本发明涉及食品抗菌包装膜，尤其是涉及一种豆渣纤维食品抗菌膜及其制备方法。
背景技术：
目前，塑料仍是食品包装的最主要材料之一。为减少环境污染、节约石油资源，以及降低塑料包装与食品直接接触可能带来的安全隐患，各国研究者开始尝试研制各种类型的塑料替代品作为食品包装材料，主要为各种可降解或可食性包装材料。可降解包装材料主要有各种来源于木材、竹、草等植物纤维的食品包装纸、膜，而各种可食性包装材料，如可食性蔬菜纸、各种可食性膜，主要是以天然可食性物质，如多糖、蛋白质、植物胶等为原料，通过不同分子间相互作用形成具有多孔网络结构的薄膜或类似于纤维网的结构。由于可食包装可与食品直接接触、可与被包装食品一起食用、也容易降解，因此不会造成环境污染，与传统塑料相比，具有安全无毒、易降解等优点。但多数可食包装在机械性、阻湿、阻油和阻氧等方面与塑料材料尚存在较大的差距，需要在配方组成、制备方法上加以改进，以达到具有良好包装性能的目的。有许多研究表明，适当加入纤维素，可以增强可食包装膜的机械强度、提高包装性能。
豆渣是豆腐或豆奶生产过程的副产品，目前国内大豆食品业每年约产生几千万吨湿豆渣，但多数作为饲料或肥料应用，利用价值较低。豆渣中含有大量纤维素(50％～70％，干基)，可生物降解，因此在材料领域将可能具有很好的应用前景，可以部分替代其他木材、竹、草等纤维原料的应用，节省资源。但由于豆渣难溶、难熔，可加工性不强，耐水性也差，目前只有少量关于豆渣用于生物降解制品及可食性包装纸、膜等应用研究的报道。若能以豆渣纤维为原料，开发机械强度高、包装性能好的食品包装纸膜，则可以拓宽豆渣纤维的应用领域，可以较好地解决大豆食品加工工业中的副产品(豆渣)的处理与利用问题，具有很好的经济效益和社会效益。
抗菌食品包装是一种积极的活性包装概念。为了抑制食品中腐败菌的生长，可以把抗菌剂加入包装材料中，或涂布于包装材料表面，通过材料与食品接触达到抗菌防腐的目的。抗菌食品包装的应用可以减少直接添加于食品中的防腐剂用量，提高食品食用安全性。目前各类抗菌包装(食品或非食品包装)中应用的抗菌剂主要可分为两大类，一是无机类，以银、铜、锌等金属离子为主，另一大类为有机类，如有机酸及其盐、有机酯、醇、酚、抗菌素等，具体例如山梨酸、苯甲酸、丙酸及其盐类以及乳链球菌肽等。在食品中，无机金属抗菌剂多数不允许使用或应用须严格控制，而有机食品防腐剂的耐热性、安全性、稳定性差，若加入包装材料中，则其抗菌性质可能部分受到影响。许多更适合加入食品包装材料的抗菌剂开始引起研究者关注。如天然高分子壳聚糖及其衍生物与纤维素有极好的相容性，在水溶液中具有一定的阳离子性和良好的成膜性，且所成的膜具有强度大、较好的渗透性和较稳定的抗水性的特点。壳聚糖在造纸中可用作施胶剂以增强纸品强度，另外，它作为防腐剂，能起到良好的防蛀、防霉作用，但对人体无毒、安全。还有如抗菌肽是一类小分子肽，对许多微生物具有抑制作用，常添加于动物饲料中用于动物防病。另一方面，抗菌肽由于分子小，抗菌机理特殊，其结构在加工处理过程中受外力的影响小，不似大分子肽或蛋白容易丧失生物活性，作为抗菌剂具有较好的稳定性，生物安全性好，如ε-聚赖氨酸，甚至是一种营养型的抗菌肽，可用于食品防腐。
已有的关于抗菌材料或可食(或可与食品直接接触)抗菌材料的相关文献主要有：
申请号为201210252241.6的中国专利，公开了一种交联明胶抗菌膜材料的制备方法，以乳酸链球菌素或溶菌酶，膜材料可用于食品的内包装材料，旨在解决食品储存过程中由于微生物在表面滋生引起的食品安全问题。申请号为201310721581.3的中国专利，以鱼胶原蛋白溶液为基础，结合肉桂精油纳米脂质体作为抗菌剂，制备一种具有缓释作用的鱼胶原蛋白抗菌膜，该膜能被生物降解，可防止食品的风味物质散失，防止食品被污染以及被氧化等功能，达到食品保鲜及延长货架期的效果。申请号为201310492113.3的中国专利，以胶原蛋白为主要原料，依次加入甘油、双醛淀粉、海藻酸钠和阿魏酸，制得阿魏酸-胶原蛋白抗菌膜，具有透明度高、阻隔性好、机械强度较高等特点，对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性表现出很强的抑菌能力，用于腊肠的保鲜，可将腊肠的货架期延长8.5天。