CN1743379A - 可食性包装膜及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品包装材料，特别涉及由大豆分离蛋白和明胶制备得到的可食性包装膜及其制备方法和用途。本发明的可食性包装膜主要由大豆分离蛋白、明胶组成。制备可食性包装膜的成膜液是由大豆分离蛋白和明胶两种溶液混合得到的。成膜液中含有大豆分离蛋白、明胶，以及进一步加入用来改善膜性能的辅助材料如甘油、交联剂(京尼平、转谷氨酰胺酶或明矾)、碱性物质(碳酸钠、氢氧化钠)等。可食性薄膜外观类似塑料薄膜，可在30～100℃水中溶解，可以食用，可用于制作各种食品的内包装材料、中成药的内包装等，对人体健康无害，并有一定的营养价值。本发明充分利用了明胶和大豆分离蛋白的优点，得到既具有一定机械强度又比较廉价的可食性包装膜。

Description

可食性包装膜及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于食品包装材料，特别涉及由大豆分离蛋白和明胶制备得到的可食性包装膜及其制备方法和用途。

背景技术

食品的保存依赖于食品的包装及其对外界的阻隔。塑料包装膜应用较普遍，但是容易产生有害气体和异味；并且塑料包装膜不易分解，造成“白色污染”，引起环境污染。可食性包装膜能够阻水、阻气、阻油；可以作为食品成分或添加剂(色素、香料等)的载体，也能提供机械保护；而且可食用膜易被生物降解，可与被包装食品一起食用，无任何环境污染。

本发明采用明胶(Gel)和大豆分离蛋白(SPI)制备可食性包装膜，与中国专利CN1095033A相比，降低了成本。中国专利公开号CN1095033A所提供的可食性包装膜的制备方法是由蛋白质和其他食品添加剂制备的，该申请主要使用明胶等制备可食性包装膜，明胶膜具有良好的机械性能，但是明胶的成本比较高，因而在实际应用中受到了限制。本发明的可食性包装膜充分利用了明胶和大豆分离蛋白的优点：明胶具有良好的机械性能，并且有独特的入口即化性；大豆分离蛋白具有较高的营养价值，价格低廉，但是其机械性能不太好，并且有轻微的大豆味，加入明胶可以减少大豆分离蛋白的微弱的大豆气味，也可以提高膜的机械性能。本发明制备出了既具有一定机械强度又比较廉价的可食性包装膜。

发明内容

本发明的目的之一是利用蛋白质膜具有较高的营养价值，并且具有良好的机械性能和阻油、阻气性能，提供采用大豆分离蛋白、明胶制备成的既具有一定机械强度又比较廉价的可食性包装膜。

本发明的目的之二是提供采用大豆分离蛋白、明胶及其他食品添加剂制备成的可食性包装膜。

本发明的目的之三是提供可食性包装膜的制备方法。

本发明的目的之四是提供可食性包装膜的用途。

本发明的可食性包装膜主要由大豆分离蛋白(SPI)、明胶(Gel)组成。制备可食性包装膜的成膜液是由大豆分离蛋白和明胶两种溶液按一定比例混合得到的。成膜液中含有大豆分离蛋白、明胶，以及进一步加入用来改善膜性能的辅助材料如甘油、交联剂(京尼平、转谷氨酰胺酶或明矾)、碱性物质(碳酸钠、氢氧化钠)等。

本发明的可食性包装膜中包含大豆分离蛋白与明胶，其中大豆分离蛋白与明胶的质量比为9∶1～1∶9，优选大豆分离蛋白与明胶的质量比为6∶4～2∶8。

所述的可食性包装膜中进一步包含选自甘油、交联剂、碱性物质中的一种或一种以上的混合物。

所述的可食性包装膜中甘油的添加量为0～0.4g甘油/g蛋白质，优选甘油的添加量为0.1g甘油/g蛋白质；交联剂的加入量为0～40mg交联剂/g蛋白质，优选交联剂的加入量1～10mg交联剂/g蛋白质；碱性物质的加入量为0～26mg碱性物质/g大豆分离蛋白，优选碱性物质的加入量为9～19mg碱性物质/g大豆分离蛋白。

