專利名稱：一種可食性多糖-蛋白復合包裝膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品、藥品包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種可食性多糖-蛋白復合包 裝膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，對于調(diào)料、速溶飲品的內(nèi)包裝，商業(yè)上大量使用的是合成塑料，雖然這些塑 料有良好的阻隔性和加工性，但是也存在以下問題(1)大部分塑料不易降解或降解周期 長造成白色污染；(2)塑料加工中的添加劑遷移到食品中，影響食品安全；(3)塑料制造是 以石油為基礎(chǔ)，加劇了目前的石油引起的能源危機。鑒于以上問題，人們急切需要開發(fā)一種 更環(huán)保、更安全的包裝材料。因此用易降解的可食性包裝膜代替部分合成塑料包裝膜逐漸 成為研究的熱點?？墒秤媚?Edible Films)是一種利用可以食用的材料(如多糖、蛋白 質(zhì)、脂肪等)，經(jīng)混合、加熱、涂布、烘干等步驟，通過不同分子間相互作用而形成具有多孔網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的具有可食、保鮮、易降解等功能的包裝薄膜。通過對現(xiàn)有技術(shù)資料的檢索發(fā)現(xiàn)，在 中國專利[CN101096236A]公開了一種可食用的方便面輔料包裝袋的制備方法，其特征是 以普魯蘭多糖為成膜劑，海藻酸鈉和/或羧 甲基纖維素鈉為輔助成膜劑，配成水溶液，經(jīng)制 膜，熱封制袋，灌裝，滅菌而制得。但是膜的斷裂伸長率較低，導致膜的柔韌性較差。在中國 專利[CN1743379A]公開了一種由大豆分離蛋白和明膠制備得到的可食性包裝膜及其制備 方法和用途，制備的可食性包裝膜主要含有大豆蛋白、明膠以及甘油、交聯(lián)劑、堿性物質(zhì)等。 該膜充分利用了明膠和大豆分離蛋白的優(yōu)點，使膜具有一定機械強度又比較廉價，但是專 利數(shù)據(jù)顯示膜的最大斷裂伸長率不超過5%。在中國專利[CN1288024A]公開了一種明膠或 甲基纖維素可食包裝膜的制備方法，其突出特點是在賦予甲基纖維素可食性包裝膜熱封性 時，是在制備好的一層可食包裝膜上再涂布一層均勻的明膠。但是經(jīng)過顯微鏡觀察膜的表 面，明膠容易形成膠粒，影響膜的強度和阻隔性。綜上可見，當前可食性膜研究開發(fā)中普遍存在以下幾個問題(1)機械強度不足； (2)阻隔性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能溶于水、機械性能、阻氧性 好的可食性多糖_蛋白復合包裝膜及其制備方法。本發(fā)明可食性多糖_蛋白復合包裝膜包含下列組份其配方比例按重量份數(shù)計海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 1份、疏水劑0. 1 0. 5 份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；所述疏水劑為蔗糖酯、硬脂酸、軟脂酸、軟脂酸、品秀單甘脂、橄欖油中的一種或幾 種混合物。本發(fā)明一種可食性多糖-蛋白復合包裝膜的制備方法，采用以下工藝步驟其配 方比例按重量份數(shù)計
(1)、原料稱取海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 0. 75份、疏水劑0. 1 0. 5份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；(2)、第一混合溶液的制備將海藻酸鈉1 3份和羧甲基纖維素鈉1 2份在溫度為80-120°C的干燥箱中 干燥至恒重，然后轉(zhuǎn)移到攪拌機中干法混合后加入去離子水40份，在40-70°C的水浴中溶 解(海藻酸鈉羧甲基纖維素鈉的重量比除實施例1為1 1外，其余實施的該配比均為 3 1)，配制成第一混合溶液；攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/min;(3)、第二混合溶液的制備將明膠0. 5 0. 