一种可食性鲟鱼皮胶原蛋白复合保鲜膜及其制备方法

1.本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚复合膜及其制备方法和应用。


背景技术：

2.以石油和煤炭为基础的塑料包装可防止食品对周围环境的影响，但其来源不可再生，降解性较差。随着环境意识的提高和消费者对食品质量要求的提高，由于致病微生物的腐败，近几十年来，人们越来越多地致力于开发基于天然蛋白质和多糖基质的可降解生物复合膜。
3.胶原蛋白是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白。目前胶原蛋白主要来源于水生生物加工过程中产生的副产物，鲟鱼是世界上最大的淡水鱼类之一，我国的鲟鱼养殖产量居世界首位。鲟鱼皮的质量占鲜鱼总质量的5％-7％，鲟鱼属于硬鳞鱼类，鱼皮难以食用，我国每年大约有700t以上的鲟鱼皮被丢弃。鲟鱼皮中含有丰富的胶原蛋白，是胶原蛋白的优质来源。胶原蛋白具有易成膜性、无毒、生物相容性好、抗原性、致敏性低和优异的生物降解性等特性，被广泛用作食品包装材料。然而，传统的胶原蛋白膜存在机械性能差、水蒸气透过率高、抗菌、抗氧化性能差等缺点，限制了它在食品包装领域的应用。
4.壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种天然多聚物，是自然界中的仅次于纤维素的第二大碱性生物多糖，是细胞外基质中糖胺聚糖的结构类似物。壳聚糖是一种阳离子聚合物，分子中有大量氨基、羧基等活性基团，胶原蛋白分子中有大量羧基、羟基等活性基团，两种高聚物之间很容易产生氢键、离子键等作用，壳聚糖能有效地增强胶原蛋白膜的机械性能，有望成为鲟鱼皮胶原蛋白膜的优良改性剂。
5.丁香酚(eugenol)属于苯丙烷的烯丙基苯类，是一种无色到微黄色的、具有香味的天然油性液体物质，主要从丁香、月桂、桂叶中提取。丁香酚具有丰富的资源、低成本、优良的抗菌和抗氧化活性，是fda认可的gras(公认安全)食品添加剂。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明公开了一种可食性鲟鱼皮胶原蛋白复合保鲜膜的制备方法。
7.一种可食性鲟鱼皮胶原蛋白复合保鲜膜的制备方法，按照如下步骤进行：
8.(1)将鲟鱼皮胶原蛋白溶于1-3％乙酸溶液，制备鲟鱼皮胶原蛋白溶液；
9.(2)将壳聚糖溶于1-3％乙酸溶液，40-50℃下搅拌溶解，制备壳聚糖溶液；
10.(3)将鲟鱼皮胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，加入占胶原蛋白和壳聚糖混合液溶质质量20-30％的甘油，搅拌均匀，50-60℃下交联0.5-1.5h，得到鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖溶液；
11.(4)将丁香酚原液、丁香酚原液体积的10％的吐温-80和鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖
溶液混合，6000-10000r/min条件下均质1-3min，得到鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚成膜液；
12.(5)将鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚成膜液采用流延法到10cm
×
10cm规格的成膜器，40-60℃下干燥16-24h制得鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚复合膜。
13.步骤(1)所述鲟鱼皮胶原蛋白溶液中鲟鱼皮胶原蛋白的浓度为0.5-2.5％。
14.步骤(2)中所述壳聚糖溶液中壳聚糖的浓度为1.0-3.0％。
15.步骤(3)所述鲟鱼皮胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液体积比为1:0、2:1、3:2、2:3、1:2或0:1。
16.步骤(4)所述丁香酚原液加入的体积与鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖混合溶液的体积比为(0-0.015)∶1。
17.优选的，步骤(1)所述鲟鱼皮胶原蛋白溶液中鲟鱼皮胶原蛋白的质量浓度为1％。
18.优选的，步骤(2)所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为2％。
19.优选的，步骤(3)所述鲟鱼皮胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液体积比为3:2。
20.优选的，步骤(4)所述丁香酚原液加入的体积与鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖混合溶液的体积比为0.01∶1。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的可食性鲟鱼皮胶原蛋白复合保鲜膜机械性能良好、水蒸气透过率高、抗菌、抗氧化性能强，可以有效的延缓食品的腐败，延长了保质期。
附图说明
22.图1为鲟鱼皮胶原蛋白浓度对鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜机械性能的影响图。
23.图2为壳聚糖浓度对鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜机械性能的影响图。
24.图3为鲟鱼皮胶原蛋白与壳聚糖体积比对鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜机械性能的影响图。
25.图4为不同复合膜样品的光透射特性16.7l
·
min-1
。
26.图5为不同复合膜样品的机械性能图，其中a.co-cs b.co-cs-0.10％eu c.co-cs-0.25％eu d.co-cs-0.50％eu e.co-cs-1.00％eu f.co-cs-1.50％eu。
27.图6为不同复合膜样品的截面扫描电镜图，其中a、a:co-cs；b、b:co-cs-0.10％eu；c、c:co-cs-0.25％eu；d、d:co-cs-0.50％eu；e、e:co-cs-1.00％eu；f、f:co-cs-1.50％eu；abcedf放大1.0k倍，abcdef放大5.0k倍。
28.图7为不同复合膜样品的傅里叶变换红外光谱图，其中a.co-cs
29.b.co-cs-0.10％eu c.co-cs-0.25％eu d.co-cs-0.50％eu e.co-cs-1.00％eu f.co-cs-1.50％eu。
30.图8为不同复合膜样品的抗氧化活性图，其中a.co-cs b.co-cs-0.10％eu
31.c.co-cs-0.25％eu d.co-cs-0.50％eu e.co-cs-1.00％eu f.co-cs-1.50％eu。
