一种可食性胶原蛋白肠衣及其制备方法与流程

技术领域：
本发明属于食品加工
技术领域：
，具体涉及一种可食性胶原蛋白肠衣及其制备方法。
背景技术：
：胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，约占体内蛋白质总量的25%~30%，约占体重的6%。胶原蛋白含有特殊的三螺旋结构而具有优良的成膜性，是制备可食性包装膜的理想材料。胶原蛋白肠衣可作为各类香肠制品的肠衣，具有口感好、透明度好，制作工艺简单等特点，很受用户欢迎。还可以用作食品保护层，具有抗氧化性，可保持肉食品的颜色鲜亮。壳聚糖对多种细菌、真菌具有广谱抗菌的功能，具有良好的生物兼容性，且具有良好的成膜性，并且来源广泛、成本较低。CN104140543A公开了一种利用天然产物提高可食膜机械强度的方法，步骤如下：(1)向成型干燥后的可食膜喷洒天然产物固化剂，然后风干至表面干燥；所述天然产物固化剂包括京尼平溶液和/或多酚溶液，其中京尼平溶液的浓度为0.1-1wt％，多酚溶液的浓度为0.2-0.5wt％；(2)将可食膜放入85-90℃、相对湿度95-100％的已安放紫外灯或臭氧发生器的熟化室中，熟化30-90分钟，取出，自然冷却后，即为成品，经过此种工艺加工，可食膜的机械强度得到提高。CN101955670A公开了一种食品包装膜，其是将0.5-6g明胶溶于0.5-10ml蒸馏水中，于25-60摄氏度下搅拌均匀；将0.05-0.4g壳聚糖溶解在10-40ml的0.5-4%醋酸溶液中，于20-30摄氏度下搅拌均匀；将配置好的明胶溶液和壳聚糖溶液按体积比1:9-6:4加入，于50-70摄氏度加热搅拌5-25min后，依次加入0.5-2.5g甘油和0.05-0.5g山梨醇，继续加热搅拌5-25min。将获得的溶液超声振荡15-60min后真空脱气0.5-2h，倒入模具中成膜，干燥后浸涂0.5-5%食用油溶液，烘干冷却后即得一种明胶-壳聚糖复合食品包装膜。CN104585289公开了一种胶原蛋白纤维与淀粉共混可食用肠衣膜，组成成分按重量百分比计如下：胶原蛋白纤维：35～50%，淀粉:23～30%，壳聚糖：2～5%，羧甲基纤维素钠（CMC）：2～5%，水：16～22%，甘油：2～5%，乙二醛：0.002%，使用变性淀粉生产的肠衣，与肉馅有更好的结合度，可满足香肠长时间的高温水煮，油炸，耐180℃以上高温，更适合做早餐肠，肠衣在耐水煮，耐高温油炸方面有改进。CN101955670B公开了一种明胶-壳聚糖复合食品包装膜及其制备方法，所述食品包装膜是将0.5-6g明胶溶于0.5-10ml蒸馏水中，于25-60摄氏度下搅拌均匀；将0.05-0.4g壳聚糖溶解在10-40ml的0.5-4%醋酸溶液中，于20-30摄氏度下搅拌均匀；将配置好的明胶溶液和壳聚糖溶液按体积比1:9-6:4加入，于50-70摄氏度加热搅拌5-25min后，依次加入0.5-2.5g甘油和0.05-0.5g山梨醇，继续加热搅拌5-25min。将获得的溶液超声振荡15-60min后真空脱气0.5-2h，倒入模具中成膜，干燥后浸涂0.5-5%食用油溶液，烘干冷却后即得一种明胶-壳聚糖复合食品包装膜。