所述的交联剂选自京尼平、转谷氨酰胺酶或明矾中的一种或一种以上的混合物等。

所述的碱性物质是碳酸钠、氢氧化钠或它们的混合物等。

所述的明胶为食用明胶。

本发明的可食性包装膜的制备方法包括以下步骤：

(1)明胶溶液的制备：

将明胶在室温下溶胀后，在水浴中溶解，得到明胶溶液；

(2)大豆分离蛋白溶液的制备：

将大豆分离蛋白溶解在水中，并用高速搅拌器搅匀，再用尼龙布过滤溶液除去少量未溶解的小颗粒和气泡，得到pH＝7的大豆分离蛋白溶液；

(3)将步骤(1)的明胶溶液和步骤(2)的大豆分离蛋白溶液搅拌混合均匀，混合溶液中的大豆分离蛋白与明胶的质量比为9∶1～1∶9，优选为6∶4～2∶8，得到成膜液；

(4)将步骤(3)得到的成膜液用超声消泡数分钟后，再用乙醇消泡，然后将成膜液涂布在基底材料上，涂布温度为30～70℃，优选涂布温度为35～50℃，涂布层在空气中或真空干燥，干燥温度为10～60℃，优选温度为15～50℃；涂层干燥后，将膜从基材上剥离开，即得到可食性包装膜。

所述的步骤(2)的大豆分离蛋白溶液进一步被加热到50～90℃，并保持10～60分钟，优选20分钟，对大豆分离蛋白溶液中的大豆分离蛋白进行热处理，再将此大豆分离蛋白溶液与步骤(1)的明胶溶液混合。

所述的步骤(2)大豆分离蛋白溶液中进一步加入调节大豆分离蛋白溶液pH值的碱性物质，使溶液的pH值为7～10，优选为8～9。

所述的步骤(3)成膜液中进一步加入甘油、交联剂或它们的混合物。

所述的甘油的加入量为0～0.4g甘油/g蛋白质，优选为0.1g甘油/g蛋白质。

所述的交联剂的加入量为0～40mg交联剂/g蛋白质，优选为1～10ng交联剂/g蛋白质

所述的基材是清洁的金属玻璃、高分子板材等。

本发明制备出的可食性包装膜，可以用于制作各种食品的内包装材料，例如方便面调料袋、咖啡、奶粉、豆奶粉、麦乳精、茶叶、中成药的内包装(如感冒清热冲剂)等；还可以用于包装各种果品、牛肉干等。用这种可食性包装膜制成的食品包装材料可在30～100℃水中溶解；用这种可食性膜包装食品不改变食品的外观和风味；能随食品一起食用，无环境污染；并且具有极高的营养价值。

本发明制成的可食性薄膜可以用于多种食品内包装，这种薄膜的最大的特点是溶解于30～100℃的水中，可以和食品、水一起被人食用，这种薄膜非常薄，一般只有几十微米厚，同被包装的食品比较起来，用量非常少，又不改变食品原有的味道，并且这种薄膜对人体的健康无害，又有一定的营养价值，是理想的食品内包装材料，这薄膜用作食品包装材料时，封口容易，只需在封口处热压即可。

用本发明的可食性包装膜的可能应用：

1.可以用于方便面调料的包装。现有方便面的调料采用塑料或者铝泊纸包装，食用时要将包装袋撕开，把调料倒入面中，特别是装调料油撕开时比较麻烦，不小心时油料容易洒在手上，搞的手上油乎乎的，很不舒服。如果采用可食膜包装，由于可食膜可以在30℃以上的热水中完全溶解，而且可以食用，因此冲方便面时，不需要撕开调料袋，直接将方便面和调料袋放入碗中，用开水冲泡即可食用，至于碗装方便面，只需将碗面上的封口撕开，用开水冲泡即可食用，非常方便。

