一种可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法，其以海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶为主要成膜材料，以疏水剂、阻氧剂乳清蛋白、增塑剂甘油为辅助成分，配制成总混合溶液，经微波交联和涂布成膜制得可食性多糖-蛋白复合包装膜。本发明克服单膜机械性能不足的缺点，以乳清蛋白代替常用的阻氧剂，附加了营养性，并且膜在水中溶解，方便消费者使用的同时降低了废弃物污染，疏水剂的加入提高了可食性包装膜的阻水蒸气性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美观。

权利要求

1.一种可食性多糖-蛋白复合包装膜，其特征是包含下列组份：其配方比例按重量份数计：海藻酸钠1～3份、羧甲基纤维素钠1～2份、明胶0.5～1份、疏水剂0.1～0.5份、阻氧剂乳清蛋白0.1～0.5份、增塑剂甘油1～3份、去离子水80份；

其以海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶为主要成膜材料，以疏水剂、阻氧剂乳清蛋白、增塑剂甘油为辅助成分，配制成总混合溶液，经微波交联和涂布成膜制得。

2.一种可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，其特征是采用以下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：(1)、原料称取：

海藻酸钠1～3份、羧甲基纤维素钠1～2份、明胶0.5～0.75份、疏水剂0.1～0.5份、阻氧剂乳清蛋白0.1～0.5份、增塑剂甘油1～3份、去离子水80份；

(2)、第一混合溶液的制备：

将海藻酸钠1～3份和羧甲基纤维素钠1～2份在温度为80-120℃的干燥箱中干燥至恒重，然后转移到搅拌机中干法混合后加入去离子水40份，在40-70℃的水浴中溶解，配制成第一混合溶液；搅拌转速190～210r/min；

(3)、第二混合溶液的制备：

将明胶0.5～0.75份加入去离子水10份中，在室温下溶胀28～32分钟，配制成明胶溶液，然后用高速均质机均质乳化，乳化时间4min，高速均质机转速10000r/min，乳化后加入第一混合溶液并混匀，即制得第二混合溶液；

(4)、总混合溶液的制备：

(a)、疏水剂溶液的制备：将疏水剂0.1～0.5份，加入去离子水10份中，疏水剂溶解于去离子水中，用高速均质机均质乳化，乳化时间4min，高速均质机转速10000r/min，用滤纸常压过滤制得疏水剂溶液；

(b)、阻氧剂乳清蛋白溶液的制备：将阻氧剂乳清蛋白0.1～0.5份加入75-90℃的去离子水10份中溶解30min，制得阻氧剂乳清蛋白溶液；

(c)、增塑剂甘油溶液的制备：将增塑剂甘油1～3份加入去离子水10份中，使增塑剂甘油溶解混匀在去离子水中制得增塑剂甘油溶液；

将配制成的疏水剂溶液、阻氧剂乳清蛋白溶液、增塑剂甘油溶液加入第二混合溶液中，充分搅拌1-5小时，即制得总混合溶液；

(5)、微波交联：

将上述制得的总混合溶液进行微波交联处理；所述微波交联处理功率为200-400W，微波交联处理时间为1-3min；

(6)涂布成膜：

将微波交联处理好的溶液在压力为0.1-0.4Mpa，温度为25-60℃的条件下真空脱泡后，倒在干燥洁净的玻璃板上，用涂布辊涂布成膜，然后置于温度为50-100℃的真空干燥箱中干燥3-6小时，即可得到可食性多糖-蛋白质复合膜。

3.根据权利要求2所述的可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，其特征在于所述可食性多糖-蛋白复合包装膜的厚度70um。

4.根据权利要求2所述的可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，其特征在于所述疏水剂为蔗糖酯、硬脂酸、软脂酸、软脂酸、品秀单甘脂、橄榄油中的一种或几种混合物。

