CN105199401B - 一种可食用抗菌补钙包装膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种可食用抗菌补钙包装膜,包括明胶、乳酸钙、甘油、大蒜精油、水。本发明有益效果为:本发明所述可食用抗菌补钙包装膜可生物降解,拉伸强度高,透水性好,色泽均匀,可以有效抑制食品腐败菌的生长,并补充钙元素,无任何毒副作用,解决了现有食品包装膜的污染环境,容易导致所包装食物染菌腐败等问题。

Description

一种可食用抗菌补钙包装膜及其制备方法
技术领域
本发明属于食品加工技术领域,特别是一种可食用抗菌补钙包装膜及其制备方法。
背景技术
可再生资源中的可生物降解和生物相容性物质的利用正在强烈影响着全球经济和环境的未来发展。近年来,石油消耗从根本上限制了基于石油的塑料包装材料的发展。因此,新的包装材料开发策略致力于合成高分子聚合物复合膜,如多糖,蛋白质,和脂类等,以减少非可再生资源的消耗和温室气体的排放。明胶为来自动物皮肤、骨、肌膜、肌魅等***中的胶原部分降解而成的一种多肽和蛋白质,具有良好的持水性,成膜性和乳化特性,已广泛应用于食品、化妆品和制药工业。因此,明胶是一种理想的成膜材料,无色无味,无挥发性、透明坚硬的非晶体物质,可溶于热水,不溶于冷水,但可以缓慢吸水膨胀软化,明胶可吸收相当于重量5-10倍的水。可与壳聚糖,乳清蛋白,大豆蛋白,纳米材料和矿物质等结合形成有功能的复合膜。
钙是人体必需的元素之一,它是组成人体骨骼、牙齿、脏器、血液和肌肉组织的重要组成成分。钙离子参与人体的许多生理功能,如神经兴奋性,肌肉收缩,心脏活动等。它是阻止生存环境中有害生物和微生物的一道物理屏障,同时也与气体和营养物质的运输有关。我国第三次营养调查结果显示,我国不同年龄和不同职业人群的钙摄入量普遍低下,平均每人每天钙摄入量低于400mg,不足营养学会推荐量的50%。儿童和青少年缺钙的现象更为严重,70%~80%人群的钙摄入量不足推荐量的50%,完全达到推荐量者只占人群的3%~4%。因此在常见食品中添加钙是十分有必要,并且有效解决钙缺乏的一个有效手段。乳酸钙作为一种含钙化合物,具有钙含量高、吸收率高、溶解度大、安全性高、价格较低等优点,已被广泛用作钙补充剂,并已用于复合可食膜的开发和利用。
食品的腐败变质实质上是食品中蛋白质、碳水化合物、脂肪等被微生物代谢分解作用,或自身的组织酶引起的某些生物化学的变化过程。食品腐败变质不仅降低食品的营养价值,使人产生厌恶感,而且还可产生各种有毒有害物质,引起食用者发生急性中毒或产生慢性毒害。食品的腐败变质是各类食品中普遍存在的实际问题,因此,必须研究和掌握食品腐败变质的规律,有针对性地制定控制措施以防止食品发生腐败变质。食品腐败变质的原因,有以下三个方面:(1)微生物作用;(2)酶作用;(3)非酶作用,其中最主要是受微生物的作用。食品腐败微生物能够引起食品发生化学或物理性质变化,从而使食品失去原有的营养价值、组织性状及色、香、味,成为不符合食品卫生要求的微生物。由于食品性质、来源和加工处理不同,引起食品腐败的微生物也各有差异通常细菌、霉菌、酵母都能引起食品腐败。常见的食品腐败菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureas),沙门氏菌(Salmonella),大肠杆菌(Escherichia coli)等。
抗菌剂(anti-bacterial agents)能够在一定时间内,使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。抗菌剂是具有抑菌和杀菌性能的物质或产品。抗菌剂一般分为无机抗菌剂,有机抗菌剂和天然抗菌剂。常见的无机抗菌剂有银、铜、锌等金属离子,有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,常用于聚乙烯类食品包装膜中,起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。然而,无机和有机抗菌剂,尤其是抗生素,均具有一定的毒副作用,无法作为食品抗菌添加剂。
发明内容
