一种富含EGCG的可食用膜及其制备方法与流程

本发明专利涉及一种富含EGCG的可食用膜及其制备方法，属于茶叶及食品深加工技术领域。

背景技术：

表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate，EGCG)是绿茶多酚中含量较高的一种重要儿茶素类组分，具有突出的抗氧化等生物学活性，被广泛应用在食品工业领域中；然而，EGCG在一般环境中极易被氧化。羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan)和壳聚糖盐酸盐(Chitosan hydrochloride)是两种不同的水溶性壳聚糖，能够在水溶液中自组装形成壳聚糖纳米粒，以这两种水溶性壳聚糖衍生物为纳米粒基质，制备包封EGCG的壳聚糖纳米粒可以使EGCG缓慢释放。

可食用性膜既可以作为功能性成分加入食品中，也能作为各种食品添加剂的载体；是以可食性生物大分子物质(如多糖、蛋白质等)为主要原料，通过一定的加工工艺，辅以可食性增塑剂、交联剂等，使各成膜剂分子之间相互作用，干燥后形成一种具有特定功能的可食用薄膜。然而目前报道的壳聚糖与玉米淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉等复合膜，随着淀粉的增加，壳聚糖与淀粉之间形成氢键，会使膜的断裂伸长率降低；较差的阻隔性能限制了其应用。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种富含EGCG纳米壳聚糖的可食用膜，所述可食用性膜是以可成膜的天然可食用生物大分子壳聚糖盐酸盐、羧甲基壳聚糖和玉米醇溶蛋白先制备EGCG复合纳米粒，再复合甘油增塑剂并通过流延法制备而成。

本发明的另一个目的是提供一种富含EGCG纳米壳聚糖的可食用膜的制备方法。主要包括以下步骤：

纳米悬浮液的制备：

(1)将EGCG粉末加入壳聚糖盐酸盐溶液中，在室温下搅拌均匀；

(2)在搅拌条件下，将羧甲基壳聚糖溶液逐滴加入步骤(1)制备的含有EGCG的壳聚糖盐酸盐溶液中，使羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐相互交联，形成纳米颗粒溶液；

(3)在搅拌条件下，将玉米醇溶蛋白溶液逐渐滴加入步骤(2)制备的壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米颗粒溶液中，继续搅拌，使玉米醇溶蛋白与壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG形成纳米分散体悬浮液；

成膜：

(4)将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到纳米分散体悬浮液中，之后向体系中加入甘油，继续搅拌，使得玉米醇溶蛋白-壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，静置，将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于烘箱中干燥，揭下所成膜。

步骤(1)所述的搅拌均匀，搅拌转速为500-800rpm，时间为20-30min；所述壳聚糖盐酸盐溶液的浓度为1-3％。

步骤(2)和步骤(3)所述的搅拌，搅拌转速为500-800rpm；步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的浓度为1-3％；步骤(3)所述玉米醇溶蛋白溶液的浓度为5-20％，所述继续搅拌是指继续搅拌30-60min。

步骤(1)-(3)中，羧甲基壳聚糖：壳聚糖盐酸盐的质量比为1：(1-1.5)；EGCG：壳聚糖总量：玉米醇溶蛋白的质量比为1：(10-15)：(10-50)；

步骤(4)所述的搅拌，搅拌转速为500-800rpm；所述壳聚糖盐酸盐溶液是称200～1200mg壳聚糖盐酸盐，溶于20～50ml纯水中配制成溶液；纳米分散体悬浮液是取壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-玉米醇溶蛋白-EGCG溶液30～60ml；所述将壳聚糖盐酸盐溶液加入到纳米分散体悬浮液中是指将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到纳米分散体悬浮液中；所述继续搅拌是指继续搅拌30-90min；所述静置是指静置1-3h；加入甘油的量为0-0.8％；所述的干燥是在25-60℃的烘箱中干燥6-50h。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明制备的富含EGCG纳米壳聚糖的可食用膜拉力强度达到19.22MPa，伸长率达到24.13％，透油系数低至1.05g·mm/m²·d，透光率低至20.9％。

(2)本发明首次使用富含EGCG的壳聚糖、玉米醇溶蛋白纳米悬浮液做添加剂，以壳聚糖盐酸盐为膜的基质；该膜原料选择及组配合理，纳米悬浮液中的玉米醇溶蛋白具有极强疏水性，使得该膜比原有的纯壳聚糖膜具有更强的机械强度，且壳聚糖盐酸易溶于纯水；该可食用性膜的制备方法简单、条件温和、易于操作、无污染，经济、环保。