2.可以用于奶粉、豆奶粉、咖啡、各种果晶和茶叶等包装。如现有的奶粉和豆奶粉，一般采用500克或者1000克包装，消费者食用时，要用勺子从大包装容器中取出需要的食用量放入碗中冲泡，每次取多少量不固定，而且操作麻烦。如果采用可食性包装膜包装，可以根据不同消费者的需要，定量包装。例如一个大包装(仍然采用现有的包装材料)中可以装有6袋、12袋或者24袋，也可根据需要定数量。消费者购买大包装后，食用时直接从大包装袋中取出一小袋冲泡即可，非常方便。咖啡、各种果晶和茶叶的包装也可以采用类似的方法。

3.可以用于中成药的内包装等。例如感冒冲剂，一个包装盒中有6小袋或者12小袋，小袋采用塑料或者纸包装，服用时，撕开小袋将冲剂倒入碗中用开水冲泡，不方便。如果小袋采用可食膜包装，服用时，直接将小袋放入碗中冲泡即可，很方便。

4.可以用于包装各种果品、牛肉干等。现在市售的一些果品和牛肉干一般都用塑料纸单个包装，但是塑料容易产生异味而且有些塑料有毒，最重要的是这种单体包装造成很大的包装材料的浪费，带来很大的环境污染。如果采用可食性包装，食用时包装膜随食品一起食用既减少了包装材料的浪费，包装材料又具有一定的营养价值，并且食用也比较方便。

本发明采用明胶(Gel)和大豆分离蛋白(SPI)制备可食性包装膜，与中国专利CN1095033A相比，降低了成本。明胶膜具有良好的机械性能，但是明胶的成本比较高，因而在实际应用中受到了限制。本发明的可食性包装膜充分利用了明胶和大豆分离蛋白的优点：明胶具有良好的机械性能，并且有独特的入口即化性；大豆分离蛋白具有较高的营养价值，价格低廉，但是其机械性能不太好，并且有轻微的大豆味，加入明胶可以减少大豆分离蛋白的微弱的大豆气味，也可以提高膜的机械性能。本发明制备出了既具有一定机械强度又比较廉价的可食性包装膜。

具体实施方式

实施例1

明胶溶液的制备：先将明胶在室温溶胀半小时后，在一定温度的水浴中溶解，得到质量含量为10％的明胶溶液。

大豆分离蛋白溶液的制备：将大豆分离蛋白溶解在水中，溶液用高速搅拌器搅匀，再用尼龙布过滤溶液除去少量未溶解的小颗粒和气泡，得到质量含量为10％的大豆分离蛋白(pH＝7)的溶液。

将上述两种溶液混合，得到SPI∶Gel比例分别为10∶0(比较用)，8∶2，6∶4，4∶6，2∶8，0∶10(比较用)的成膜液，所得成膜液用超声消泡数分钟后，用乙醇消泡，然后涂布，干燥后揭膜。大豆分离蛋白与明胶不同比例的可食性包装膜性能见表1。

表1SPI与Gel(10％蛋白质含量，SPI溶液的pH＝7)不同比例的可食性包装膜的性能

SPI∶Gel	抗拉强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)	溶胀率(％)(25℃水中3min)
					10∶0(比较例)8∶26∶44∶62∶80∶10(比较例)	21.8035.5540.7750.8254.6086.87	1.742.042.442.512.723.09	1381.081980.242052.422500.612661.273651.06	415.53621.65702.48752.22830.54972.47

由表1可以看出随着可食性包装膜中明胶量的增加，膜的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量、溶胀率逐渐增加。当SPI∶Gel为6∶4～2∶8时，所得到的可食性包装膜实际应用最佳，既能达到一定的机械强度，成本相对于明胶膜又比较低。