CN102907486A公开了一种抗菌的胶原蛋白肠衣，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：水分14-18%；壳聚糖30-33%；胶原40-45%；增塑剂6-10%；可食性纤维素1-3%；交联剂0.1-0.5%，其制备得到的胶原蛋白肠衣有较强的抑菌性、可以有效延长各类香肠的保质期，符合各类香肠的生产使用。然而，经研究和测试发现，在该专利文献公开的方法中，为了使克服壳聚糖导致的肠衣强度低、弹性差、不耐蒸煮的缺陷，使用了戊二醛交联剂。戊二醛交联剂在交联过程中会产生某些负面作用例如水溶性增加，在使用戊二醛交联剂时肠衣中33%的壳聚糖含量已经是其用量的上限，在该上限值实际上制得的肠衣已经很难满足很用应用要求。“壳聚糖-胶原蛋白复合膜的抑菌性的研究”，燕莉莉等，“亚运食品安全保障与广东食品产业创新发展”学术研讨会暨2009年广东省食品学会年会论文集，2009年，在胶原蛋白膜的制作过程中添加壳聚糖，以提高其抑茵性及抗拉强度，并研究了不同壳聚糖添加量及不同酶解程度的壳聚糖对复合膜的抑菌性和抗拉强度的影响作用，实验表明：当壳聚糖的浓度为2％，添加量为4mL，酶解时间为45分钟，胶原蛋白的浓度为10％时，胶原蛋白复合膜的抑菌性和强度最好。然而，在上述文献和其它现有技术中，均无法兼顾到肠衣成本和所需性能，例如，壳聚糖的加入量必须限制在比较低的范围内，在提高壳聚糖含量的情况下无法获得满足所需性能的肠衣产品，从而导致肠衣的开发受到很大局限。因此需要一种能够兼顾肠衣成本和性能的方法，具体而言需要一种具有高壳聚糖含量的肠衣，同时使制备的肠衣还能够满足多种用途性能要求，以及需要上述肠衣的制备方法。技术实现要素：为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明人经过深入研究，充分考察了壳聚糖与胶原蛋白以及其它组分的相互作用机理和方式，提供了一种具有高的壳聚糖含量同时又具有良好性能指标的肠衣及其制备方法。为此，本发明提供了以下技术方案。在本发明的一方面，提供了一种可食性胶原蛋白肠衣，其特征在于，该可食性胶原蛋白肠衣包含以重量计的下面组分：水分10-20%，壳聚糖50-60%，胶原蛋白30-35%，增塑剂1-5%，交联剂0.1-0.5%，和乳化剂0.1-0.3%。优选地，所述可食性胶原蛋白肠衣包含以重量计的下面组分：水分10-15%，壳聚糖52-58%，胶原31-33%，增塑剂2-4%，交联剂0.2-0.4%，乳化剂0.2-0.3%。就本发明而言，所述交联剂优选为肉桂酰胺，更优选反式肉桂酰胺。本发明人发现，肉桂酰胺作为交联剂，与戊二醛相比可以有效降低肠衣膜的水溶性并同时提高机械强度。通过红外光谱研究，在1634.2cm-1处观测到了吸收峰，该峰归属于亚胺的C=N振动，这表明膜中通过肉桂酰胺中的羰基与壳聚糖中的氨基的相互反应形成了席夫碱，这种化学结构特别有利于提高膜的强度和韧性，同时可降低肠衣的水溶性。同时，本发明人经研究，发现普通壳聚糖在肠衣制备中具有很大的性能局限性。在本发明中，所述壳聚糖优选为改性壳聚糖。本发明人发现，壳聚糖只能溶于部分酸性溶液，同时壳聚糖分子中含有大量亲水基团，这些在包含壳聚糖的肠衣制备及应用方面会产生很多不利影响，各种常规化学改性又会给肠衣带来新的成分，这些成分的选择由于食品应用的严格要求而受到很大限制。另外，交联剂特别是戊二醛的使用会使包含壳聚糖的肠衣膜的一些性能更为劣化。因此，本发明在另一方面从机械活化入手，对壳聚糖进行改性。