一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料及其制备方法，该抗氧化包装材料包含以下重量份数的组分：葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物20～30份。本发明的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，采用牛血浆蛋白水解物与葵花籽蛋白进行复配，所得可食性包装材料，具有良好的机械强度，紫外线阻隔性能及防水蒸气透过性能；与单纯的葵花籽蛋白膜相比抗氧化性明显加强，能有效防止食品氧化腐败，从而达到食品保鲜及延长货架期的效果；所得包装材料具有可食性，能被生物降解，不会对环境造成污染；其原料为可再生资源，生产成本低，可代替其他包装材料，极大地节约了不可再生资源，适合推广应用。
【专利说明】一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于可食性包装材料【技术领域】，具体涉及一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，同时还涉及一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]我国对向日葵的精深加工一般仅局限于取其油脂，而加工过程中产生的葵花籽柏，则基本作为低廉的动物饲料，未能得到充分和有效地利用。牛血是牛屠宰后的副产品，量大且具有很高的开发利用价值。但是长期以来牛血却未得到很好的利用，基本上处于被废弃的状况，不仅蛋白质资源流失，还造成严重的环境污染，据环保部门统计，每千克畜血的污染负荷BOD5S 150g，去除I千克BOD5负荷需花费人民币1014元，防治全国畜血排放所造成的环境污染，需消耗人民币约I亿元；另外，有些不法商贩非法利用畜血还带来一系列食品安全问题；因此，畜血资源的开发利用，应该得到足够的重视。
[0003]随着人们对食品质量及安全要求的不断提高，以及人们环保意识的增强，以天然生物材料制成的功能性可食性食品包装膜，已成为食品包装领域的研究热点。可食性膜的成膜材料主要包括蛋白质、糖类和脂质等；目前被广泛研究报道的蛋白质可食膜的原料有大豆蛋白、面筋蛋白、玉米醇溶蛋白以及胶原蛋白等，但未见报道以葵花籽蛋白为原料制备可食性膜方面的研究。
[0004]功能性包装膜可加入一些活性成分以提高膜的抗氧化性能、抗菌性能或营养价值。氧化作用是导致食品腐败主要的原因之一，添加抗氧化剂以制备具有抗氧化性能的包装材料越来越受到重视。近年来，一些人工合成抗氧化剂开始应用于食品包装膜材料中。但是，由于合成抗氧化剂长期使用的安全性已经受到质疑，其不能满足人们使用的要求，人们迫切需要天然无毒抗氧化剂的出现。
【发明内容】
[0005]本发明的目 的是提供一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，解决现有可食性包装材料因使用人工合成抗氧化剂而导致的安全性不能满足使用要求的问题。
[0006]本发明的第二个目的是提供一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法。
[0007]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，包含以下重量份数的组分:葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物20~30份。
[0008]所述葵花籽蛋白是从葵花籽柏中提取的葵花籽浓缩蛋白。所述提取的方法为碱溶酸沉法。
[0009]所述葵花籽蛋白是由以下方法制备的:
[0010]a)取葵花籽柏粉，按照料液比1:13~17的比例将葵花籽柏粉加入蒸馏水中，搅拌，调节pH为8.5~9.5，离心得上清液和残渣；
[0011]b)将残渣按步骤a)的方法再提取一次，合并两次提取的上清液，得混合液A ;
[0012]c)调节混合液A的pH至葵花籽柏蛋白等电点4.5，搅拌并离心，弃上清液，所得沉淀用蒸馏水洗涤后，按照料液比1.5~2.2:1的比例加入蒸馏水溶解，得蛋白乳；
[0013]d)将步骤c)所得蛋白乳经过两次均质后，调节pH为8.5~9.5，进行喷雾干燥，即得所述葵花籽蛋白。
[0014]步骤a)中所述葵花籽柏粉是由葵花籽柏经高速万能粉碎机粉碎后过60~80目筛网制成的。
[0015]步骤a)和步骤d)中调节pH的方法是加入浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液；步骤
c)中调节混合液A的pH的方法是加入浓度为3mol/L的盐酸。