申请号为201510053496.3的中国专利公开了一种可食抗菌膜及其制备方法，以食品胶为主要原料，结合鱼精蛋白、乳铁素和茶多酚等抑菌剂，制备的抗菌膜抗菌效果好、抗菌谱广，对水分的阻隔性好，可有效延长食品的货架期。申请号为201510919318.4的中国专利公开了一种纤维素/壳聚糖复合改性可降解抗菌膜的制备方法，利用小麦秸秆和虾壳复合改性制得可降解抗菌膜，解决了资源的浪费，所得产品可自然降解，对环境无污染。
已有的关于豆渣用作食品包装材料的相关文献主要有：
申请号为201410060841.1的中国专利公开了一种可食用豆渣纸制备工艺，以豆渣为原料，利用脂肪酶以及蛋白质酶进行处理，后加入各种辅料制成可食用豆渣纸，可达到食品包装纸的要求。张恒等人以豆渣为原料制取可食性包装纸，酶解豆渣提取豆渣纤维，干燥，按比例与山药、糊精、蔗糖和卡拉胶等混合，采用普通纸的生产方法制得成品，研究了不同工艺条件对可食性豆渣纸性能的影响，但仍存在成纸脆性较大、柔韧性差等缺点。温志英等以豆渣为原料，生物蛋白酶、脂肪酶为催化剂，提取豆渣中的膳食纤维，制成新型可食性包装。王海燕等以豆渣为原料，提取大豆多糖后，加入辅助剂成膜，经正交试验确定了可食性方便面调料包装膜的最佳配方，该包装膜具有很好的抗拉伸强度，在热水中有适宜的溶解性。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供豆渣纤维食品抗菌膜的制备方法。
本发明的第二目的在于提供豆渣纤维食品抗菌膜的制备方法制备的豆渣纤维食品抗菌膜。
本发明的第三目的在于提供豆渣纤维食品抗菌膜的制备方法制备的豆渣纤维食品抗菌膜的应用。
所述豆渣纤维食品抗菌膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将干豆渣纤维粉碎，加入水混匀，制成豆渣纤维悬液；
2)将豆渣纤维悬液加热，均质处理后再加入成膜辅料，水浴加热，得膜液；
3)在膜液中加入抗菌剂，水浴加热，得成膜液；
4)将成膜液用胶体磨进行均质处理，脱气处理后倾倒成膜液成湿膜，干燥，烘干，回湿揭膜后保存。
在步骤1)中，所述将干豆渣纤维粉碎可将豆渣纤维粉碎为80～120目的粉末；所述豆渣纤维悬液的质量百分浓度可为5％～15％。
在步骤2)中，所述加热的温度可为80～100℃，加热的时间可为20～30min；所述均质处理的次数可为1～3次；所述成膜辅料可选自糊精、卡拉胶、CMC、淀粉、阿拉伯树胶、甘油、海藻酸钠、大豆分离蛋白等中的至少一种，所述成膜辅料的添加量按质量百分比可为豆渣纤维悬液的0.1％～10％；所述水浴加热的温度可为80～100℃，水浴加热的时间可为10～20min。
在步骤3)中，所述抗菌剂可选自壳聚糖、山梨酸钾、ε-聚赖氨酸、苯甲酸钠等中的至少一种；所述抗菌剂的添加量按质量百分比可为膜液的0.01％～5％；所述水浴加热的温度可为50-80℃，水浴加热的时间可为1～10min。
在步骤4)中，所述均质处理可采用胶体磨处理2次，每次3～5min；所述脱气处理可先超声脱气处理，后真空脱气处理；超声脱气处理可采用槽式超声处理设备，脱气10～20min；所述真空脱气处理的条件可在真空度0.09～0.1MPa下脱气20～30min；所述脱气处理后倾倒成膜液成湿膜的具体方法可将成膜液倾倒在玻璃板上流延成湿膜，成膜液的温度可为50～60℃，所述湿膜的厚度可为2～5mm；所述干燥可将载有湿膜的玻璃板置于电热鼓风干燥箱中烘干，烘干的温度可为50～80℃，烘干的时间可为2～6h；所述回湿揭膜后保存可将烘干的载膜玻璃板置于沸水浴上方回湿，最好蒸焖5～10min，当膜可与玻璃板脱离时，即可揭下，室温下晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存、备用。
所述豆渣纤维食品抗菌膜的制备方法制备的豆渣纤维食品抗菌膜可在制备食品抗菌材料中应用。