进一步地，本发明人对现有的机械活化法进行了改进，使活化得到的改性壳聚糖更适合胶原蛋白肠衣的制备。本发明的改性壳聚糖优选通过如下方法进行改性：将壳聚糖置于带有控温套筒的研磨设备中进行研磨，研磨温度为60-65℃，研磨时间为1-5h，优选2-3h，研磨介质为横截面呈三叶草形状的氧化锆柱体。所述氧化锆优选为钇稳定氧化锆。更优选地，所氧化锆柱体为实心圆柱体，具有圆柱体高度和圆柱体半径。所述实心圆柱体具有沿圆柱体高度延伸的三个空隙空间而形成三个叶。各个叶具有由叶半径限定的圆弧形拐角，圆柱体半径与叶半径之比等于或小于约6。更优选地，氧化锆柱体用通槽构造出对称的叶片截面为圆弧形的三叶草状，在横截面中，叶间通槽由通槽弧线与相邻两个圆弧形叶角的弧线相向外切相交构成，形成曲线弧形通槽截面；叶片外端由一段外弧线与两个叶角弧线相向内切相交构成，形成三叶草的叶片状截面；外部弧面、叶角弧面和通槽弧面相切连接，构成外侧表面圆滑过渡的异柱形。本发明人发现，通过采用上述特定形状的横截面呈三叶草形状的氧化锆柱体作为研磨介质，比普通研磨介质例如研磨球具有更强的冲击、剪切效果，其磨碎效果比研磨球提高约1倍，能够使壳聚糖颗粒破裂，壳聚糖结构充分解离，更为重要的是，同时由于三叶草状的设计，与叶片式研磨介质相比，能够避免壳聚糖分子链（高分子糖苷键主键）的过度断裂，所述形状的研磨介质的设计还能够避免一般的异形研磨介质之间的相互卡死。在一个优选实施方案中，所述可食性胶原蛋白肠衣还包含1-5%重量的成膜剂。更优选地，所述成膜剂为面筋蛋白，进一步优选小麦面筋蛋白。面筋蛋白具有良好的成膜性，口感比较好，获取容易并且来源丰富、价格低廉。在肠衣中掺入面筋蛋白在降低成本的同时，还可以丰富肠衣的口味，例如可以使肠衣口感更细腻。进一步优选地，所述面筋蛋白为强筋面筋蛋白。特别优选地，所述面筋蛋白为改性面筋蛋白，其通过下面方法改性制得：在搅拌条件下，将小麦面筋蛋白分批加入到0.05mol/L磷酸缓冲液（pH值为约8.0）配制成3-6%重量的谷朊悬浮液，加入以小麦面筋蛋白重量计5-10%葡萄糖或葡聚糖，搅拌30-90min充分混合均匀，将样品冷冻干燥，冻干后的样品在40-60℃，60-80%的相对湿度下（饱和KBr维持所述相对湿度进行美拉德反应，在20min-120min接枝反应下，得到不同接枝度的糖基化小麦面筋蛋白样品。通过所述改性，可以掩蔽面筋蛋白上赖氨酸残基上ε-NH2，提高其持水性和持油性，研究发现，提高面筋蛋白的持水性和持油性对于改善肠衣产品的硬度、粘度和口感有积极作用。就本发明而言，增塑剂优选为甘油。就本发明而言，乳化剂优选为食品用乳化剂，更优选吐温系列乳化剂，最优选吐温80、88乳化剂。在本发明的另一方面，提供了一种制备上述可食性胶原蛋白肠衣的方法，该方法包括以下步骤：（1）将壳聚糖溶解在冰乙酸浓度为0.5-2.0%重量的冰乙酸水溶液中，充分搅拌，壳聚糖溶液的浓度为1.0-3.0%重量，再加入所需量的增塑剂（优选甘油）和乳化剂（优选吐温88），制得壳聚糖溶液；（2）用0.1-1.0mol/L的乙酸溶解的提取自动物皮料的胶原蛋白，然后蒸发浓缩至胶原蛋白浓度为5.0-10.0%重量，制得胶原蛋白溶液；（3）将步骤（1）制得的壳聚糖溶液和步骤（2）制得胶原蛋白溶液以使得壳聚糖和胶原蛋白溶液满足所需产品组分含量的比例进行均匀混合，然后加入交联剂，再充分均化；（4）将步骤（3）的溶液加热搅拌，同时加入增塑剂，除去气泡，然后采用流延法成膜，将膜置于盛有饱和硝酸镁溶液的干燥器中，在常温下保持相对湿度48%-52%，干燥10-48小时候即得可食性胶原蛋白肠衣。