本发明涉及一种鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜及其制备方法，尤其涉及一种制备机械性能良好、抗菌抗氧化性能优异的鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的方法及应用，属于食品、药品包装技术领域。
背景技术：
蛋白质具有成膜性好、生物相容性佳的优点，但存在机械强度不足、耐水性低、热封性差以及抗氧化性、抑菌性弱等问题，难以适应食品包装材料多功能性的需求，因此需要辅以其它成膜原料，以改善膜的物理-机械性能和抗菌保鲜特性。鱼鳞胶原蛋白作为一种蛋白质，具有独特的分子结构和巨大的分子间交联潜力，成膜性好，可生物降解，含人体多种必需氨基酸，营养价值高，在食品中的用量不受限制，因而用鱼鳞胶原蛋白作可食膜较有优势，但其依旧存在机械强度不足、耐水性低、热封性差以及抗氧化性、抑菌性弱等问题，需要对其性质进行改良，才可适应食品包装材料多功能性的需求。仙草胶是一种能赋予膜材料新功能特性的物质，不仅具有抑菌和抗氧化功能，更为重要的是能够促进胶原蛋白形成凝胶以及与淀粉等物质形成具有独特机械性能的复合可食膜。
将仙草胶与鱼鳞胶原蛋白作为基材，并添加辅助物构建的新型膜材料，不仅可以改善单一鱼鳞胶原蛋白膜的物理-机械性能，而且能提高蛋白膜的抗氧化、抗菌性能。芦笋粉和蔓越莓粉中均含有多糖类化合物、酚类化合物、可溶性膳食纤维等物质，不仅能提高膜的机械性能，而且具有抗氧化作用。甘油属于亲水性物质，与蛋白共混时，容易进入蛋白分子中，与蛋白分子结合形成氢键，改善了包装膜机械性能和表面性能。羧甲基纤维素钠具有许多特殊性质，如增稠、粘结、成膜、持水、乳化，且本身无毒、无嗅、不易发酵、热稳定性好等特点，可以改善鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的成膜性能和热稳定性能。
技术实现要素：
本发明的目的是解决塑料作为包装材料在使用过程中污染较大且不能降解的问题，以及同时为改善鱼鳞废弃和仙草用途少、附加值低的现状做出贡献。提供了一种鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的制备方法，制备得到的鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜具有抗菌性、抗氧化性、生物可降解性并且具有较好的机械性能。
本发明的技术方案，一种鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜，按重量份数计配方比例如下：4-10份罗非鱼鱼鳞蛋白，6-20份仙草胶，0.4-2份芦笋粉，0.4-2份蔓越莓粉，1.2-2.4份甘油，0.2-1份羧甲基纤维素钠和200-500份去离子水。
进一步的，所述红鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的厚度为0.056-0.074mm。
进一步的，其从罗非鱼鱼鳞中提取胶原蛋白，仙草根、茎、叶中提取制备的仙草胶、芦笋粉和蔓越莓粉为基料，加入羧甲基纤维素钠和甘油制成。
进一步的，按重量份数计步骤如下：
（1）罗非鱼鱼鳞蛋白粉的提取：
①鱼鳞预处理：将罗非鱼干鱼鳞进行清洗、脱灰；
②提胶：脱灰处理后的鱼鳞清洗干净并干燥后，将鱼鳞和水按质量体积比为1:8-14浸泡，水浴加热至60-75℃后，保温3-4.5h，去除鱼鳞残渣，得到鱼鳞胶原蛋白原液；
③离心过滤：将鱼鳞胶原蛋白原液离心过滤得到上清液，用微孔滤膜过滤杂质，微孔滤膜的孔径为16-25μm；
④脱色脱味：离心过滤的鱼鳞胶原蛋白溶液经过分别装有强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂并且串联的柱子，两者树脂体积比1:2-1:1；
⑤浓缩：将过阴阳离子柱后的鱼鳞胶原蛋白液经旋转蒸发器浓缩，浓缩后的浓度达到8%-15%；
⑥冷冻干燥：采用冷冻干燥机进行干燥，制得罗非鱼鱼鳞蛋白粉；
（2）仙草胶的制备：
①预处理：将干燥后的仙人草根茎叶快速清洗后，再用去离子水清洗至没有泥沙，干燥后剪切成2-5cm小段在80-90℃烘箱中烘干，再粉碎成仙草粉末；
②微波处理：将仙草粉末和0.10-0.15mol/l的na2co3溶液按质量体积比为1:25-40混合，在300-500w微波功率条件下处理50-120s；