[0016]步骤a)中所述离心的转速为3500r/min,时间为15~25min ；;步骤c)中所述离心的转速为3500r/min，时间为20min。
[0017]步骤d)中，所述两次均质的压力分别为2X105Pa、5X105Pa ;所述喷雾干燥的入口温度为170~190°C，出口温度为80~90°C。
[0018]所述牛血浆蛋白水解物是由以下方法制备的:
[0019]i)取牛血浆蛋白，溶于蒸馏水中制成牛血浆蛋白溶液，经90°C水浴预热后，调节牛血浆蛋白溶液的PH为8.0，温度为55°C ；
[0020]ii)向牛血浆蛋白溶液中加入碱性蛋白酶开始水解，水解过程中保持溶液的pH值恒定，水解后经90°C水浴使酶灭活,得水解液；
[0021]iii)调节步骤ii)所得水解液的pH为7.0后，真空冷冻干燥，即得所述牛血浆蛋白水解物。
`[0022]步骤ii)中，加入碱性蛋白酶的量是使碱性蛋白酶与底物的质量浓度比为I~2:100 ;水解时间为120~150min。
[0023]一种上述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，包括下列步骤:
[0024]I)取葵花籽蛋白溶于蒸馏水中得葵花籽蛋白溶液，再加入甘油，室温下搅拌使其混合均匀，得混合液B;
[0025]2)调节混合液B的pH为10~12，加入牛血浆蛋白水解物，混合均匀，得铸膜液；
[0026]3)将步骤2)所得铸膜液铺展制膜，干燥后再在干燥器中放置，揭膜，即得。
[0027]步骤I)中，所述牛血浆蛋白溶液的浓度为5% (w/v);所述混合液B中，甘油的浓度为 1% ~2% (w/v)。
[0028]步骤3)中，所述干燥的温度为50~70°C，时间为4~6h ;所述干燥器的相对湿度为58%，温度为20~30°C ;在干燥器中放置的时间为48h。
[0029]葵花籽柏是葵花籽制油时的副产物，其中含有29%~43%的优质蛋白质。牛血约为活体重的8%，分离后得到的血浆中蛋白质含量为6%~8%，是宝贵的蛋白质资源。血浆蛋白具有良好的凝胶特性、乳化性和发泡性。研究表明，应用选择性的蛋白酶在适宜的条件下水解蛋白质，其水解产物具有较强的抗氧化活性。
[0030]本发明的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，采用牛血浆蛋白水解物与葵花籽蛋白进行复配，所得可食性包装材料，具有良好的机械强度，紫外线阻隔性能及防水蒸气透过性能；牛血浆蛋白水解物作为一种天然抗氧化剂，添加后的可食性包装材料与单纯的葵花籽蛋白膜相比，抗氧化性明显加强，能有效防止食品氧化腐败，从而达到食品保鲜及延长货架期的效果；所得包装材料具有可食性，能被生物降解，不会对环境造成污染；牛血浆蛋白水解物与葵花籽蛋白作为天然生物材料，是可再生资源，来源广泛，生产成本低，可代替其他包装材料，极大地节约了不可再生资源，适合推广应用。
[0031 ] 本发明的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，将从葵花籽柏中提取的葵花籽蛋白作为可食性膜的基材，使葵花籽柏物尽其用，大幅度提升了葵花籽柏的附加值，又将牛血浆蛋白水解物作为天然抗氧化剂添加入可食性膜中，变废为宝，为牛血的综合利用找到一条新的出路。
[0032]本发明的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，将葵花籽蛋白与牛血浆蛋白水解物制成铸膜液后铺展制膜，所得可食性抗氧化膜具有良好的机械强度，紫外线阻隔性能及防水蒸气透过性能，能有效防止食品氧化腐败，从而达到食品保鲜及延长货架期的效果；本发明的制备方法，原料来源广泛、工艺简单，操作方便，生产成本低，适合大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0033]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0034]本发明的【具体实施方式】中，所用原料均为市售商品，葵花籽柏购自山东昊正农牧有限公司；牛血浆蛋白(粉状)购于天津恩彼蛋白质有限公司，蛋白质含量为70%;碱性蛋白酶(活力为106U/g)购于上海佳和生物科技有限公司。
[0035]实施例1
[0036]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，包含以下重量份数的组分:葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物20份。