本发明为了更好的克服现有的技术缺陷,解决现有的技术问题。提供一种可生物降解、可食用、抗菌、补钙食品包装膜及其制备方法,该膜的基质采用动物胶原蛋白,低碳环保,加入天然抗菌植物精油,能够有效抑制常见食品腐败菌,并补充食物中的钙元素,其采用的具体技术方案如下:
一种可食用抗菌补钙包装膜及其制备方法,其制备方法包括如下步骤:
(1)配制成膜液:配制重量/体积比分别为2%-8%与0.5%-5%的明胶-甘油水溶液,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀20-30min;另配制重量/体积比分别为0.1%-5%与1%~3%的乳酸钙-大蒜精油水溶液,将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中,制得成膜液;
(2)均质:对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为45℃~50℃,均质压力为10~25MPa,匀质时间为10-15min;
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液进行超声波脱气,温度为45℃~50℃,频率为40kHz,超声波脱气10~20min;
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于干燥箱中,40℃干燥6~8小时;
(5)揭膜:将步骤(4)中干燥好的膜取下,即成。
步骤(1)所述明胶-甘油水溶液与乳酸钙-大蒜精油水溶液的体积比为1:1。
步骤(1)所述乳酸钙-大蒜精油水溶液在加入乳酸钙与大蒜精油之后需要进行超声溶解。
步骤(1)所述各物质溶解使用去离子水。
步骤(2)所述均质过程采用均质机进行。
步骤(3)所述超声脱气过程采用超声波清洗机进行。
步骤(4)所述干燥箱为鼓风干燥箱。
以上述方法制备的可食用抗菌补钙包装膜,包括明胶、乳酸钙、甘油、大蒜精油、水。
所述可食用抗菌补钙包装膜厚度为0.080mm~0.110mm,拉伸强度为5.75~21.88Mpa,透水性为30.12%~38.93%。
本发明所述一种可食用抗菌补钙包装膜,以明胶(动物胶原蛋白)为基质制成,所述明胶中添加了抗菌成分大蒜精油,和钙补充剂乳酸钙。明胶是一种无脂肪的高蛋白,且不含胆固醇的一种天然营养型的食品增稠剂。明胶亦是一种强有力的保护胶体,乳化力强,进入胃后能抑制牛奶、豆浆等蛋白质因胃酸作用而引起的凝聚作用,从而有利于食物消化。乳酸钙的分子式为CH3CHOHCOO2Ca·5H2O,白色颗粒或粉末,具有溶解度高、溶解速度快、生物利用率高、口感好,广泛应用于乳制品、饮料、食品保健品等领域。
天然抗菌剂主要来自天然植物的提取,如植物精油、甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等,使用简便,安全无毒无副作用。大蒜的生物活性成分是蒜精油(益蒜素),仅占大蒜成分的0.2%左右。蒜精油含有140多种极其珍贵的天然物质,其成分总体可分为两大类,一类是挥发性成分(又称大蒜油),包括40多种硫醚化合物;一类是非挥发性成分,包括100多种酯类、微量元素、矿物质以及各种氨基酸等。正是这些复杂而又优异的成分赋予大蒜精油软胶囊出色的功能。大蒜精油是多组分混合物,由大蒜辣素(C6H10OS2)、大蒜新素(C6H10O2S)及多种烯丙基和甲基组成的硫醚化合物组成:(CH2=CHCH2)2S、(CH2CHCH2)2S2、(CH2=CHCH2)2S3、(CH3)2S、(CH3CH2)2S2、(CH3)2S3、CH2=CHCH2SCH3、CH3CH2CH2S2CH3、CH2=CHCH2S3CH3,还含有柠檬醛(Citral)、牛龙牛儿醇(Geraniol)、芳樟醇(Linalool)、а-水芹烯(Phellan-drene)、丙醛、戊醛等。其中主要成分有6种,均属烯丙基硫醚类物质,为烯丙基甲基硫醚、二烯丙基硫醚、烯丙基甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、烯丙基甲基三硫醚、二烯丙基三硫醚,二烯丙基三硫醚是大蒜精油具有生理活性的主要成分。