③热水提取：采用水浴加热法提取，提取温度100℃，提取时间0.8-1.5h，得到仙草胶原液；
④离心过滤：将仙草胶原液离心过滤得到上清液，用微孔滤膜过滤杂质，微孔滤膜的孔径为18-30μm；
⑤浓缩：将过滤后的仙草胶溶液经旋转蒸发器浓缩，浓缩后的仙草胶溶液中多糖浓度达到5%-10%；
⑥脱色：在浓缩后的溶液中按照质量体积比加入树脂5%-15%，用盐酸调节ph值到4.5-6，水浴温度50-70℃，搅拌速度100-300rpm，脱色时间3-4h，过滤后得到仙草胶；
（3）配料：分别称取4-10份步骤（1）制备所得的罗非鱼鱼鳞蛋白，6-20份步骤（2）制备所得仙草胶，0.4-2份芦笋粉，0.4-2份蔓越莓粉，1.2-2.4份甘油，0.2-1份羧甲基纤维素钠和200-500份去离子水；
（4）复配：将罗非鱼鱼鳞蛋白粉、芦笋粉、蔓越莓粉溶解到去离子水中，而后加入甘油、羧甲基纤维素钠，放在磁力搅拌器上搅拌5-15min，温度50-70℃，转速500-1000rpm，之后采用循环水真空泵抽滤除气泡，抽滤时间3-15min，制得成膜液；
（5）成膜：将150-200ml膜液倒在面积为850-900cm2的表面干燥洁净的亚克力板槽中，流延成膜，然后置于温度为30-80℃、湿度为50-80%的温湿度调节试验箱中干燥3-6h，取出冷却后揭膜制备得到鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜。
进一步的，步骤（1）中鱼鳞预处理具体如下：将干鱼鳞用清水清洗2-3次，去掉鱼鳞表面杂质，50-70℃条件下烘干鱼鳞，然后将鱼鳞浸泡在0.3-0.6mol/l盐酸溶液中，在20-25℃下搅拌处理1.5-2.5h，反应结束后，用清水清洗2-3次，洗去残留的浸泡液，清洗到ph为3.6-4.0，得到脱灰后的鱼鳞。
进一步的，所述鱼鳞胶原蛋白粉的提取和仙草胶的制备过程中，离心过滤时的离心机转速为4500-6000rpm，离心时间为10-18min。
进一步的，步骤（1）④所述离子交换时的流速为6-10ml/min。
进一步的，步骤（2）⑥中所述树脂采用弱碱性大孔吸附树脂d345。
进一步的，步骤（1）所得罗非鱼鱼鳞胶原蛋白粉的分子量在3000-10000kda。
进一步的，步骤（2）所得仙草胶的分子量在80-150kda。
进一步的，所述鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的抗拉强度为18.94-24.23mpa；断裂伸长率为40.22%-51.73%。
本发明的关键在于：将仙草胶与罗非鱼鱼鳞胶原蛋白按比例共混，并加入提高机械性能和表面性能的甘油、羧甲基纤维素钠、芦笋粉、蔓越莓粉，制备具有抗菌性能、抗氧化性能和良好机械性能的包装膜。共混仙草胶导致蛋白膜中非特异性交联、静电相互作用、氢键、疏水作用力以及二硫键发生了显著变化。仙草胶和蛋白质之间存在着强烈的相互作用（如：美拉德反应产生的共价交联，分子间氢键等），并因此产生了良好的相容性。通过分析膜中分子构象的变化，发现共混适量仙草胶使蛋白膜中有序结构增加，无序结构减少，改变了膜的机械性能和阻隔性。通过对冷却猪肉的tvb-n值、tbars值、色泽、硬度、韧性和菌落总数等评定指标进行综合对比，发现鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜可更有效地延缓冷却猪肉的tvb-n值、tbars值的上升，延长肉色的保持时间，延缓肉的韧性和硬度的降低，抑制细菌总数，从而延长冷却猪肉的货架期，证明鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜具备抗菌和抗氧化性能。
本发明的有益效果：本发明制备的鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜有较好的拉伸性能、阻隔性能、热封性能，可以根据所包装的食品，选择性的改变方案的组成成分的用量来进行制备。
本发明制备的鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的所有成分均为生物质材料，且不会迁移出有毒害物质，可完全降解，对环境无污染。