说明书

一种可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于食品、药品包装技术领域，具体是涉及一种可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前，对于调料、速溶饮品的内包装，商业上大量使用的是合成塑料，虽然这些塑料有良好的阻隔性和加工性，但是也存在以下问题：(1)大部分塑料不易降解或降解周期长造成白色污染；(2)塑料加工中的添加剂迁移到食品中，影响食品安全；(3)塑料制造是以石油为基础，加剧了目前的石油引起的能源危机。鉴于以上问题，人们急切需要开发一种更环保、更安全的包装材料。因此用易降解的可食性包装膜代替部分合成塑料包装膜逐渐成为研究的热点。可食用膜(Edible Films)是一种利用可以食用的材料(如多糖、蛋白质、脂肪等)，经混合、加热、涂布、烘干等步骤，通过不同分子间相互作用而形成具有多孔网络结构的具有可食、保鲜、易降解等功能的包装薄膜。通过对现有技术资料的检索发现，在中国专利[CN101096236A]公开了一种可食用的方便面辅料包装袋的制备方法，其特征是以普鲁兰多糖为成膜剂，海藻酸钠和/或羧甲基纤维素钠为辅助成膜剂，配成水溶液，经制膜，热封制袋，灌装，灭菌而制得。但是膜的断裂伸长率较低，导致膜的柔韧性较差。在中国专利[CN1743379A]公开了一种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，制备的可食性包装膜主要含有大豆蛋白、明胶以及甘油、交联剂、碱性物质等。该膜充分利用了明胶和大豆分离蛋白的优点，使膜具有一定机械强度又比较廉价，但是专利数据显示膜的最大断裂伸长率不超过5％。在中国专利[CN1288024A]公开了一种明胶或甲基纤维素可食包装膜的制备方法，其突出特点是在赋予甲基纤维素可食性包装膜热封性时，是在制备好的一层可食包装膜上再涂布一层均匀的明胶。但是经过显微镜观察膜的表面，明胶容易形成胶粒，影响膜的强度和阻隔性。

[0003] 综上可见，当前可食性膜研究开发中普遍存在以下几个问题：(1)机械强度不足；(2)阻隔性较差。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能溶于水、机械性能、阻氧性好的可食性多糖-蛋白复合包装膜及其制备方法。

[0005] 本发明可食性多糖-蛋白复合包装膜包含下列组份：其配方比例按重量份数计：

[0006] 海藻酸钠1～3份、羧甲基纤维素钠1～2份、明胶0.5～1份、疏水剂0.1～0.5份、阻氧剂乳清蛋白0.1～0.5份、增塑剂甘油1～3份、去离子水80份；

[0007] 所述疏水剂为蔗糖酯、硬脂酸、软脂酸、软脂酸、品秀单甘脂、橄榄油中的一种或几种混合物。

[0008] 本发明一种可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，采用以下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：

[0009] (1)、原料称取：

[0010] 海藻酸钠1～3份、羧甲基纤维素钠1～2份、明胶0.5～0.75份、疏水剂0.1～0.5份、阻氧剂乳清蛋白0.1～0.5份、增塑剂甘油1～3份、去离子水80份；

[0011] (2)、第一混合溶液的制备：

[0012] 将海藻酸钠1～3份和羧甲基纤维素钠1～2份在温度为80-120℃的干燥箱中干燥至恒重，然后转移到搅拌机中干法混合后加入去离子水40份，在40-70℃的水浴中溶解(海藻酸钠∶羧甲基纤维素钠的重量比除实施例1为1∶1外，其余实施的该配比均为3∶1)，配制成第一混合溶液；搅拌转速190～210r/min；

[0013] (3)、第二混合溶液的制备：

[0014] 将明胶0.5～0.75份加入去离子水10份中，在室温下溶胀28～32分钟，配制成明胶溶液，然后进行乳化，乳化时间4min，转速10000r/min，乳化后加入第一混合溶液并混匀，即制得第二混合溶液；