[0037]所述葵花籽蛋白是由以下方法制备的: [0038]a)取葵花籽柏粉(所述葵花籽柏粉是由葵花籽柏经高速万能粉碎机粉碎后过60目筛网制成的)，按照料液比1:15 (w/v)的比例将葵花籽柏粉加入蒸馏水中，搅拌lh，采用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节pH为9，在3500r/min转速条件下离心20min，得上清液和
残渣；
[0039]b)将残渣按步骤a)的方法再提取一次，合并两次提取的上清液，得混合液A ;
[0040]c)采用浓度为3mol/L的盐酸调节混合液A的pH至葵花籽柏蛋白等电点4.5，搅拌30min,有沉淀析出，在3500r/min转速条件下离心20min,弃上清液,所得沉淀用pH为4.0的蒸馏水洗涤两次后，按照料液比2:1 (w/v)的比例加入蒸馏水溶解，得蛋白乳；
[0041]d)将步骤c)所得蛋白乳经过两次均质后，两次均质的压力分别为2X IO5Pa和5 X IO5Pa,用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节蛋白乳的pH为9，进行喷雾干燥(入口温度为170°C，出口温度为80°C)，即得所述葵花籽蛋白。
[0042]所述牛血浆蛋白水解物是由以下方法制备的:
[0043]i)取牛血浆蛋白，溶于蒸馏水中制成浓度为5% (w/w)的牛血浆蛋白溶液，经90°C水浴预热IOmin后，调节牛血浆蛋白溶液的pH为8.0，温度为55°C ；
[0044]ii)向牛血浆蛋白溶液中加入碱性蛋白酶开始水解，加入碱性蛋白酶的量是使碱性蛋白酶与底物的质量浓度比为1:100 ;水解过程中不断加入浓度为lmol/L的NaOH溶液，保持水解溶液的pH值恒定,水解120min后经90°C水浴5min使酶灭活,得水解液；
[0045]iii)用浓度为lmol/L的盐酸调节步骤ii)所得水解液的pH为7.0后，真空冷冻干燥，得粉末状固体，即为所述牛血浆蛋白水解物。[0046]将所得牛血浆蛋白水解物密封，于4°C下保存，备用。
[0047]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，包括下列步骤:
[0048]I)取葵花籽蛋白溶于蒸馏水中得浓度为5% (w/v)的葵花籽蛋白溶液，再加入甘油，室温下搅拌15min使其混合均匀，得混合液B ;所述混合液B中，甘油的浓度为1% (w/V);
[0049]2)用浓度为2mol/L的NaOH溶液调节混合液B的pH为10，搅拌15min后，加入牛血浆蛋白水解物，混合均匀，得铸膜液；
[0050]3)取IOml步骤2)所得铸膜液，铺展到聚苯乙烯平皿(64cm2)上制膜，60°C干燥5h后，再置于相对湿度(RH)为58%、温度为20°C的干燥器中放置48h，揭膜，即得可食性葵花籽蛋白抗氧化膜。
[0051]实施例2
[0052]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，包含以下重量份数的组分:葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物25份。
[0053]所述葵花籽蛋白是由以下方法制备的:
[0054]a)取葵花籽柏粉(所述葵花籽柏粉是由葵花籽柏经高速万能粉碎机粉碎后过60目筛网制成的)，按照料液比1:14 (w/v)的比例将葵花籽柏粉加入蒸馏水中，搅拌0.9h，采用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节pH为8.5，在3500r/min转速条件下离心25min，得上清液和残渣；
[0055]b)将残渣按步骤a)的方法再提取一次，合并两次提取的上清液，得混合液A ; [0056]c)采用浓度为3mol/L的盐酸调节混合液A的pH至葵花籽柏蛋白等电点4.5，搅拌35min,有沉淀析出，在3500r/min转速条件下离心20min,弃上清液,所得沉淀用pH为4.0的蒸馏水洗涤两次后，按照料液比2.2:1 (w/v)的比例加入蒸馏水溶解，得蛋白乳；
[0057]d)将步骤c)所得蛋白乳经过两次均质后，两次均质的压力分别为2X IO5Pa和5 X IO5Pa,用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节蛋白乳的pH为8.5，进行喷雾干燥(入口温度为180°C，出口温度为85°C)，即得所述葵花籽蛋白。
[0058]所述牛血浆蛋白水解物是由以下方法制备的:
[0059]i)取牛血浆蛋白，溶于蒸馏水中制成浓度为5% (w/w)的牛血浆蛋白溶液，经90°C水浴预热IOmin后，调节牛血浆蛋白溶液的pH为8.0，温度为55°C ；