附图说明

图1.壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-玉米醇溶蛋白-EGCG纳米颗粒透射电镜图

图2.壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-玉米醇溶蛋白-EGCG纳米颗粒的粒径分布图

图3.可食用性膜的扫描电镜图

具体实施方式

膜的机械强度：测定薄膜拉伸性能，参照国家标准GB 13022-92：塑料薄膜拉伸性能试验方法，实验条件：把试验样品薄膜裁切成80mm×10mm，夹具长度为60mm，拉伸速度为50mm/min，温度为25℃，湿度为65％。试样按每个试验方向为一组，每组试样不少于5个。

透光率：透光率通过紫外分光光度计测定，选定在600nm波长测量。

透油系数：将5mL色拉油加入试管中，以膜封口，倒置于滤纸上，25℃条件下，放置2d，称量滤纸质量变化。

式中：ΔW为滤纸质量变化(g)；Ft为膜厚度(mm)；S为膜面积(m²)；T为放置时间(d)。透油系数单位为g·mm/m²·d。

实施例1

称900mg壳聚糖盐酸盐，溶于50ml纯水中配制成溶液，在600rpm转速下搅拌，之后向溶液中加入0.4％甘油，继续搅拌60min，使之形成稳定均匀的成膜液，之后静置2h；将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于烘箱中干燥，设温度30℃，干燥48h，揭下所成膜。测得该膜的拉力强度为6.44MPa，伸长率为22.50％，透油系数为2.91g·mm/m²·d，透光率为30.4％。

实施例2

(1)称取壳聚糖盐酸盐36mg，用去离子水配制成浓度分别为1.5％的水溶液。

(2)将5mg EGCG加入(1)中的壳聚糖盐酸盐溶液中并在室温下搅拌均匀，转速为800rpm，时间为30min。

(3)在搅拌转速为600rpm条件下，将浓度为5％(w/v)的玉米醇溶蛋白逐渐滴加入(2)富含EGCG的壳聚糖盐酸盐溶液中，继续搅拌，保持30min，使得玉米醇溶蛋白与壳聚糖盐酸盐、EGCG形成稳定、澄清以及高载药量的复合纳米分散体悬浮液。

(4)取(3)纳米分散体悬浮液60ml，称900mg壳聚糖盐酸盐，使壳聚糖盐酸盐溶于50ml纯水中，在转速为800rpm搅拌条件下，将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到纳米分散体悬浮液中，之后向溶液中加入0.4％(v/v)甘油，继续搅拌，保持60min，使得纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，之后静置3h。将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于35℃的烘箱中干燥18h，揭下所成膜即得。测得该膜的拉力强度7.42MPa，伸长率为17.60％，透油系数为2.35g·mm/m²·d，透光率为33.9％。

实施例3

(1)称取羧甲基壳聚糖36mg和壳聚糖盐酸盐45mg用去离子水配制成浓度分别为3％，1.5％的水溶液。

(2)将5mg EGCG加入(1)中的壳聚糖盐酸盐溶液中并在室温下搅拌均匀，转速为800rpm，时间为30min，。

(3)将(1)中的羧甲基壳聚糖溶液逐滴加入(2)中的富含EGCG的壳聚糖盐酸盐溶液中，搅拌，转速为800rpm，保持30min，使羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐相互交联，形成纳米颗粒溶液，此时溶液呈现乳光。

(4)取(3)纳米颗粒浮液60ml，称900mg壳聚糖盐酸盐，使壳聚糖盐酸盐溶于50ml纯水中，在转速为800rpm搅拌条件下，将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到量取后得到纳米悬浮液中，之后向溶液中加入0.4％甘油，继续搅拌，保持60min，使得玉米醇溶蛋白-壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，之后静置3h。将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于35℃的烘箱中干燥18h，揭下所成膜即得。测得该膜的拉力强度11.85MPa，伸长率为18.02％，透油系数为1.15g·mm/m²·d，透光率为29.9％。

实施例4

(1)分别称取羧甲基壳聚糖36mg和壳聚糖盐酸盐36mg用去离子水配制成浓度分别为3％、1.2％的水溶液。

(2)将5mg EGCG加入(1)中的壳聚糖盐酸盐溶液中并在室温下搅拌均匀，搅拌转速为600rpm，时间为30min。

(3)将(1)中的羧甲基壳聚糖溶液逐滴加入(2)中的溶液中，搅拌转速为600rpm，保持30min，使羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐相互交联，形成纳米颗粒溶液，此时溶液呈现乳光。