[0015] (4)、总混合溶液的制备：

[0016] (a)疏水剂溶液的制备：将疏水剂0.1～0.5份，加入去离子水10份中，疏水剂溶解于去离子水中，经高速剪切乳化后过滤制得疏水剂溶液，乳化时间4min，转速10000r/min，用滤纸常压过滤制得疏水剂溶液；

[0017] (b)阻氧剂乳清蛋白溶液的制备：将乳清蛋白0.1～0.5份加入75-90℃的去离子水10份中溶解30min，制得乳清蛋白溶液；

[0018] (c)增塑剂甘油溶液的制备：将甘油1～3份加入去离子水10份中，使甘油溶解混匀在去离子水中制得增塑剂甘油溶液；

[0019] 将配制成的疏水剂溶液、阻氧剂乳清蛋白溶液、增塑剂甘油溶液加入第二混合溶液中，充分搅拌1-5小时，即制得总混合溶液；

[0020] (5)、微波交联：

[0021] 将上述制得的总混合溶液进行微波交联处理；所述微波交联处理功率为200-400W，微波交联处理时间为1-3min；

[0022] (6)、涂布成膜：

[0023] 将微波交联处理好的溶液在压力为0.1-0.4Mpa，温度为25-60℃的条件下真空脱泡后，倒在干燥洁净的玻璃板上，用涂布辊涂布成膜，然后置于温度为50-100℃的真空干燥箱中干燥3-6小时，即可得到可食性多糖-蛋白质复合膜。

[0024] 所述步骤(6)中的玻璃板上预先快速涂布动植物油做脱模剂(动物油如猪油，植物油如花生油，油的温度是常温)；所述可食性多糖-蛋白复合包装膜的厚度70um。

[0025] 本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明制的可食用多糖-蛋白质复合膜能克服单膜机械性能不足的缺点，以乳清蛋白代替常用的阻氧剂，给可食膜附加了营养性，并且膜在水中可溶解，方便消费者使用的同时又降低了废弃物污染，疏水剂的加入提高了膜的阻水蒸气性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美观。

[0026] 根据测试结果表明：

[0027] 1本可食用多糖-蛋白质复合膜外观为无色透明薄膜；

[0028] 2明胶的加入形成的胶粒贯穿与海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的三维网状结构当中，提高可食用多糖-蛋白质复合膜的抗拉强度与断裂伸长率的同时，使膜具有优异的机械性能和柔韧性。该可食用多糖-蛋白复合膜的表面光滑均匀，不存在任何的裂隙和小孔，其截面有蜂窝状均匀结构，规整和密集，没有明显的相分离现象；其扫描电镜图见附图1、附图2。在200~400nm范围内对该可食用多糖-蛋白复合膜的紫外光吸收进行测试，发现该膜在215nm处出现最大吸收峰，在203nm处和235nm处出现肩峰(见附图3示)。说明该可食用多糖-蛋白复合膜是一种新型防紫外的可食性包装膜材料。

[0029] 3测试表明该可食用多糖-蛋白复合膜的抗张强度和断裂伸长率分别在55MPa-80MPa和32％-50％之间。

[0030] 4试验表明：少量疏水剂的加入明显的改善了膜的阻隔性能(见附图4示)；添加乳清蛋白能降低膜的透氧性(见附图5示)

附图说明

[0031] 图1为本发明可食用多糖-蛋白复合包装膜的表面扫描电镜图。

[0032] 图2为本发明可食用多糖-蛋白复合包装膜的截面扫描电镜图。

[0033] 图3为单一膜和多元共混膜的紫外吸收曲线图。

[0034] 图4为本发明采用不同疏水剂时膜的水蒸气透过率示意图。

[0035] 图5为本发明采用不同乳清蛋白添加量时膜的氧气透过率示意图。

具体实施方式

[0036] 下面结合具体附图和实施例对本发明做进一步说明。本发明中，搅拌操作采用上海标本模型厂制造的JB200-S数字显示转速电动搅拌机；均质乳化操作采用上海标本模型厂制造的FJ-200高速分散均质机；反应温度通过江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司制造的YJ501超级恒温水浴锅控制；微波交联操作采用南京杰全微波设备有限公司制造的NJL07-3型实验专用微波炉；包装膜性能测试采用庆声科技股份有限公司制造的THS-AOC-100AS恒温恒湿试验机；涂布成膜操作采用上海现代环境工程技术有限公司制造的AFA-II自动涂膜器；紫外吸收测定采用尤尼柯(上海)仪器有限公司UV-2800(A)型紫外可见光分光光度计。