32.图9为不同复合膜样品的抑菌活性图，其中a.co-cs b.co-cs-0.10％eu c.co-cs-0.25％eu d.co-cs-0.50％eu e.co-cs-1.00％eu f.co-cs-1.50％eu。
33.图10为不同样品组对冷藏鲟鱼片tvb-n含量的影响图。
34.图11为不同样品组对冷藏鲟鱼片tba含量的影响图。
35.图12为不同样品组对冷藏鲟鱼片ph值的影响图。
36.图13为不同样品组对冷藏鲟鱼片菌落总数的影响图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明作详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
38.实施例1筛选最佳配方
39.首先对鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的物理性能进行测定，筛选出合适的鲟鱼皮胶原蛋白浓度、壳聚糖浓度、鲟鱼皮胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比。
40.鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚复合膜的制作方法：(1)将鲟鱼皮胶原蛋白溶于2％乙酸溶液，制备鲟鱼皮胶原蛋白溶液(co)；(2)将壳聚糖溶于2％乙酸溶液，45℃下搅拌溶解，制备壳聚糖溶液(cs)；(3)将鲟鱼皮胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液，按照比列混合，加甘油(鲟鱼皮胶原蛋白和壳聚糖混合液溶质质量的25％)，搅拌均匀，55℃下交联1h，得到鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖溶液(co-cs)；(4)将丁香酚原液、丁香酚原液体积的10％的吐温-80和鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖溶液混合，均质(8000r/min，2min)得到鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚成膜液；(5)将成膜液采用流延法到成膜器(规格：10cm
×
10cm)，50℃下干燥20h制得鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚(co-cs-eu)复合膜。
41.1.胶原蛋白浓度、壳聚糖浓度、胶原蛋白与壳聚糖体积比试验
42.胶原蛋白的浓度为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％，壳聚糖浓度为1.0％，1.5％，2.0％，2.5％，3.0％，胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比为1:0，2:1，3:2，2:3，1:2，0:1，加入25％甘油，55℃条件下交联1h，将成膜液倒在成膜器内，在烘箱温度为50℃环境中放置20h，揭膜，将膜样品放置在温度为25℃，相对湿度为50％的干燥器内，48h后测定各项指标，结果如图1-3所示。
43.根据图1、图2、图3中复合膜的拉伸强度选取胶原蛋白浓度、壳聚糖浓度、胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比3个因素，各取三个水平，以鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜拉伸强度为指标，进行正交试验设计，确定复合膜的最佳制备条件。正交试验设计见下表1。
44.表1正交试验因素水平
[0045][0046]
正交试验设计及结果分析如表2所示。
[0047]
表2正交试验设计及结果分析
[0048][0049]
由表2可知，影响鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖薄膜拉伸强度的各因素先后顺序为:c》a》b，即胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比》胶原蛋白浓度》壳聚糖浓度，最优组合是a2b2c2，即胶原蛋白浓度1.0％、壳聚糖浓度2.0％、胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比3:2。
[0050]
2.丁香酚原液与鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖成膜液的体积比试验
[0051]
在确定鲟鱼皮胶原蛋白浓度、壳聚糖浓和鲟鱼皮胶原蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比3个因素的条件下，制备鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖(co-cs)成膜液，然后向成膜液中添加不同体积的丁香酚原液(eu)，制备鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚成膜液，干燥成膜。丁香酚原液与鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖成膜液的体积比选择0-0.015：1(标记为0-1.5％∶1)。根据对鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚(co-cs-eu)复合膜的综合评价确定添加丁香酚原液的体积。测定结果如表3、表4所示。
[0052]
表3不同复合膜样品的厚度、水蒸气透过率、含水量和水溶性
[0053][0054]
表4不同复合膜样品的颜色和不透明度
[0055][0056]
通过图4-9分析，选择丁香酚原液与鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖成膜液的体积比0.01：1(1.0％：1)，制备鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚(co-cs-eu)复合膜，应用于鲟鱼片保鲜。
[0057]
实施例2鲟鱼皮胶原蛋白-壳聚糖-丁香酚复合膜的保鲜试验
[0058]
新鲜鲟鱼去头、皮和内脏，切成4cm
×
2cm
×
4mm左右的鲟鱼片，洗净。将所有鱼片平均分为3组，放在食品级塑料盒中，分别用保鲜膜覆盖(对照组)、co-cs-eu复合膜覆盖和不盖膜(空白组)处理，置于4℃下冷藏。每组试验重复处理3次，隔天取样测定相关指标。
[0059]
通过图10-13可以看出，随着贮藏时间的延长，各组样品的ph值均为先下降后逐渐升高；tvb-n值、菌落总数和tba值均呈现逐渐上升的趋势，其中空白组鲟鱼片增加速率最快，co-cs-eu复合膜处理组鲟鱼片增加速率最慢，表明co-cs-eu复合膜可以有效的延缓鲟鱼片的腐败，延长了鲟鱼片的保质期。
[0060]
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。