(4)在搅拌转速为600rpm条件下，将浓度为10％(w/v)的玉米醇溶蛋白溶液逐渐滴加入(3)中所得的纳米颗粒溶液中，继续搅拌，保持30min，使得玉米醇溶蛋白与壳聚糖盐酸盐、羧甲基壳聚糖、EGCG形成稳定、澄清以及高载药量的复合纳米分散体悬浮液。

(5)取(4)所得纳米分散体悬浮液30ml，称500mg壳聚糖盐酸盐，使壳聚糖盐酸盐溶于20ml纯水中，在转速为600rpm搅拌条件下，将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到量取后得到纳米分散体悬浮液中，之后向溶液中加入0.4％(v/v)甘油，继续搅拌，保持60min,使得玉米醇溶蛋白-壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，之后静置2h。将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于30℃的烘箱中干燥48h，揭下所成膜即得。测得该膜的拉力强度10.38MPa，伸长率为24.13％，透油系数为1.49g·mm/m²·d，透光率为22.6％。

实施例5

(1)称取36mg水羧甲基壳聚糖和36mg壳聚糖盐酸盐用去离子分别配制成浓度为2％，1％的水溶液。

(2)将7mg EGCG加入(1)中的壳聚糖盐酸盐溶液中并在室温下搅拌均匀，搅拌转速为800rpm，时间为30min，。

(3)将(1)中的羧甲基壳聚糖溶液逐滴加入(2)中的富含EGCG的壳聚糖盐酸盐溶液中，搅拌，转速为800rpm，保持30min，使羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐相互交联，形成纳米颗粒溶液，此时溶液呈现乳光。

(4)在搅拌转速为600rpm条件下，将浓度为5％(w/v)的玉米醇溶蛋白溶液逐渐滴加入(3)中所得的纳米颗粒溶液中，继续搅拌，保持30min，使得玉米醇溶蛋白与壳聚糖盐酸盐、羧甲基壳聚糖、EGCG形成稳定、澄清以及高载药量的复合纳米分散体悬浮液。

(5)取(4)纳米分散体悬浮液60ml，称900mg壳聚糖盐酸盐，使壳聚糖盐酸盐溶于50ml纯水中，在转速为800rpm搅拌条件下，将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到纳米分散体悬浮液中，之后向溶液中加入0.4％(v/v)的甘油，继续搅拌，保持60min，使得玉米醇溶蛋白-壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，之后静置3h。将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于60℃的烘箱中干燥8h，揭下所成膜即得。测得该膜的拉力强度19.22MPa，伸长率为20.60％，透油系数为1.05g·mm/m²·d，透光率为20.9％。

实施例6

(1)用去离子水羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐分别配制成浓度为3％，1.2％的水溶液。

(2)将5mg EGCG加入(1)中的壳聚糖盐酸盐溶液中并在室温下搅拌均匀，转速为500rpm，时间为50min，。

(3)将(1)中的羧甲基壳聚糖溶液逐滴加入(2)中的溶液中，此时搅拌转速为500rpm，保持50min，使羧甲基壳聚糖和壳聚糖盐酸盐相互交联，形成纳米颗粒，此时溶液呈现乳光。

(4)在搅拌转速为500rpm条件下，将浓度为20％的玉米醇溶蛋白逐渐滴加入(3)中所得的溶液，继续搅拌，保持30min，使得玉米醇溶蛋白与壳聚糖盐酸盐、羧甲基壳聚糖、EGCG形成稳定、澄清以及高载药量的复合纳米分散体。

(5)取(4)纳米悬浮液40ml，称1200mg壳聚糖盐酸盐，使壳聚糖盐酸盐溶于20ml纯水中，在转速为600rpm搅拌条件下，将壳聚糖盐酸盐溶液用胶头滴管逐滴滴加到量取后得到纳米悬浮液中，之后向溶液中加入0.8％甘油，继续搅拌，保持60min，使得玉米醇溶蛋白-壳聚糖盐酸盐-羧甲基壳聚糖-EGCG纳米分散体悬浮液与壳聚糖盐酸盐溶液形成稳定均匀的成膜液，之后静置2h。将得到的成膜液均匀平铺在平面皿上，置于45℃的烘箱中干燥36h，揭下所成膜即得。测得该膜的拉力强度18.10MPa，伸长率为3.93％，透油系数为1.17g·mm/m²·d，透光率为22.7％。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。