一种淀粉基可食膜及其制备方法

1.本发明涉及一种可食膜，尤其是涉及一种淀粉基可食膜及其制备方法。


背景技术：

2.可食膜是一种可以食用的具有包装功能的薄膜，属于绿色环保的包装材料，用于防止食物变质，延长食品的货架寿命。其基本组成是蛋白质、脂肪、多糖等，辅助增加交联剂等成分，最终形成的具有一定强度的多孔结构的薄膜，与传统的化学合成包装材料相比，具有可降解、可再生、无污染等优点，目前在食品加工以及包装材料中研究比较多。淀粉基可食膜主要是以直链淀粉为基质，辅以多元醇比如甘油、甘油衍生物或者是山梨醇以及脂类物质比如单甘脂等为增塑剂制备而成的，其价格低而且成膜性能优异，但是其亲水性强，阻水性能比较差，而且机械强度低。
3.孙海涛等在玉米磷酸酯淀粉/秸秆纤维素可食膜的制备及物理性能中，以玉米磷酸酯淀粉(cdp)和玉米秸秆纤维素(csc)为主要基材制备可食膜。研究玉米磷酸酯淀粉和玉米秸秆纤维素质量比、羧甲基纤维素cmc质量浓度、丙三醇gly质量浓度对可食膜物理性能抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过系数和透光率的影响。在此基础上以可食膜的物理性能综合分为响应值，采用响应面法优化制备工艺参数。结果表明：最佳工艺条件为cdp
‑
csc质量比8.5∶1.5、cmc质量浓度0.8g/100ml、gly质量浓度1.0g/100ml，此条件下可食膜物理性能综合分最高0.683，对应可食膜的ts为19.75mpa、eab46.89％、wvp为1.167
×
10
‑
12
g/(cm
·
s
·
pa)、透光率为41.86％，比未添加csc的cdp膜物理性能综合分提高27.14％。通过扫描电子显微镜、x射线衍射和傅里叶变换红外光谱分析对可食膜进行结构观察和表征，表明cdp/csc可食膜表面较平整，结构致密，各基质相容性好。该现有技术是通过添加玉米秸秆纤维素改善膜的性能，一方面拓展了纤维素的使用范围，而且也能对可食膜的机械性能进行改进。但是植物纤维素需要通过酸解等手段去除植物中的半纤维素和木质素等成分，过程比较繁琐，采用的化工原料较多。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种淀粉基可食膜，通过对可食膜的配方进行优化，可食膜的机械性能和阻水阻气性能有很大的改善，而且制备工艺简单，采用的原料绿色环保。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉3
‑
5份、大豆分离蛋白1
‑
2份、乳化剂1
‑
2份、甘油1
‑
2份、碳酸钙晶须0.2
‑
0.5份、肉豆蔻酸0.1
‑
0.2份、抗菌剂0.2
‑
0.3份、水90
‑
95份。
7.进一步的，所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀
粉；
8.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：2
‑
3。
9.进一步的，所述抗菌剂为百里香精油和肉桂精油按重量比3：1混合而成。
10.进一步的，所述抗菌剂中还添加有tween
‑
80、甘油和水，所述tween
‑
80、甘油和精油的重量比为3：1：1，水分含量为65％。
11.进一步的，所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯按重量比1：1混合而成。
12.进一步的，所述碳酸钙晶须的直径为2
‑
3μm，长度为20
‑
30μm。
13.一种淀粉基可食膜的制备方法，包括以下步骤：
14.1)肉豆蔻酸加热溶解，加入乳化剂混合均匀；
15.2)将交联土豆淀粉分散在水中，80
‑
90℃水浴中搅拌，然后加入大豆分离蛋白，搅拌均匀；
16.3)加入碳酸钙晶须、甘油、抗菌剂以及步骤1)中的混合物，均质10min，真空脱气至无泡，然后倒入磨具中流延成膜。
17.8、根据权利要求6所述的淀粉基可食膜的制备方法，其特征在于：所述均质为每均质1min停1min，之后循环反复。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本技术公开一种淀粉基可食膜，以土豆淀粉为基质，还添加大豆分离蛋白、碳酸钙晶须等成分，对淀粉膜性能进行优化，最终制备的可食膜的抗拉强度为20
‑
21.6mpa,断裂伸长率为60
‑
61％，机械性能优异，而且阻水和阻气性能优异。
20.2、为改善可食膜的阻水性能和力学性能，添加有大豆分离蛋白，其中大豆分离蛋白中含有大量的