75份加入去離子水10份中，在室溫下溶脹28 32分鐘，配制成 明膠溶液，然后進行乳化，乳化時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，乳化后加入第一混合溶液并混 勻，即制得第二混合溶液；(4)、總混合溶液的制備(a)疏水劑溶液的制備將疏水劑0. 1 0. 5份，加入去離子水10份中，疏水劑 溶解于去離子水中，經(jīng)高速剪切乳化后過濾制得疏水劑溶液，乳化時間4min，轉(zhuǎn)速IOOOOr/ min，用濾紙常壓過濾制得疏水劑溶液；(b)阻氧劑乳清蛋白溶液的制備將乳清蛋白0. 1 0.5份加入75-90°C的去離子 水10份中溶解30min，制得乳清蛋白溶液；(c)增塑劑甘油溶液的制備將甘油1 3份加入去離子水10份中，使甘油溶解 混勻在去離子水中制得增塑劑甘油溶液；將配制成的疏水劑溶液、阻氧劑乳清蛋白溶液、增塑劑甘油溶液加入第二混合溶 液中，充分攪拌1-5小時，即制得總混合溶液；(5)、微波交聯(lián)將上述制得的總混合溶液進行微波交聯(lián)處理；所述微波交聯(lián)處理功率為 200-400W，微波交聯(lián)處理時間為l-3min ；(6)、涂布成膜將微波交聯(lián)處理好的溶液在壓力為0. 1-0. 4Mpa，溫度為25_60°C的條件下真空脫 泡后，倒在干燥潔凈的玻璃板上，用涂布輥涂布成膜，然后置于溫度為50-100°C的真空干燥 箱中干燥3-6小時，即可得到可食性多糖-蛋白質(zhì)復合膜。所述步驟(6)中的玻璃板上預先快速涂布動植物油做脫模劑(動物油如豬油，植 物油如花生油，油的溫度是常溫)；所述可食性多糖_蛋白復合包裝膜的厚度70um。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是本發(fā)明制的可食用多糖-蛋白質(zhì)復合膜能 克服單膜機械性能不足的缺點，以乳清蛋白代替常用的阻氧劑，給可食膜附加了營養(yǎng)性，并 且膜在水中可溶解，方便消費者使用的同時又降低了廢棄物污染，疏水劑的加入提高了膜 的阻水蒸氣性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美觀。根據(jù)測試結(jié)果表明1本可食用多糖_蛋白質(zhì)復合膜外觀為無色透明薄膜；2明膠的加入形成的膠粒貫穿與海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)當中，提高可食用多糖-蛋白質(zhì)復合膜的抗拉強度與斷裂伸長率的同時，使膜具有優(yōu)異的機械性能和柔韌性。該可食用多糖-蛋白復合膜的表面光滑均勻，不存在任何的裂隙和小孔， 其截面有蜂窩狀均勻結(jié)構(gòu)，規(guī)整和密集，沒有明顯的相分離現(xiàn)象；其掃描電鏡圖見附圖1、 附圖2。在20(T400nm范圍內(nèi)對該可食用多糖-蛋白復合膜的紫外光吸收進行測試，發(fā)現(xiàn)該 膜在215nm處出現(xiàn)最大吸收峰，在203nm處和235nm處出現(xiàn)肩峰(見附圖3示)。說明該可 食用多糖_蛋白復合膜是一種新型防紫外的可食性包裝膜材料。
3測試表明該可食用多糖-蛋白復合膜的抗張強度和斷裂伸長率分別在 55MPa-80MPa 和 32% -50%之間。4試驗表明少量疏水劑的加入明顯的改善了膜的阻隔性能(見附圖4示)；添加 乳清蛋白能降低膜的透氧性(見附圖5示)


圖1為本發(fā)明可食用多糖-蛋白復合包裝膜的表面掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明可食用多糖_蛋白復合包裝膜的截面掃描電鏡圖。圖3為單一膜和多元共混膜的紫外吸收曲線圖。圖4為本發(fā)明采用不同疏水劑時膜的水蒸氣透過率示意圖。圖5為本發(fā)明采用不同乳清蛋白添加量時膜的氧氣透過率示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明中，攪拌操作采用 上海標本模型廠制造的JB200-S數(shù)字顯示轉(zhuǎn)速電動攪拌機；均質(zhì)乳化操作采用上海標本 模型廠制造的FJ-200高速分散均質(zhì)機；反應(yīng)溫度通過江蘇省金壇市榮華儀器制造有限 公司制造的YJ501超級恒溫水浴鍋控制；微波交聯(lián)操作采用南京杰全微波設(shè)備有限公司 制造的N幾07-3型實驗專用微波爐；包裝膜性能測試采用慶聲科技股份有限公司制造的 THS-A0C-100AS恒溫恒濕試驗機；涂布成膜操作采用上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司制造 的AFA-II自動涂膜器；紫外吸收測定采用尤尼柯(上海)儀器有限公司UV-2800(A)型紫 外可見光分光光度計。