20min。将配制好的复合膜溶液倒入准备好的PP材质的塑料模具中，然后将模具放入恒温恒湿环境中，待干燥后揭膜备用。所制得复合膜厚度0.083mm，抗拉强度19.78Mpa，断裂伸长率18.09％，透光率66.49％，水蒸气透过值0.774g·mm/m2 h·KPa。
实施例4
复合多糖－精油可食膜参考组分表如下：
表1复合多糖－精油可食膜参考组分表
Figure BDA0003850753760000071
Figure BDA0003850753760000081
为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法制备得到的复合多糖－精油可食膜可用于果蔬、方便食品、快餐食品、肉制品、油炸食品等表面。
将本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法制备得到的复合多糖－精油可食膜应用于烤肉保鲜中，具体方法如下：
将冷冻羊肉串在冷藏室解冻6h，直接或经调味后用置于电烧烤炉，带羊肉串两面烤至出油无血色即熟。将膜其剪成长×宽＝10×10㎝2的片状，包裹于烤熟肉表面，四周将膜叠起包裹严实，然后放入自封袋放入冷藏室储存。
实施例1
将配方0.4g/100g壳聚糖、0.3g/100g羧甲基纤维素钠、0.4g/100g海藻酸钠、0.5g/100g牛至精油，2％丙三醇、0.3％氯化钙和蒸馏水所制得薄膜按上述具体方法包裹于烤肉表面4℃储存。在贮藏至12d时，TBARS值达到1.12mg/kg，菌落总数8.48LgCFU/g，出现腐败变质现象。
实施例2
将配方0.6g/100g壳聚糖溶解于醋酸溶液中，同时称取0.4g/100g羧甲基纤维素钠、0.5g/100g海藻酸钠、1g/100g牛至精油，2％丙三醇、0.3％氯化钙和蒸馏水所制得薄膜按上述具体方法包裹于烤肉表面4℃储存。在贮藏至15d时，TBARS值达到1.04mg/kg，菌落总数6.23LgCFU/g，出现腐败变质现象。
将本发明实施例提供的复合多糖－精油可食膜的制备方法制备得到的复合多糖－精油可食膜应用于圣女果保鲜中，具体方法如下：
将清洗干净后的圣女果自然风干后，将膜其剪成长×宽＝10×10㎝2的片状，包裹于圣女果表面，四周将膜叠起包裹严实，然后放入自封袋放入4℃冷藏室储存。
实施例3
将配方0.6g/100g壳聚糖溶解于醋酸溶液中，同时称取0.4g/100g羧甲基纤维素钠、0.5g/100g海藻酸钠、1g/100g牛至精油，2％丙三醇、0.3％氯化钙和蒸馏水所制得薄膜按上述具体方法包裹于圣女果表面4℃储存。在贮藏至12d时，VC含量为11.727mg/100g，pH为4.603，可溶性固形物含量为6.133％，保持圣女果较好的色泽和硬度，维持pH、可溶性固形物含量、VC含量。
本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据进行描述。
将利用本发明复合多糖－精油可食膜包裹的烤肉进行实验，测定保鲜效果如下：
1、硫代巴比妥酸(TBARS)反应物法测定复合多糖－精油可食膜对烤肉的抗脂质氧化效果
每份烤肉做3个5g的平行试验，以常温、4℃分别未包膜的烤肉作为对照组，将放置了相同天数的烤肉取出，取烤肉于研钵中加研成糊状，加入20％(W/V)的三氯乙酸(TCA)溶液10mL，涡旋混匀，接着在4000r/min的转速下离心10min，过滤。取过滤所得上清液5mL，加入0.02mol/L的硫代巴比妥酸(TBA)溶液5mL，将上述混合液在90℃水浴中孵育30min，取出冷却至常温后测定532nm波长处的吸光值(A532)。
2、菌落总数的测定按照GB/T 4789.2—2016《食品微生物学检测菌落总数的测定》，无菌环境下，将羊肉块用无菌剪刀剪碎，取样10g，放入含有90mL无菌生理盐水的三角瓶中，封口后在摇床中振荡30min，此为第一梯度稀释，采用梯度稀释法，每个梯度试验重复3次，按照国标进行菌落总数计数，单位为lg cfu/g。
3、保鲜膜评价：在α＝0.01的显著水平上，复合多糖－精油可食膜抗氧化效果显著的好于不包膜的效果；将该薄膜应用于烤羊肉中，由于里面添加了抗菌性的成膜材料，大大的抑制了烤肉中脂质氧化速率，发现复合膜相对于其它保鲜剂对烤肉的保鲜时间增加了3-4天，有效地提高了对烤羊肉的保鲜效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述复合多糖－精油可食膜的制备方法包括：
步骤一，制备复合膜溶液；将制备得到的复合膜溶液倒入预先准备的PP材质的塑料模具中；
步骤二，将所述塑料模具放入恒温恒湿环境中进行成膜，待干燥后揭膜，将膜取出得到多糖精油复合膜。
2.如权利要求1所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述复合多糖－精油可食膜的制备方法包括以下步骤：
以壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油为基质，以溶解溶液、增塑剂、交联剂为辅料，采用膜液配制、膜液控量、超声脱气和膜液控温干燥对基质与辅料进行溶解、均质、剪切、增粘、交联，再涂抹或展层于PP材质的塑料模具上形成薄膜，再干燥得到独立的可食性包装膜；其中增塑剂为丙三醇，添加量为2％；交联剂为氯化钙，添加量为0.3％；
称取壳聚糖溶解于0.1-1％醋酸溶液中，同时取适量羧甲基纤维素、海藻酸钠、牛至精油、丙三醇和氯化钙加入蒸馏水中，两溶液于65-85℃在恒温水浴搅拌共混20-40min，磁力搅拌5-30min，高速匀浆机均质搅拌5-20min，使各组分充分混合均匀，溶解、均质、剪切、增粘、交联，再超声脱气10-30min，将混合膜液流延至PP板，放入温度32-40℃、湿度30-70％恒温恒湿环境中15-24h后，待干燥后揭膜备用。
3.如权利要求2所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述制备复合膜溶液包括：
(1)称取壳聚糖溶解于0.1-1％醋酸溶液中，得到混合溶液A；取适量羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油、丙三醇和氯化钙加入蒸馏水中，待完全溶解后得到混合溶液B；
(2)将混合溶液A与混合溶液B于65-85℃下在恒温水浴搅拌共混20-40min，磁力搅拌5-30min，超声脱气10-30min，混合均匀得到复合膜溶液。
4.如权利要求2所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的浓度为0.2-1.0g/100g、羧甲基纤维素钠的浓度为0.2-0.6g/100g、海藻酸钠的浓度为0.3-0.7g/100g、牛至精油的浓度为0-2.0g/100g；所述壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、牛至精油均为食品级。
5.如权利要求2所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述塑料模具的直径为15cm；所述每个塑料模具中倒入12-18ml复合膜溶液。
6.如权利要求2所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述将塑料模具放入恒温恒湿环境中还包括：利用水平仪调整令模具保持水平。
7.如权利要求2所述复合多糖－精油可食膜的制备方法，其特征在于，所述培养成膜条件为：温度32-40℃、湿度30-70％、时间15-24h。
8.一种利用如权利要求1-7任意一项所述复合多糖－精油可食膜的制备方法制备得到的复合多糖－精油可食膜。
9.一种如权利要求8所述复合多糖－精油可食膜在肉类保鲜中的应用。
10.一种如权利要求9所述复合多糖－精油可食膜在果蔬、方便食品、快餐食品、肉制品或油炸食品保鲜中的应用。
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