本发明制备的鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜能有效延缓肉制品tvb-n值、tbars值的上升，具有抗氧化能力；能有效抑制被包装食品中微生物的生长繁殖，具有较好的抗菌能力，能够延长食品货架期。
本发明采用的仙草胶具有增强和提高机体免疫机能作用，芦笋粉具有改善睡眠、缓解压力的作用，蔓越莓粉具有降血压的作用，鱼鳞胶原蛋白具有缓延细胞衰老的、促进血液循环、预防高血压及心脏病的作用，鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜不仅可食，而且具有保健功能。
本发明制备工艺流程简单，步骤操作简便，具有较好的发展前景，对保护环境和国民经济均有重要意义。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的制备方法，包括如下步骤：
罗非鱼鱼鳞蛋白的提取：
①鱼鳞预处理：将准确称取的150g罗非鱼干鱼鳞用自来水清洗3次，在温度70℃的烘箱中烘干后，全部浸泡在0.5mol/l盐酸溶液中，并在25℃、100rpm条件下搅拌1.5h，结束后，用自来水清洗以除去残留的浸泡液，清洗到ph为3.8，再次将清洗后的鱼鳞放在温度70℃的烘箱中烘干，烘干后得到脱灰罗非鱼鱼鳞。
②提胶：称取100g脱灰罗非鱼鱼鳞，置于反应釜中，按照鱼鳞和水为w/v1:8的比例加入800ml水，油浴温度75℃，搅拌速度100rpm，保持水温4h后，去除鱼鳞残渣，得到罗非鱼蛋白原液。
③离心过滤：将罗非鱼蛋白原液在5500rpm条件下离心15min后，取上清液，使用孔径20μm的微孔滤膜进行过滤。
④脱色脱味：将处理好的d345大孔弱碱性阴离子交换树脂和001x7强酸性阳离子交换树脂按照1:1的体积比装柱后串接，而后将离心过滤后的过滤液上柱，先经过阳离子柱后经过阴离子柱，流速为8ml/min；
⑤浓缩：将上述试验中得到的蛋白液用旋转蒸发器进行浓缩，水浴温度65℃，得到15%的蛋白浓缩液；
⑥冷冻干燥：利用冷冻干燥机进行干燥，在温度为﹣40℃条件下将其预冻24h后，将冷冻干燥机的各项参数为初始温度﹣40℃，然后5h之后开始进行抽真空，之后以5℃/h的温度增长直至温度升到35℃，在此温度下恒温3h，制得罗非鱼鱼鳞蛋白粉；
仙草胶的制备：
①预处理：将仙人草干制品用自来水快速清洗后，再用去离子水清洗至没有泥沙，干燥后剪切成3cm左右的小段烘箱烘干，再粉碎成仙草粉末；
②微波处理：将仙草粉末和0.15mol/lna2co3溶液按w/v为1:25的比例混合，在400w微波功率条件下处理100s；
③热水提取：采用水浴加热法提取，提取温度100℃，提取时间1h，得到仙草胶原液；
④离心过滤：将仙草胶原液离心过滤得到上清液，用微孔虑膜过滤杂质，微孔滤膜的孔径为25μm；
⑤浓缩：将过滤后的仙草胶溶液液经旋转蒸发器浓缩，浓缩温度75℃，浓缩后的浓度5%；
⑥在浓缩的仙草多糖溶液中，按w/v加入树脂8%，树脂采用弱碱性大孔吸附树脂d345，用盐酸调节ph值到5，水浴温度70℃，搅拌速度300rpm,脱色时间3h，过滤后制备得到仙草胶。
称取6g上述制得的罗非鱼鱼鳞蛋白，12g上述制得的仙草胶，1g芦笋粉，1g蔓越莓粉，1.6g甘油，0.6g羧甲基纤维素钠，300ml的去离子水。
将6g罗非鱼鱼鳞蛋白粉，1g芦笋粉和1g蔓越莓粉溶解到300ml的去离子水中，再加入12g仙草胶，用磁力搅拌器均质5min，温度60℃，转速500rpm；在均质后的溶液中加入1.6g甘油，0.6g羧甲基纤维素钠，然后用磁力搅拌器搅拌10min，转速为750rpm；之后采用循环水真空泵进行抽滤除气泡，抽滤时间3min，制得成膜液。
将170ml成膜液流延在面积为850cm2的表面干燥洁净的亚克力板槽中，然后置于温度为50℃、湿度为60%的温湿度调节试验箱中干燥3h，取出冷却后揭膜制备得到鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜。
以此组分和重量克数制备的鱼鳞蛋白-仙草多糖共混膜的性能为：厚度0.064mm，抗拉强度19.43mpa，断裂伸长率40.22%，透光率82.34%，水蒸气透过率1.02g·pa-1·s-1·m-1×10-10。
实施例2
鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的制备方法，包括如下步骤：
称取实施例1中的罗非鱼鱼鳞蛋白粉8g，实施例1中的仙草胶12g，2g芦笋粉，1.6g蔓越莓粉，2.4g甘油，0.6g羧甲基纤维素钠，300ml的去离子水。