實施例1本發(fā)明一種可食性多糖_蛋白復合包裝膜的制備方法，采用以下工藝步驟(1)分別將3克海藻酸鈉和3克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的干燥箱中 干燥至恒重后分別稱取1. 875克海藻酸鈉、1. 875克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 75克明膠、 0. 3克蔗糖酯、0. 1克乳清蛋白和2. 25克甘油；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉(zhuǎn)移到攪拌機中干法混合后加入40毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻，攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/ min，制得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質(zhì)機均質(zhì)乳化3分鐘，均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，然后緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶于10毫升50°C的去離子水中，用高速均質(zhì)機均質(zhì)3分鐘， 均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后，將其加入上述第二混合溶液中； (5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 并經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將稱取的甘油中加入去離子水10毫升，充分攪拌60分鐘左右后，將其加入上 述第二混合溶液中；(7)將上述添加了明膠、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分攪拌1-5小 時，即制得總混合溶液；(8)將上述制得的總混合溶液在微波功率200W的條件下微波交聯(lián)1分鐘后，再將 交聯(lián)完畢的總混合溶液在壓力為0. IMpa、溫度為30°C的條件下真空脫泡，脫泡后的溶液用 涂布輥涂布在干燥潔凈的玻璃板上(先將玻璃板上預先快速涂布動植物油做脫模劑動物 油如豬油，植物油如花生油，油的溫度是常溫)，置于50°C的真空干燥箱中干燥8小時，制得 多糖_蛋白復合包裝膜，所述可食性多糖_蛋白復合包裝膜的厚度70um。試驗測試其抗張 強度在20 5IMPa、斷裂伸長率在24 50%，溶解時間在125 210s之間。因此，上述制得的可食膜具有較好的機械性能和水溶性。實施例2本發(fā)明一種可食性多糖_蛋白復合包裝膜的制備方法，采用以下工藝步驟(1)分別將5克海藻酸鈉和2克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的干燥箱中干 燥至恒重后分別稱取3克海藻酸鈉、1克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 5克明膠、0. 5克蔗糖 酯、0.3克乳清蛋白和3克甘油；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉(zhuǎn)移到攪拌機中干法混合后加入40毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻，攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/ min，制得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質(zhì)機均質(zhì)乳化3分鐘，均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，然后緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶于10毫升50°C的去離子水中，用高速均質(zhì)機均質(zhì)3分鐘， 