实施例2

按SPI∶Gel＝4∶6的比例将10％的SPI溶液(pH＝7)和10％的Gel溶液混合，得到成膜液，成膜液中甘油的添加量为0，0.1，0.2，0.3，0.4g甘油/g蛋白质，所得成膜液用超声消泡数分钟后，用乙醇消泡，然后涂布，干燥后揭膜。添加不同甘油的可食性包装膜的性能见表2。

由表2看出随着甘油量的增加，可食性包装膜的抗拉强度、弹性模量逐渐减小，断裂伸长率和可食膜的含水量逐渐增加。同时当SPI∶Gel＝4∶6(10％蛋白质含量)时，甘油的最佳添加量为0.1g甘油/g蛋白质。

表2SPI∶Gel＝4∶6(10％蛋白质含量，SPI溶液的pH＝7)时，不同甘油添加量的可食性包装膜的性能

  甘油量      抗拉强度     断裂伸长率    弹性模量   含水量(％)

  (g，w/w)    (MPa)        (％)          (MPa)      (干膜)

  0           50.82        2.51          2500.61    4.48

  0.1         34.08        3.28          1547.81    8.96

  0.2         22.01        7.66          896.04     10.11

  0.3         13.41        21.95         390.25     13.54

  0.4         7.63         47.96         53.27      17.11

实施例3

按SPI∶Gel＝4∶6的比例将10％的SPI溶液和10％的Gel溶液混合，得到成膜液，成膜液中甘油的添加量为0.1g甘油/g蛋白质，其中要用醋酸或碳酸钠、氢氧化钠调节大豆分离蛋白溶液的pH值为6(对比用)，7，8，8.5，9，10，然后和明胶溶液混和，混和后成膜液pH为5.87，6.48，7.02，7.28，7.50，9.33，成膜液用超声消泡数分钟后，用乙醇消泡，然后涂布，干燥后揭膜。SPI溶液的不同pH的可食性包装膜的性能见表3。

从表3可以看出随着大豆分离蛋白溶液pH的增加，可食性包装膜的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量先增后减，在pH为8.5时达到最大。SPI∶KG＝4∶6(10％蛋白质含量，0.1g甘油/g蛋白质)时，SPI溶液的pH最佳范围8～9。

表3SPI∶Gel＝4∶6(10％蛋白质含量，0.1g甘油/g蛋白质)时，SPI溶液的不同pH的可食性包装膜的性能

SPI溶液pH      抗拉强度(MPa)       断裂伸长率(％)  弹性模量(MPa)

6(对比)        27.65               2.41            1397.52

7              34.08               3.28            1547.81

8              46.88               3.35            2042.06

8.5            49.45               3.7             2121

9              47.9                4               2089.71

10             42.17               4.23            1769.88

实施例4

加热大豆分离蛋白溶液到50℃，60℃，70℃，80℃，90℃，并分别保持20分钟，然后与明胶溶液混合，按SPI∶Gel＝4∶6的比例将10％的SPI溶液和10％的Gel溶液混合，得到成膜液，其中成膜液中甘油的添加量为0.1g甘油/g蛋白质，用碳酸钠调节SPI溶液的pH＝8。所得成膜液用超声消泡数分钟后，用乙醇消泡，然后涂布，干燥后揭膜。SPI溶液经过热处理的可食性包装膜的性能见表4。

表4SPI∶Gel＝4∶6(10％蛋白质含量，0.1g甘油/g蛋白质，SPI溶液的pH＝8)时，SPI溶液经过热处理的可食性包装膜的性能

  SPI溶液           抗拉强度      断裂伸长率            弹性模量

  热处理温度(℃)    (MPa)         (％)                  (MPa)

  46(未热处理)      46.88         3.35                  2042.06

  50                53.18         3.42                  2337.5

  60                55.73         3.63                  2407.37

  70                56.36         3.68                  2436.27

  80                56.25         3.59                  2472.42

  90                59.44         3.63                  2601.07

由表4可以看出SPI溶液经过热处理后，可食性包装膜的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量均有所增加。SPI∶Gel＝4∶6(10％蛋白质含量，0.1g甘油/g蛋白质)时，SPI溶液的最佳热处理温度50～90℃。