‑
nh2、
‑
oh、
‑
sh等，其添加在淀粉基质中形成交联结构，从而使可食膜内部网络结构更加致密，从而能够改善可食膜的阻水性能和力学性能；另外还添加有少量的肉豆蔻酸，能改善膜的阻隔性能以及热稳定性能。
21.3、还添加有少量的碳酸钙晶须，一方面能够在膜中起到支架的作用，传递应力，从而增加结构强度，另外其可以填充到淀粉和蛋白质的网络结构中，从而能够形成更加致密的分子结构，增强膜的机械强度，增加水蒸气透过的路径，从而降低透水性。
22.4、土豆淀粉产量大，糊化温度低，且膜的透光性好，为增加膜的性能，本技术制备交联土豆淀粉，先添加辛酯琥珀酸酐进一步对去进行酯化修饰，然后添加三偏磷酸钠对其进行交联，增加了淀粉分子链上的分支，增加其网络结构的致密性，从而能够改善其溶胀性能和力学性能。
23.5、另外还添加有抗菌剂，具体的抗菌剂为百里香精油、肉桂精油混合而成，其中百里香精油中含有大量的酚类、醛类和醇类物质，其中的百里香酚具有很强的抗氧化作用，抑菌并且防腐保鲜，能够增强薄膜的抑菌保鲜作用。而肉桂精油主要成分是肉桂醛等，具有杀菌、抗氧化的作用，复合成分不仅能拓展抗菌范围，而且不同的精油挥发分不同，复合使用还能延长抗菌和抗氧化时间。
24.为了增强精油在薄膜中的稳定性以及分散性能，在精油中添加有吐温
‑
80、甘油和水，形成微乳，稳定性大大增强。而且该微乳体系中的表面活性助剂为甘油，可食膜中也添加有甘油，更有助于增强其相容性和分散性。另外精油分子与淀粉之间也能够结合，从而起到软化膜的刚性结构，一定程度的增加韧性和疏水性能。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本技术做进一步的描述。
26.实施例1
27.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉3份、大豆分离蛋白2份、乳化剂1份、甘油1份、碳酸钙晶须0.2份、肉豆蔻酸0.1份、抗菌剂0.2份、水90份。
28.所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成35wt％的淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀粉；
29.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：2。
30.所述抗菌剂为百里香精油和肉桂精油按重量比3：1混合而成，其中肉桂精油购于郑州雪麦龙，百里香精油购于国药集团；还添加有tween
‑
80、甘油和水，所述tween
‑
80、甘油和精油的重量比为3：1：1，水分含量为65％，这几种成分经超声波辅助复合而成微乳液之后使用。
31.所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯按重量比1：1混合而成。
32.所述碳酸钙晶须的直径为2
‑
3μm，长度为20
‑
30μm。
33.一种淀粉基可食膜的制备方法，包括以下步骤：
34.1)肉豆蔻酸加热溶解，加入乳化剂混合均匀；
35.2)将交联土豆淀粉分散在水中，80
‑
90℃水浴中搅拌，然后加入大豆分离蛋白，搅拌均匀；
36.3)加入碳酸钙晶须、甘油、抗菌剂以及步骤1)中的混合物，均质10min，所述均质为每均质1min停1min，之后循环反复，使膜液充分混合，然后真空脱气至无泡，然后倒入磨具中流延成膜。
37.实施例2
38.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉份3.5份、大豆分离蛋白1.8份、乳化剂1.2份、甘油1.2份、碳酸钙晶须0.25份、肉豆蔻酸0.12份、抗菌剂0.22份、水90份。
39.所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成35wt％的淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀粉；
40.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：2。
41.所述抗菌剂为百里香精油和肉桂精油按重量比3：1混合而成，其中肉桂精油购于郑州雪麦龙，百里香精油购于国药集团；还添加有tween
‑
80、甘油和水，所述tween
‑
80、甘油和精油的重量比为3：1：1，水分含量为65％，这几种成分经超声波辅助复合而成微乳液。