[0060]ii)向牛血浆蛋白溶液中加入碱性蛋白酶开始水解，加入碱性蛋白酶的量是使碱性蛋白酶与底物的质量浓度比为1.5:100 ;水解过程中不断加入浓度为lmol/L的NaOH溶液，保持水解溶液的pH值恒定,水解135min后经90°C水浴5min使酶灭活,得水解液；
[0061]iii)用浓度为lmol/L的盐酸调节步骤ii)所得水解液的pH为7.0后，真空冷冻干燥，得粉末状固体，即为所述牛血浆蛋白水解物。
[0062]将所得牛血浆蛋白水解物密封，于4°C下保存，备用。
[0063]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，包括下列步骤:
[0064]I)取葵花籽蛋白溶于蒸馏水中得浓度为5% (w/v)的葵花籽蛋白溶液，再加入甘油，室温下搅拌15min使其混合均匀，得混合液B ;所述混合液B中，甘油的浓度为1.5%(w/V);
[0065]2)用浓度为2mol/L的NaOH溶液调节混合液B的pH为11，搅拌15min后，加入牛血浆蛋白水解物，混合均匀，得铸膜液；
[0066]3)取IOml步骤2)所得铸膜液，铺展到聚苯乙烯平皿(64cm2)上制膜，60°C干燥5h后，再置于相对湿度(RH)为58%、温度为20°C的干燥器中放置48h，揭膜，即得可食性葵花籽蛋白抗氧化膜。
[0067]实施例3
[0068]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，包含以下重量份数的组分:葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物30份。
[0069]所述葵花籽蛋白是由以下方法制备的:
[0070]a)取葵花籽柏粉(所述葵花籽柏粉是由葵花籽柏经高速万能粉碎机粉碎后过80目筛网制成的)，按照料液比1:16 (w/v)的比例将葵花籽柏粉加入蒸馏水中，搅拌1.lh，采用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节pH为9.5，在3500r/min转速条件下离心15min，得上清液和残渣；
[0071]b)将残渣按步骤a)的方法再提取一次，合并两次提取的上清液，得混合液A ;
[0072]c)采用浓度为3mol/L的盐酸调节混合液A的pH至葵花籽柏蛋白等电点4.5，搅拌25min,有沉淀析出，在3500r/min转速条件下离心20min,弃上清液,所得沉淀用pH为4.0的蒸馏水洗涤两次后，按照料液比1.5:1 (w/v)的比例加入蒸馏水溶解，得蛋白乳；
[0073]d)将步骤c)所得蛋白乳经过两次均质后，两次均质的压力分别为2X IO5Pa和5 X IO5Pa,用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节蛋白乳的pH为9.5，进行喷雾干燥(入口温度为190°C，出口温度为90°C )，即得所述葵花籽蛋白。
[0074]所述牛血浆蛋白水解物是由以下方法制备的:
[0075]i)取牛血浆蛋白，溶于蒸馏水中制成浓度为5% (w/w)的牛血浆蛋白溶液，经90°C水浴预热IOmin后，调节牛血浆蛋白溶液的pH为8.0，温度为55°C ；
[0076]ii)向牛血浆蛋白溶液中加入碱性蛋白酶开始水解，加入碱性蛋白酶的量是使碱性蛋白酶与底物的质量浓度比为2:100 ;水解过程中不断加入浓度为lmol/L的NaOH溶液，保持水解溶液的pH值恒定,水解150min后经90°C水浴5min使酶灭活,得水解液；
[0077]iii)用浓度为lmol/L的盐酸调节步骤ii)所得水解液的pH为7.0后，真空冷冻干燥，得粉末状固体，即为所述牛血浆蛋白水解物。
[0078]将所得牛血浆蛋白水解物密封，于4°C下保存，备用。
[0079]本实施例的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，包括下列步骤:
[0080]I)取葵花籽蛋白溶于蒸馏水中得浓度为5% (w/v)的葵花籽蛋白溶液，再加入甘油，室温下搅拌15min使其混合均匀，得混合液B ;所述混合液B中，甘油的浓度为2% (w/V);
[0081]2)用浓度为2mol/L的NaOH溶液调节混合液B的pH为12，搅拌15min后，加入牛血浆蛋白水解物，混合均匀，得铸膜液；
[0082]3)取IOml步骤2)所得铸膜液，铺展到聚苯乙烯平皿(64cm2)上制膜，60°C干燥5h后，再置于相对湿度(RH)为58%、温度为20°C的干燥器中放置48h，揭膜，即得可食性葵花籽蛋白抗氧化膜。
[0083]实验例1
[0084]本实验例对实施例1~3所得可食性抗氧化膜的常规性能进行测定。[0085]常规性能测定方法如下:
[0086]( I)膜厚度的测定方法