任选地或优选地，其中在步骤（3）中加入面筋蛋白。优选地，所述动物皮料选自猪皮、牛皮、羊皮和鱼皮中的任意一种或多种。在本发明中，特别地，通过使用肉桂酰胺作为交联剂，克服了较高含量壳聚糖所导致的肠衣的一些缺陷，在降低肠衣成本的同时还能够获得较好的肠衣强度。改性壳聚糖的使用，进一步提高了肠衣的性能。附图说明图1是根据本发明制备的可食性胶原蛋白肠衣膜在10eV下测得（SEI模式）的表面SEM显微图；图2是根据本发明的氧化锆研磨介质柱体的横截面示意图，其中r为圆柱体半径，mLr为叶半径。具体实施方案下面结合以下实施例和对比例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1按照下述方法制备可食性胶原蛋白肠衣的方法，该方法包括以下步骤：（1）将壳聚糖（得自浙江金壳药业有限公司）溶解在冰乙酸浓度为0.5%重量的冰乙酸水溶液中，充分搅拌，壳聚糖溶液的浓度为1.5%重量，再加入所需量的食用甘油和吐温88，制得壳聚糖溶液；（2）用0.2mol/L的乙酸提取自鮰鱼皮的胶原蛋白（得自广西梧州神冠集团），然后蒸发浓缩至浓度为5.0%重量，制得胶原蛋白溶液；（3）将步骤（1）制得的改性壳聚糖溶液和步骤（2）制得胶原蛋白溶液以使得壳聚糖和胶原蛋白溶液满足所需含量的比例进行均匀混合，然后加入反式肉桂酰胺，再充分均化；（4）将步骤（3）的溶液加热搅拌，除去气泡，然后采用流延法在圆盘中成膜，将膜置于成有饱和硝酸镁溶液的干燥器中，在常温下保持相对湿度52%，16小时候即得可食性胶原蛋白肠衣，制得的肠衣包含以重量计的下面组分：水分10.0%，壳聚糖53.0%，胶原蛋白34.4%，增塑剂2.1%，交联剂0.4%，和乳化剂0.1%。实施例1按照与实施例1相同的操作，区别在于使用的壳聚糖为机械化改性壳聚糖，其采用根据本发明的研磨介质，其如图1所示，其中圆柱体半径r=1.2cm，叶半径mLr=0.2cm，柱体长度为2.5cm。对比例1按照与实施例1相同的操作，不同之处在于反式肉桂酰胺替换为戊二醛。通过对膜的性能进行检测发现，获得下表1所示性能。表1：膜性能测试[0001]项目[0002]菌落指数[0003]抗张强度[0004]断裂伸长率[0005]100℃烧烤[0006]实施例1[0007]9[0008]16.0N[0009]35%[0010]无破裂、熔化[0011]实施例2[0012]9[0013]17.1N[0014]37%[0015]无破裂、熔化[0016]对比例1[0017]12[0018]15.2N[0019]34%[0020]无破裂、熔化菌类指数采用自然接种环境的微生物、室温培养2天，采用平板计数法。用取样机在3个不同位置取5×50mm规格的待测样，用定重式测厚仪测定试样的厚度，在拉力机上测出被测样断裂时所受的力和长度，通过标准公式计算抗张强度和断裂伸长率。由上述实施例和对比例明显可知，根据本发明的肠衣由于使用了较高含量的壳聚糖，因此其抗菌性能更佳，同时在使用较高含量的壳聚糖的情况下，其抗张强度和断裂伸长率也优于或稍优于现有技术的肠衣。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。当前第1页1 2 3