[0037] 实施例1

[0038] 本发明一种可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，采用以下工艺步骤：

[0039] (1)分别将3克海藻酸钠和3克羧甲基纤维素钠在温度为80-120℃的干燥箱中干燥至恒重后分别称取1.875克海藻酸钠、1.875克羧甲基纤维素钠；再称取0.75克明胶、0.3克蔗糖酯、0.1克乳清蛋白和2.25克甘油；

[0040] (2)将称取的海藻酸钠和羧甲基纤维素钠转移到搅拌机中干法混合后加入40毫升的去离子水，在40-70℃的水浴中溶解，充分搅拌混合液使其均匀，搅拌转速190～210r/min，制得第一混合溶液；

[0041] (3)将称取的明胶加入10毫升去离子水中，室温下溶胀30分钟左右，再用高速均质机均质乳化3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，然后缓慢加入到所述第一混合溶液中，搅拌30分钟左右，搅拌转速190～210r/min，得到第二混合溶液；

[0042] (4)将称取的蔗糖酯溶于10毫升50℃的去离子水中，用高速均质机均质3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，经过滤(用滤纸常压过滤)后，将其加入上述第二混合溶液中；

[0043] (5)将称取的乳清蛋白在10毫升90℃的去离子水中溶解变性30分钟，充分搅拌并经过滤(用滤纸常压过滤)后将溶液加入到上述第二混合溶液中；

[0044] (6)将称取的甘油中加入去离子水10毫升，充分搅拌60分钟左右后，将其加入上述第二混合溶液中；

[0045] (7)将上述添加了明胶、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分搅拌1-5小时，即制得总混合溶液；

[0046] (8)将上述制得的总混合溶液在微波功率200W的条件下微波交联1分钟后，再将交联完毕的总混合溶液在压力为0.1Mpa、温度为30℃的条件下真空脱泡，脱泡后的溶液用涂布辊涂布在干燥洁净的玻璃板上(先将玻璃板上预先快速涂布动植物油做脱模剂：动物油如猪油，植物油如花生油，油的温度是常温)，置于50℃的真空干燥箱中干燥8小时，制得多糖-蛋白复合包装膜，所述可食性多糖-蛋白复合包装膜的厚度70um。试验测试其抗张强度在20～51MPa、断裂伸长率在24～50％，溶解时间在125～210s之间。

[0047] 因此，上述制得的可食膜具有较好的机械性能和水溶性。

[0048] 实施例2

[0049] 本发明一种可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，采用以下工艺步骤：

[0050] (1)分别将5克海藻酸钠和2克羧甲基纤维素钠在温度为80-120℃的干燥箱中干燥至恒重后分别称取3克海藻酸钠、1克羧甲基纤维素钠；再称取0.5克明胶、0.5克蔗糖酯、0.3克乳清蛋白和3克甘油；

[0051] (2)将称取的海藻酸钠和羧甲基纤维素钠转移到搅拌机中干法混合后加入40毫升的去离子水，在40-70℃的水浴中溶解，充分搅拌混合液使其均匀，搅拌转速190～210r/min，制得第一混合溶液；

[0052] (3)将称取的明胶加入10毫升去离子水中，室温下溶胀30分钟左右，再用高速均质机均质乳化3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，然后缓慢加入到所述第一混合溶液中，搅拌30分钟左右，搅拌转速190～210r/min，得到第二混合溶液；