实施例5

按SPI∶Gel＝4∶6的比例将10％的SPI溶液和10％的Gel溶液混合，得到成膜液，其中成膜液中甘油的添加量为0.1g甘油/g蛋白质，SPI溶液的pH＝7；成膜液中加入5mg明矾/g蛋白质，复合的可食性包装膜的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量的值分别从34.08MPa、3.28％、1547.81Mpa，变化到38.23MPa、3.10％、1658.90MPa。

Claims (10)

1.一种可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的可食性包装膜中包含大豆分离蛋白与明胶，其中大豆分离蛋白与明胶的质量比为9∶1～1∶9。

2.根据权利要求1所述的可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的大豆分离蛋白与明胶的质量比为6∶4～2∶8。

3.根据权利要求1或2所述的可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的可食性包装膜中进一步包含选自甘油、交联剂、碱性物质中的一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述的可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的可食性包装膜中甘油的添加量为0～0.4g甘油/g蛋白质，交联剂的加入量为0～40mg交联剂/g蛋白质，碱性物质的加入量为0～26mg碱性物质/g大豆分离蛋白。

5.根据权利要求3所述的可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的交联剂选自京尼平、转谷氨酰胺酶或明矾中的一种或一种以上的混合物；所述的碱性物质是碳酸钠、氢氧化钠或它们的混合物。

6.根据权利要求4所述的可食性薄膜包装膜，其特征是：所述的交联剂选自京尼平、转谷氨酰胺酶或明矾中的一种或一种以上的混合物；所述的碱性物质是碳酸钠、氢氧化钠或它们的混合物。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述的可食性薄膜包装膜的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

(1)明胶溶液的制备：

将明胶在室温下溶胀后，在水浴中溶解，得到明胶溶液；

(2)大豆分离蛋白溶液的制备：

将大豆分离蛋白溶解在水中，并高速搅拌搅匀，过滤溶液除去未溶解的小颗粒和气泡，得到pH＝7的大豆分离蛋白溶液；或

在溶解在水中的大豆分离蛋白溶液中加入调节大豆分离蛋白溶液pH值的碱性物质，使溶液的pH值为7～10，高速搅拌搅匀，过滤溶液除去未溶解的小颗粒和气泡，得到大豆分离蛋白溶液；

(3)将步骤(1)的明胶溶液和步骤(2)的大豆分离蛋白溶液搅拌混合均匀，得到成膜液；混合溶液中的大豆分离蛋白与明胶的质量比为9∶1～1∶9；或

将步骤(1)的明胶溶液和步骤(2)含有碱性物质的大豆分离蛋白溶液搅拌混合均匀，得到成膜液；混合溶液中的大豆分离蛋白与明胶的质量比为9∶1～1∶9，碱性物质的量为0～26mg碱性物质/g大豆分离蛋白；

(4)将步骤(3)得到的成膜液用超声消泡，再用乙醇消泡，然后将成膜液涂布在基底材料上，涂布温度为30～70℃，涂布层在空气中或真空干燥；涂层干燥后，将膜从基材上剥离开，即得到可食性包装膜。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的步骤(2)的大豆分离蛋白溶液被加热到50～90℃，对大豆分离蛋白溶液中的大豆分离蛋白进行热处理，再将此大豆分离蛋白溶液与步骤(1)的明胶溶液混合。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的步骤(3)成膜液中加入甘油、交联剂或它们的混合物；

所述的甘油的加入量为0～0.4g甘油/g蛋白质；

所述的交联剂的加入量为0～40mg交联剂/g蛋白质。

10.一种根据权利要求1～6任一项所述的可食性薄膜包装膜的用途，其特征是：所述的可食性包装膜用于制作各种食品的内包装材料、中成药的内包装。