42.所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯按重量比1：1混合而成。
43.所述碳酸钙晶须的直径为2
‑
3μm，长度为20
‑
30μm。
44.其他工艺与实施例1相同。
45.实施例3
46.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉份4份、大豆分离蛋白1.5份、乳化剂1.5份、甘油1.5份、碳酸钙晶须0.3份、肉豆蔻酸0.15份、抗菌剂0.25份、水92份。
47.所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成35wt％的淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀粉；
48.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：2.5。
49.其他工艺与实施例1相同。
50.实施例4
51.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉份4.5份、大豆分离蛋白1.2份、乳化剂1.8份、甘油1.8份、碳酸钙晶须0.4份、肉豆蔻酸0.18份、抗菌剂0.28份、水92份。
52.所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成35wt％的淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀粉；
53.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：2.5。
54.其他工艺与实施例1相同。
55.实施例5
56.一种淀粉基可食膜，由以下重量份数的原料制成：交联土豆淀粉份5份、大豆分离蛋白1份、乳化剂2份、甘油2份、碳酸钙晶须0.5份、肉豆蔻酸0.2份、抗菌剂0.3份、水95份。
57.所述交联土豆淀粉的制备方法包括以下步骤：土豆淀粉分散在水中，形成35wt％的淀粉乳液，置于45℃恒温水浴中并控制ph为8.0
‑
9.0，逐滴滴入辛酯琥珀酸酐的乙醇溶液，搅拌反应1
‑
1.5h，然后加入三偏磷酸钠，搅拌2h，产物经洗涤干燥粉碎，得交联土豆淀粉；
58.所述土豆淀粉、三偏磷酸钠和辛酯琥珀酸酐的重量百分比为100：0.3：3。
59.其他工艺与实施例1相同。
60.对比例1
61.对比例1是在实施例5的基础上，不添加碳酸钙晶须，其他成分与工艺均与实施例5相同。
62.性能检测
63.按照gb/t13022
‑
1991检测本技术实施例1
‑
5制备的可食膜的厚度，并检测其抗拉强度和断裂伸长率，水蒸气透过系数(wvp)测定按照gb/t1037
‑
1988和gb/t16928
‑
1997进行检测，氧气透过率(op)参照gb/t1038
‑
2000进行检测，结果见表1所示。
64.可食膜的抑菌性能参考纸片扩散培养法，在无菌条件下用打孔器将可食膜制成直径为6mm的圆片，放置在预先已经接种100μl实验菌浓度为108cfu/ml的琼脂培养基上，每个培养基上放置3片，1片为对照(纸片)，另外2片为同一梯度重复膜。于37℃培养箱中倒置培养24h，培养后取出平板，测量抑菌区域面积(mm2)，记录平均值，抑菌圈的边缘以肉眼看不
到细菌明显生长为限，结果见表2。
65.表1性能检测结果
[0066][0067]
表2抑菌活性试验
[0068][0069][0070]
本技术实施例1
‑
5制备的可食膜膜厚为0.1mm，其抗拉强度为20
‑
21.6mpa,断裂伸长率为60
‑
61％，机械性能优异，而且可食膜的网络结构比较致密，水蒸气透过系数为1.01
‑
1.32*10
‑
13
g
·
cm
‑1·
s
‑1·
pa，氧气透过率为0.91
‑
1.1*10
‑5cm3·
m
‑2·
d
‑1·
pa
‑1，阻水和阻气性能优异。
[0071]
对比例1中没有添加碳酸钙晶须，其抗拉强度和断裂伸长率都有所下降，而且wvp和op都有所上升，说明碳酸钙晶须对能够在膜中起到增韧增强的作用，另外还能一定程度的增加膜的网络致密性，从而阻挡水蒸气和氧气透过。
[0072]
结合表2可以看出，本技术中的可食膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌均具有很明显的抑制效果，有助于本技术应用于新鲜食品的包装和保存。
[0073]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。