均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后，將其加入上述第二混合溶 液中；(5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 并經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將稱取的甘油中加入去離子水10毫升，充分攪拌60分鐘左右后，將其加入上 述第二混合溶液中；(7)將上述添加了明膠、蔗糖酯、乳清蛋白和甘油的第二混合溶液充分攪拌1-5小 時，即制得總混合溶液；(8)將上述制得的總混合溶液在微波功率300W的條件下微波交聯(lián)2分鐘后，再將 交聯(lián)完畢的總混合溶液在壓力為0. 2Mpa、溫度為40°C的條件下真空脫泡，脫泡后的溶液用 涂布輥涂布在干燥潔凈的玻璃板上，置于60°C的真空干燥箱中干燥8小時，制得多糖-蛋白 復合包裝膜。值得注意的是合適的微波處理時間對于改善膜的機械性能至關(guān)主要，經(jīng)過微波交聯(lián)處理的包裝膜可以用于一些對機械性能要求較高的商品。實施例3 本發(fā)明一種可食性多糖_蛋白復合包裝膜的制備方法，采用以下工藝步驟(1)分別將5克海藻酸鈉和2克羧甲基纖維素鈉在溫度為80-120°C的干燥箱中干 燥至恒重后分別稱取3克海藻酸鈉、1克羧甲基纖維素鈉；再稱取0. 5克明膠、0. 1克蔗糖 酯、0.5克乳清蛋白；(2)將稱取的海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉轉(zhuǎn)移到攪拌機中干法混合后加入50毫 升的去離子水，在40-70°C的水浴中溶解，充分攪拌混合液使其均勻攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/ min，制得第一混合溶液；(3)將稱取的明膠加入10毫升去離子水中，室溫下溶脹30分鐘左右，再用高速均 質(zhì)機均質(zhì)乳化3分鐘，均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，然后緩慢加入到所述第一混合溶液 中，攪拌30分鐘左右，攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/min，得到第二混合溶液；(4)將稱取的蔗糖酯溶于10毫升50°C的去離子水中，用高速均質(zhì)機均質(zhì)3分鐘， 均質(zhì)時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后，將其加入上述第二混合溶 液中；(5)將稱取的乳清蛋白在10毫升90°C的去離子水中溶解變性30分鐘，充分攪拌 并經(jīng)過濾(用濾紙常壓過濾)后將溶液加入到上述第二混合溶液中；(6)將上述添加了明膠、蔗糖酯和乳清蛋白的第二混合溶液充分攪拌1-5小時，即 制得總混合溶液；(7)將上述制得的總混合溶液在微波功率400W的條件下微波交聯(lián)3分鐘后，再將 交聯(lián)完畢的總混合溶液在壓力為0. 4Mpa、溫度為45°C的條件下真空脫泡，脫泡后的溶液用 涂布輥涂布在干燥潔凈的玻璃板上，置于70°C的真空干燥箱中干燥8小時，制得多糖-蛋白 復合包裝膜。本發(fā)明將主要成膜物質(zhì)復合方法和微波處理相結(jié)合，采用海藻酸鈉、羧甲基纖維 素鈉、明膠為主要成膜物質(zhì)，充分利用了多糖和蛋白質(zhì)的優(yōu)點海藻酸鈉有良好的成膜性， 成膜比較光亮，揭膜容易；羧甲基纖維素鈉所成的膜的機械強度好，添加明膠并對成膜液進 行均質(zhì)乳化處理以增加膜的阻隔性和表面平整性。同時采用微波對成膜液處理，提高了膜 的抗拉強度和斷裂伸長率，減少了增塑劑用量過多所帶來的負面效應(yīng)。這種綜合性能好的可食性包裝膜可以作為食品內(nèi)包裝或塑料、紙張等包材的內(nèi)涂 層，如沖調(diào)飲品的內(nèi)包裝、糖果紙的內(nèi)涂層等，給消費者提供方便性的同時又減少了包裝廢 棄物，也為食品的包裝提供了一種新的、安全有效的包裝形式。
權(quán)利要求