近代医学家、生物学家、医药学家,通过大量的科学试验及临床医学试验证实大蒜精油有八大功效:
1、抑菌、杀菌、杀病毒作用。大蒜对多种致病菌如葡萄球菌、链球菌、脑膜炎菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、百日咳杆菌等细菌及感冒病毒有抑制和杀灭作用。
2、降血脂、抗凝、预防动脉硬化、预防和治疗心脑血管疾病。大蒜中的烷基二硫化物、蒜氨酸和蒜辣素可以降低血液中的胆固醇、甘油三脂及低密度脂蛋白的含量,从而使血脂趋于正常。
3、降血糖,降低糖尿病的发作。此作用是通过增强葡萄糖代谢中酶的活性,改善糖代谢并影响脂肪的代谢。
4、保护肝脏,抑制肿瘤作用。通过抑制脂质过氧化物对细胞膜结构的损伤而达到保护肝脏的作用。蒜精油有阻断或抑制化学致癌物诱发肿瘤的作用,抑制动物移植性肿瘤细胞。
5、清除自由基,提高机体免疫力,抗衰老、增强体力。蒜精油能增强吞噬细胞的能力,抗氧化,增强SOD的作用,可清除自由基,增强免疫力。
6、降脂减肥功能,通过溶解脂肪颗粒,促进脂肪的分解,达到降脂减肥的作用。
7、治疗阳痿,有研究显示大蒜确实有治疗阳痿的作用。
8、改善糖代谢,研究证实,生食大蒜有提高正常人葡萄糖耐量的作用,同时还可促进胰岛素的分泌及增加组织细胞对葡萄糖的利用程度,从而降低血糖水平。
由于明胶与甘油溶解度较大,溶解速度快;而乳酸钙与大蒜精油溶解度小,溶解速度慢,因此将明胶与甘油、乳酸钙与大蒜精油分别配置明胶-甘油水溶液、乳酸钙-大蒜精油水溶液,再进行混合,可以有效的保证成膜基质明胶的均一性,使有成分均匀的混合在本发明所述包装膜内。
乳酸钙分子存在于成膜液中将以带正电荷的钙离子和带负电荷的乳酸根离子的形式存在,因此能够增加与大蒜精油中的活性物质的静电引力,从而大大促进大蒜精油在成膜液中的溶解。大蒜精油的抑菌效果,依赖于其成分中的活性物质透过细菌细胞膜,进入细菌细胞内而发挥作用。当复合膜进入食用者体内后,复合膜分解产生的钙离子具有破坏细胞膜形成钙通道的作用,促进了大蒜精油活性物质通过钙通道进入细胞发挥杀菌作用,因此乳酸钙能够有效增强大蒜精油的抑菌作用。
甘油,即丙三醇,是无色味甜澄明黏稠液体。适用于水溶液的分析、溶剂、气量计及水压机缓震液、软化剂、抗生素发酵用营养剂、干燥剂、润滑剂、制药工业、化妆品配制、有机合成、塑化剂。可与水以任何比例溶解,低浓度丙三醇溶液可做润滑油对皮肤进行滋润。甘油在成膜液中,可与明胶分子结合,起到塑化剂的作用,增加所形成膜的硬度。
本发明有益效果为:本发明所述可食用抗菌补钙包装膜可生物降解,拉伸强度高,透水性好,色泽均匀,可以有效抑制食品腐败菌的生长,并补充钙元素,无任何毒副作用,解决了现有食品包装膜的污染环境,容易导致所包装食物染菌腐败等问题。
附图说明
图1为本发明所述一种可食用抗菌补钙包装膜使用效果图
附图说明:1、空白实验曲线,2、对比例实验曲线,3、实施例1实验曲线,4、实施例2实验曲线,5、实施例3实验曲线
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面对本发明的具体实施方式作进一步说明,但不限定本发明的保护范围。
实施例1:
制备可食用抗菌补钙包装膜:
(1)配制成膜液:称取0.5000g明胶和0.2000g甘油,溶于10ml去离子水中,,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀25min。另称取0.0500g乳酸钙和0.1000g大蒜精油,加入10ml去离子水配成乳酸钙-大蒜精油水溶液,以1:1的比例将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中。
(2)均质:使用均质机对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为47℃,均质压力为20MPa,匀质时间为13min。
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液置于超声波清洗机中,温度为47℃,频率为40kHz,超声波脱气15min.