[0053] (4)将称取的蔗糖酯溶于10毫升50℃的去离子水中，用高速均质机均质3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，经过滤(用滤纸常压过滤)后，将其加入上述第二混合溶液中；

[0054] (5)将称取的乳清蛋白在10毫升90℃的去离子水中溶解变性30分钟，充分搅拌并经过滤(用滤纸常压过滤)后将溶液加入到上述第二混合溶液中；

[0055] (6)将称取的甘油中加入去离子水10毫升，充分搅拌60分钟左右后，将其加入上述第二混合溶液中；

[0056] (7)将上述添加了明胶、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分搅拌1-5小时，即制得总混合溶液；

[0057] (8)将上述制得的总混合溶液在微波功率300W的条件下微波交联2分钟后，再将交联完毕的总混合溶液在压力为0.2Mpa、温度为40℃的条件下真空脱泡，脱泡后的溶液用涂布辊涂布在干燥洁净的玻璃板上，置于60℃的真空干燥箱中干燥8小时，制得多糖-蛋白复合包装膜。

[0058] 值得注意的是合适的微波处理时间对于改善膜的机械性能至关主要，经过微波交联处理的包装膜可以用于一些对机械性能要求较高的商品。

[0059] 实施例3

[0060] 本发明一种可食性多糖-蛋白复合包装膜的制备方法，采用以下工艺步骤：

[0061] (1)分别将5克海藻酸钠和2克羧甲基纤维素钠在温度为80-120℃的干燥箱中干燥至恒重后分别称取3克海藻酸钠、1克羧甲基纤维素钠；再称取0.5克明胶、0.1克蔗糖酯、0.5克乳清蛋白；

[0062] (2)将称取的海藻酸钠和羧甲基纤维素钠转移到搅拌机中干法混合后加入50毫升的去离子水，在40-70℃的水浴中溶解，充分搅拌混合液使其均匀搅拌转速190～210r/min，制得第一混合溶液；

[0063] (3)将称取的明胶加入10毫升去离子水中，室温下溶胀30分钟左右，再用高速均质机均质乳化3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，然后缓慢加入到所述第一混合溶液中，搅拌30分钟左右，搅拌转速190～210r/min，得到第二混合溶液；

[0064] (4)将称取的蔗糖酯溶于10毫升50℃的去离子水中，用高速均质机均质3分钟，均质时间4min，转速10000r/min，经过滤(用滤纸常压过滤)后，将其加入上述第二混合溶液中；

[0065] (5)将称取的乳清蛋白在10毫升90℃的去离子水中溶解变性30分钟，充分搅拌并经过滤(用滤纸常压过滤)后将溶液加入到上述第二混合溶液中；

[0066] (6)将上述添加了明胶、蔗糖酯和乳清蛋白的第二混合溶液充分搅拌1-5小时，即制得总混合溶液；

[0067] (7)将上述制得的总混合溶液在微波功率400W的条件下微波交联3分钟后，再将交联完毕的总混合溶液在压力为0.4Mpa、温度为45℃的条件下真空脱泡，脱泡后的溶液用涂布辊涂布在干燥洁净的玻璃板上，置于70℃的真空干燥箱中干燥8小时，制得多糖-蛋白复合包装膜。

[0068] 本发明将主要成膜物质复合方法和微波处理相结合，采用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶为主要成膜物质，充分利用了多糖和蛋白质的优点：海藻酸钠有良好的成膜性，成膜比较光亮，揭膜容易；羧甲基纤维素钠所成的膜的机械强度好，添加明胶并对成膜液进行均质乳化处理以增加膜的阻隔性和表面平整性。同时采用微波对成膜液处理，提高了膜的抗拉强度和断裂伸长率，减少了增塑剂用量过多所带来的负面效应。

[0069] 这种综合性能好的可食性包装膜可以作为食品内包装或塑料、纸张等包材的内涂层，如冲调饮品的内包装、糖果纸的内涂层等，给消费者提供方便性的同时又减少了包装废弃物，也为食品的包装提供了一种新的、安全有效的包装形式。