一種可食性多糖-蛋白復合包裝膜，其特征是包含下列組份其配方比例按重量份數(shù)計海藻酸鈉1～3份、羧甲基纖維素鈉1～2份、明膠0.5～1份、疏水劑0.1～0.5份、阻氧劑乳清蛋白0.1～0.5份、增塑劑甘油1～3份、去離子水80份；其以海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、明膠為主要成膜材料，以疏水劑、阻氧劑乳清蛋白、增塑劑甘油為輔助成分，配制成總混合溶液，經(jīng)微波交聯(lián)和涂布成膜制得。
2.一種可食性多糖-蛋白復合包裝膜的制備方法，其特征是采用以下工藝步驟其配 方比例按重量份數(shù)計(1)、原料稱取海藻酸鈉1 3份、羧甲基纖維素鈉1 2份、明膠0. 5 0. 75份、疏水劑0. 1 0. 5 份、阻氧劑乳清蛋白0. 1 0. 5份、增塑劑甘油1 3份、去離子水80份；(2)、第一混合溶液的制備將海藻酸鈉1 3份和羧甲基纖維素鈉1 2份在溫度為80-120°C的干燥箱中干燥至 恒重，然后轉(zhuǎn)移到攪拌機中干法混合后加入去離子水40份，在40-70°C的水浴中溶解，配制 成第一混合溶液；攪拌轉(zhuǎn)速190 210r/min ；(3)、第二混合溶液的制備將明膠0. 5 0. 75份加入去離子水10份中，在室溫下溶脹28 32分鐘，配制成明膠 溶液，然后進行乳化，乳化時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，乳化后加入第一混合溶液并混勻， 即制得第二混合溶液；(4)、總混合溶液的制備(a)、疏水劑溶液的制備將疏水劑0.1 0.5份，加入去離子水10份中，疏水劑溶解于 去離子水中，經(jīng)高速剪切乳化后過濾制得疏水劑溶液，乳化時間4min，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min，用 濾紙常壓過濾制得疏水劑溶液；(b)、阻氧劑乳清蛋白溶液的制備將乳清蛋白0.1 0.5份加入75-90°C的去離子水 10份中溶解30min，制得乳清蛋白溶液；(c)、增塑劑甘油溶液的制備將甘油1 3份加入去離子水10份中，使甘油溶解混勻 在去離子水中制得增塑劑甘油溶液；將配制成的疏水劑溶液、阻氧劑乳清蛋白溶液、增塑劑甘油溶液加入第二混合溶液中， 充分攪拌1-5小時，即制得總混合溶液；(5)、微波交聯(lián)將上述制得的總混合溶液進行微波交聯(lián)處理；所述微波交聯(lián)處理功率為200-400W，微 波交聯(lián)處理時間為l-3min ；(6)涂布成膜將微波交聯(lián)處理好的溶液在壓力為0. 1-0. 4Mpa，溫度為25-60°C的條件下真空脫泡 后，倒在干燥潔凈的玻璃板上，用涂布輥涂布成膜，然后置于溫度為50-100°C的真空干燥箱 中干燥3-6小時，即可得到可食性多糖-蛋白質(zhì)復合膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可食性多糖_蛋白復合包裝膜的制備方法，其特征在于所述 可食性多糖_蛋白復合包裝膜的厚度70um。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可食性多糖_蛋白復合包裝膜的制備方法，其特征在于所述疏水劑為蔗糖酯、硬脂酸、軟脂酸、軟脂酸、品秀單甘脂、橄欖油中的一種或幾種混合物 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可食性多糖-蛋白復合包裝膜及其制備方法，其以海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、明膠為主要成膜材料，以疏水劑、阻氧劑乳清蛋白、增塑劑甘油為輔助成分，配制成總混合溶液，經(jīng)微波交聯(lián)和涂布成膜制得可食性多糖-蛋白復合包裝膜。本發(fā)明克服單膜機械性能不足的缺點，以乳清蛋白代替常用的阻氧劑，附加了營養(yǎng)性，并且膜在水中溶解，方便消費者使用的同時降低了廢棄物污染，疏水劑的加入提高了可食性包裝膜的阻水蒸氣性能又增加了膜的光亮性，使膜更加美觀。
文檔編號C08L89/00GK101811596SQ200910183338
公開日2010年8月25日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者盧立新, 李慧, 王利強 申請人:江南大學