将8g罗非鱼鱼鳞蛋白粉，2g芦笋粉和1.6g蔓越莓粉溶解到300ml的去离子水中，再加入12g仙草胶，用磁力搅拌器均质5min，温度60℃，转速500rpm；在均质后的溶液中加入2.4g份甘油，0.6g羧甲基纤维素钠，然后用磁力搅拌器搅拌10min，转速为750rpm；之后采用循环水真空泵进行抽滤除气泡，制得成膜液。
将200ml成膜液流延在面积为900cm2的表面干燥洁净的亚克力板槽中，然后置于温度为50℃、湿度为60%的温湿度调节试验箱中干燥3h，取出冷却后揭膜制备得到鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜。
以此组分和重量克数制备的鱼鳞蛋白-仙草多糖共混膜的性能为：厚度0.074mm，抗拉强度22.21mpa，断裂伸长率46.27%，透光率80.06%，水蒸气透过率0.67g·pa-1·s-1·m-1×10-10。
实施例3
鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜的制备方法，包括如下步骤：
罗非鱼鱼鳞蛋白的提取：
①鱼鳞预处理：将准确称取的150g罗非鱼干鱼鳞用自来水清洗3次，在温度70℃的烘箱中烘干后，全部浸泡在0.6mol/l盐酸溶液中，并在25℃、200rpm条件下搅拌1h，结束后，用自来水清洗以除去残留的浸泡液，清洗到ph为3.6，再次将清洗后的鱼鳞放在温度70℃的烘箱中烘干,烘干后得到脱灰罗非鱼鱼鳞。
②提胶：称取100g脱灰罗非鱼鱼鳞，置于反应釜中，按照鱼鳞和水为w/v1:8的比例加入800ml水,油浴温度70℃，搅拌速度120rpm，保持水温4h后，去除鱼鳞残渣，得到罗非鱼蛋白原液。
③离心过滤：将罗非鱼蛋白原液在6000rpm条件下离心15min后，取上清液，使用孔径20μm的微孔滤膜进行过滤。
④脱色脱味：将处理好的d345大孔弱碱性阴离子交换树脂和001x7强酸性阳离子交换树脂按照2:3的体积比装柱后串接，而后将离心过滤后的过滤液上柱，先经过阳离子柱后经过阴离子柱，流速为10ml/min；
⑤浓缩：将上述试验中得到的蛋白液用旋转蒸发器进行浓缩，水浴温度65℃，得到15%的蛋白浓缩液；
⑥冷冻干燥：利用冷冻干燥机进行干燥，在温度为﹣40℃条件下将其预冻24h后，将冷冻干燥机的各项参数为初始温度﹣40℃，然后5h之后开始进行抽真空，之后以5℃/h的温度增长直至温度升到35℃，在此温度下恒温3h，制得罗非鱼鱼鳞蛋白粉；
仙草胶的制备：
①预处理：将仙人草干制品用自来水快速清洗后，再用去离子水清洗至没有泥沙，干燥后后剪切成3cm左右的小段烘箱烘干，再粉碎成仙草粉末；
②微波处理：将仙草粉末和0.1mol/lna2co3溶液按w/v为1:30的比例混合，在500w微波功率条件下处理80s；
③热水提取：采用水浴加热法提取，提取温度100℃，提取时间0.8h，得到仙草胶原液;
④离心过滤：将仙草胶原液离心过滤得到上清液，用微孔虑膜过滤杂质，微孔滤膜的孔径为20μm；
⑤浓缩：将过滤后的仙草胶溶液液经旋转蒸发器浓缩，浓缩温度80℃，浓缩后的浓度8%；
⑥在浓缩的仙草多糖溶液中，按w/v加入树脂6%，树脂采用弱碱性大孔吸附树脂d345，采用盐酸调节ph值到4.5，水浴温度70℃，搅拌速度300rpm,脱色时间3h，制备得到仙草胶。
称取上述实验中的罗非鱼鱼鳞蛋白粉6g，上述实验中的仙草胶16g，0.6g芦笋粉，1.4g蔓越莓粉，2g甘油，0.4g羧甲基纤维素钠，340ml的去离子水。
将6g罗非鱼鱼鳞蛋白粉，0.6g份芦笋粉和1.4g蔓越莓粉溶解到340ml的去离子水中，再加入16g仙草胶，用磁力搅拌器均质8min，温度60℃，转速750rpm；在均质后的溶液中加入2g甘油，0.4g羧甲基纤维素钠，然后用磁力搅拌器搅拌12min，转速为750rpm；之后采用循环水真空泵进行抽滤除气泡，制得成膜液。
将180ml成膜液流延在面积为900cm2的表面干燥洁净的亚克力板槽中，然后置于温度为50℃、湿度为70%的温湿度调节试验箱中干燥3h，取出冷却后揭膜制备得到鱼鳞蛋白-仙草胶-芦笋粉营养可食膜。
以此组分和重量克数制备的鱼鳞蛋白-仙草多糖共混膜的性能为：厚度0.058mm，抗拉强度18.94mpa，断裂伸长率43.27%，透光率85.06%，水蒸气透过率0.82g·pa-1·s-1·m-1×10-10。