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于鼓风干燥箱中,40℃干燥7小时。
(5)揭膜:利用小刀等工具将步骤(4)中干燥好的膜小心取下。
通过以上步骤及物质配比获得本发明所述可食用抗菌补钙包装膜。
实施例2:
制备可食用抗菌补钙包装膜:
(1)配制成膜液:称取0.2000g明胶和0.0500g甘油,溶于10ml去离子水中,,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀20min。另称取0.0100g乳酸钙和0.2000g大蒜精油,加入10ml去离子水配成乳酸钙-大蒜精油水溶液,以1:1的比例将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中。
(2)均质:使用均质机对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为45℃,均质压力为10MPa,匀质时间为10min。
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液置于超声波清洗机中,温度为45℃,频率为40kHz,超声波脱气10min.
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于鼓风干燥箱中,40℃干燥6小时。
(5)揭膜:利用小刀等工具将步骤(4)中干燥好的膜小心取下。
通过以上步骤及物质配比获得本发明所述可食用抗菌补钙包装膜。
实施例3:
制备可食用抗菌补钙包装膜:
(1)配制成膜液:称取0.8000g明胶和0.5000g甘油,溶于10ml去离子水中,,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀30min。另称取0.5000g乳酸钙和0.3000g大蒜精油,加入10ml去离子水配成乳酸钙-大蒜精油水溶液,以1:1的比例将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中。
(2)均质:使用均质机对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为50℃,均质压力为25MPa,匀质时间为15min。
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液置于超声波清洗机中,温度为50℃,频率为40kHz,超声波脱气20min.
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于鼓风干燥箱中,40℃干燥8小时。
(5)揭膜:利用小刀等工具将步骤(4)中干燥好的膜小心取下。
通过以上步骤及物质配比获得本发明所述可食用抗菌补钙包装膜。
对比例:
制备对比例包装膜:
(1)配制成膜液:称取0.5000g明胶和0.2000g甘油,溶于10ml去离子水中,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀。另称取0.0500g乳酸钙,加入10ml去离子水配成溶液,以1:1的比例将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中。
(2)均质:使用均质机对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为47℃,均质压力为20MPa,匀质时间为13min。
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液置于超声波清洗机中,温度为47℃,频率为40kHz,超声波脱气15min.
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于鼓风干燥箱中,40℃干燥7小时。
(5)揭膜:利用小刀等工具将步骤(4)中干燥好的膜小心取下。
通过以上步骤及物质配比获得不含有大蒜精油成分的包装膜对比例。
通过对上述实施例1、实施例2、实施例3、对比例进行相应的测试说明本发明在物理性能、抗菌性能均有优异的表现。
测试项目包括:
(1)可食用抗菌补钙包装膜物理性能测试。
根据GB13022-1991,采用质构仪测定复合膜的拉伸性能。
根据GB1037-70,采用拟杯子法测定器水蒸气偷过系数。
采用全自动测色色差计进行复合膜色泽评价
实施例和对比例的物理性能如表1所示:
表1 实施例和对比例的物理性能对照表
经测试本发明实施例各性能优于对比例。
(2)可食用抗菌补钙包装膜抗菌性测试
准备直径为25mm的膜样品
常见食品腐败菌:枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureas),沙门氏菌(Salmonella),大肠杆菌(Escherichia coli)来自天津科技大学为生物菌种保藏管理中心,经LB培养基培养至对数生长期。将上述膜样品和对照膜(直径均为25±5mm)放入培养皿中,37℃培养24小时,观察和记录抑菌圈大小。不同浓度大蒜精油膜和对比例的抑菌效果如表2所示:
表2 实施例和对比例的抑菌效果对比表
膜样品 抑菌圈直径大小(mm)
对比例 25
实施例1 26.3
实施例2 27.5
实施例3 29.8
从数值对比可知各实施例抑菌效果均优于对比例抑菌效果。
(3)可食用抗菌补钙包装膜包装冷鲜肉的应用测试