本发明制备的豆渣纤维食品抗菌膜可与食品直接接触，可作为食品抗菌包装材料，具有较好的抗菌性能、食用安全性以及稳定的包装性能，是一种可降解的食品包装抗菌材料。
本发明以豆渣纤维为基础原料，选择成膜剂、增塑剂和抗菌剂，设计及确定配方，以共混工艺制得包装膜液，制膜，按一定流程制备得到豆渣纤维食品抗菌膜。
本发明以从豆渣中提取的豆渣纤维为基质，结合适宜的抗菌剂，制成包装膜，具有良好的包装性能及抗菌性能。该包装材料在自然界中可分解，绿色环保，可部分替代会造成“白色污染”的不可降解包装材料或环境有害材料。应用的抗菌剂可与食品直接接触，安全性好。产品还具有较好的抑菌、抗菌效果，作为食品的直接包装材料应用，可以延长食品的保质期，可以减少甚至避免食品加工过程中防腐剂的加入，提高食品安全性。此外，本发明对豆制品加工下脚料豆渣的深入利用，相当于变废为宝，同时也可以降低木材、淀粉等其他食品包装基质原料的消耗，节约资源，具有积极的社会及经济效益。从制备方法上看，本发明简便易行，成本低廉，易于转化。
具体实施方式
实施例1
称取一定量的干豆渣纤维，粉碎至100目，加入蒸馏水混匀，制成浓度为10％(g/100mL)的豆渣纤维悬液，加热煮沸20min。分别添加几种成膜辅料制成混合溶液(包含卡拉胶、CMC、淀粉、阿拉伯树胶、甘油等，浓度分别为0.5％～5％不等)，80℃水浴加热并搅拌20min，向上述混合液中加入抗菌剂(主要包含壳聚糖、苯甲酸钠，浓度分别为0.03％～5％之间)，80℃水浴加热、搅拌10min；过胶体磨均质2次、每次3min；随后先超声脱气10min、后置于真空干燥箱中，于真空度为0.09MPa条件下脱气30min。调节脱气后的膜液的温度为50℃，倒入洁净干燥的玻璃中央，稍晃动玻璃板，使膜液在玻璃板上自行流延成膜，控制湿膜厚度约为3mm。将载有湿膜的玻璃板置于电热鼓风干燥箱中60℃下烘干，随后将烘干的载膜玻璃板置于沸水浴上方回湿，蒸焖10min，使膜可与玻璃板脱离并小心揭下膜，室温下稍晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存。制得的膜材料抗拉强度6.8MPa，可达包装强度要求；可缓慢溶解于水中。抑菌圈法抗菌性测试表明，膜材料对选择的三种食品污染菌即大肠肝菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的培养物都能产生明显的抑菌圈，表明皆有抑制作用。食品保鲜效果实验表明，以该包装膜包裹新鲜烤制的海绵蛋糕，可延长其货架保存期2天。
实施例2
称取一定量的干豆渣纤维，粉碎至120目，加入蒸馏水混匀，制成浓度为8％(g/100mL)的豆渣纤维悬液，加热煮沸30min。分别添加几种成膜辅料制成混合溶液(包含卡拉胶、CMC、淀粉、海藻酸钠、甘油等，浓度分别为0.5％～5％不等)，80℃水浴加热并搅拌20min，向上述混合液中加入抗菌剂(主要包含壳聚糖、山梨酸钾、ε-聚赖氨酸，浓度分别为0.03％～5％之间)，60℃水浴加热、搅拌5min；过胶体磨均质2次、每次2min；随后先超声脱气10min、后置于真空干燥箱中，于真空度为0.09MPa条件下脱气30min。调节脱气后的膜液的温度为50℃，倒入洁净干燥的玻璃中央，稍晃动玻璃板，使膜液在玻璃板上自行流延成膜，控制湿膜厚度约为2mm。将载有湿膜的玻璃板置于电热鼓风干燥箱中60℃下烘干，随后将烘干的载膜玻璃板置于沸水浴上方回湿，蒸焖10min，使膜可与玻璃板脱离并小心揭下膜，室温下稍晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存。制得的膜材料抗拉强度8.2MPa，可达包装强度要求；可缓慢溶解于水中。抑菌圈法抗菌性测试表明，膜材料对选择的三种食品污染菌即大肠肝菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的培养物都能产生明显的抑菌圈，表明皆有抑制作用。食品保鲜效果实验表明，以该包装膜包裹新鲜烤制的海绵蛋糕，可延长其货架保存期3天。