[0087]选择完好、均匀的膜，随机取5个点，用螺旋测微器测量其厚度，取平均值。
[0088]( 2 )膜刺穿性能(PS)的测定
[0089]采用质构仪进行测定，将完整均匀的待测膜样品放在两片自制的有机玻璃板之间，其中有机玻璃板中心有3.2cm的圆孔，四周由螺丝钉固定。选用直径2_的探针，探针下移速度为lmm/s。刺穿强度(PS，N/mm)计算公式如式(I)所示。
[0090]
【权利要求】
1.一种可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:包含以下重量份数的组分:葵花籽蛋白100份、牛血浆蛋白水解物20~30份。
2.根据权利要求1所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:所述葵花籽蛋白是由以下方法制备的: a)取葵花籽柏粉，按照料液比1:13~17的比例将葵花籽柏粉加入蒸馏水中，搅拌，调节pH为8.5~9.5，离心得上清液和残渣； b)将残渣按步骤a)的方法再提取一次，合并两次提取的上清液，得混合液A； c)调节混合液A的pH至葵花籽柏蛋白等电点4.5，搅拌并离心，弃上清液，所得沉淀用蒸馏水洗涤后，按照料液比1.5~2.2:1的比例加入蒸馏水溶解，得蛋白乳； d)将步骤c)所得蛋白乳经过两次均质后，调节pH为8.5~9.5，进行喷雾干燥，即得所述葵花籽蛋白。
3.根据权利要求2所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:步骤a)和步骤d)中调节pH的方法是加入浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液；步骤c)中调节混合液A的PH的方法是加入浓度为3mol/L的盐酸。
4.根据权利要求2所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:步骤a)中所述离心的转速为3500r/min,时间为15~25min ；;步骤c)中所述离心的转速为3500r/min,时间为 20min。
5.根据权利要求 2所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:步骤d)中，所述两次均质的压力分别为2 X 105Pa、5 X IO5Pa ;所述喷雾干燥的入口温度为170~190°C，出口温度为80~90°C。
6.根据权利要求1所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:所述牛血浆蛋白水解物是由以下方法制备的: i )取牛血浆蛋白，溶于蒸馏水中制成牛血浆蛋白溶液，经90°C水浴预热后，调节牛血浆蛋白溶液的PH为8.0，温度为55°C ； ?)向牛血浆蛋白溶液中加入碱性蛋白酶开始水解，水解过程中保持溶液的PH值恒定，水解后经90°C水浴使酶灭活,得水解液； iii)调节步骤ii)所得水解液的pH为7.0后，真空冷冻干燥，即得所述牛血浆蛋白水解物。
7.根据权利要求6所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料，其特征在于:步骤ii)中，加入碱性蛋白酶的量是使碱性蛋白酶与底物的质量浓度比为I~2:100 ;水解时间为120 ~150min。
8.—种如权利要求1所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，其特征在于:包括下列步骤: 1)取葵花籽蛋白溶于蒸馏水中得葵花籽蛋白溶液，再加入甘油，室温下搅拌使其混合均匀，得混合液B ; 2)调节混合液B的pH为10~12，加入牛血浆蛋白水解物，混合均匀，得铸膜液； 3)将步骤2)所得铸膜液铺展制膜，干燥后再在干燥器中放置，揭膜，即得。
9.根据权利要求8所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，其特征在于:步骤I)中，所述牛血浆蛋白溶液的浓度为5% (w/v);所述混合液B中，甘油的浓度为1% ~2% (w/v)。
10.根据权利要求8所述的可食性葵花籽蛋白抗氧化包装材料的制备方法，其特征在于:步骤3)中，所述干燥的温度为50~70°C，时间为4~6h ;所述干燥器的相对湿度为58%，温度为20~30°C ;在干燥器中`放置的时间为48h。
【文档编号】C08K5/053GK103773002SQ201410001166
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】张慧芸, 康怀彬, 李鑫玲, 张敏, 庄军辉, 郭新宇 申请人:河南科技大学