按照GB/T 5009.44-2003,采用半微量蒸馏法,对来自超市的新鲜猪肉(4℃下储藏)进行保鲜试验。称取10.0g研磨均匀的肉样,置于100ml无氨的蒸馏水中浸抽30min,不断振摇,过滤后制成10%的样品浸抽液,加入2%的硼酸溶液和5-6滴混合指示剂后,使用吸收容器其浸抽液2ml于蒸馏器的反应室中,加入1%的氢氧化钠溶液5ml,通入蒸汽并蒸馏5min,用0.01mol/L的盐酸标准液滴定至终点(呈紫蓝色)。使用此种方法分别测定储藏后第1、3、6、9天的未包装、对比例包装(不含大蒜精油的复合膜)、不同浓度梯度大蒜精油复合膜实施例包装的肉样挥发性盐基氨含量的变化。按下式进行计算:
式中:V1:样品溶液消耗0.01mol/L的HCl标准溶液mL数;V2:空白溶液消耗0.01mol/L的HCl标准溶液mL数;W:样品的重量(g);14位1.0mol/L的HCl标准溶液相当于氨的mg数。
图1为添加不同浓度大蒜精油的明胶-乳酸钙复合膜包装的猪肉在冷藏过程中挥发性盐基氮的含量变化情况。其中空白试验曲线1是未包装本发明所述的包装膜的猪肉在自然冷藏状态下挥发性盐基氮含量变化曲线。
由图1可知,不同包装状态的猪肉在冷藏过程中,随着时间的延长,其挥发性盐基氮的含量都逐渐升高。其中未包装的猪肉样品的挥发性盐基氮的含量增加最显著,随着复合膜中酒醪含量的增加,其挥发性盐基氮的含量增加幅度逐渐缩小。该结果表明本发明所述添加大蒜精油的明胶-乳酸钙复合膜可以延缓肉类的腐败,具有很好的保鲜,延长所包装产品货架期的功能。
本发明所述的包装膜已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变产品构成、工艺参数等环节来实现相应的其它目的,其相关改变都没有脱离本发明的内容,所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的,都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,是通过如下步骤制得的:
(1)配制成膜液:配制重量/体积比分别为2%-8%与0.5%-5%的明胶-甘油水溶液,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀20-30min;另配制重量/体积比分别为0.1%-5%与1%~3%的乳酸钙-大蒜精油水溶液,将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中,制得成膜液;
(2)均质:对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为45℃~50℃,均质压力为10~25MPa,匀质时间为10-15min;
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液进行超声波脱气,温度为45℃~50℃,频率为40kHz,超声波脱气10~20min;
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于干燥箱中,40℃干燥6~8小时;
(5)揭膜:将步骤(4)中干燥好的膜取下,即成。
2.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(1)所述明胶-甘油水溶液与乳酸钙-大蒜精油水溶液的体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(1)所述乳酸钙-大蒜精油水溶液在加入乳酸钙与大蒜精油之后需要进行超声溶解。
4.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(1)所述各物质溶解使用去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(2)所述均质过程采用均质机进行。
6.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(3)所述超声脱气过程采用超声波清洗机进行。
7.根据权利要求1所述的一种可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,步骤(4)所述干燥箱为鼓风干燥箱。
8.根据权利要求1所述的可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,所述可食用抗菌补钙包装膜厚度为0.080mm~0.110mm,拉伸强度为5.75~21.88Mpa,透水性为30.12%~38.93%。
9.权利要求1所述的可食用抗菌补钙包装膜的制备方法,其特征在于,制备步骤为:
(1)配制成膜液:配制重量/体积比分别为2%-8%与0.5%-5%的明胶-甘油水溶液,搅拌均匀,置于45℃水浴中,静置溶胀20-30min;另配制重量/体积比分别为0.1%-5%与1%~3%的乳酸钙-大蒜精油水溶液,将其加入溶解好的明胶-甘油水溶液中,制得成膜液;
(2)均质:对步骤(1)的成膜液进行均质,均质温度为45℃~50℃,均质压力为10~25MPa,匀质时间为10-15min;
(3)超生脱气:将步骤(2)均质后的成膜液进行超声波脱气,温度为45℃~50℃,频率为40kHz,超声波脱气10~20min;
(4)铺膜:将步骤(3)中超声脱气后的成膜液,倒在平面模板上流延成膜,并将其置于干燥箱中,40℃干燥6~8小时;
(5)揭膜:将步骤(4)中干燥好的膜取下,即成。
10.根据权利要求5所述的可食用抗菌补钙包装膜,其特征在于,所述可食用抗菌补钙包装膜厚度为0.080mm~0.110mm,拉伸强度为5.75~21.88Mpa,透水性为30.12%~38.93%。
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