专利名称：抑菌性可食用一次性包装膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种抑菌性可食用一次性包装膜及其制备方法。以可食用的淀粉为主 要原料，添加壳聚糖、羟乙基纤维素、甘油等功能助剂，采用复配方式，得到一种强度适宜、 在热水中迅速溶解、不含人工合成防腐剂却具有良好抑菌性、低吸湿性、可食用的成膜材 料；可一次性包装粉末状食物，如调味粉；能够在包装过程中起到机械隔离空气、水汽和细 菌污染，并抑制微生物生长的作用，并能够随着粉状食物一同进入烹饪过程，在沸水煮食或 冲泡条件下迅速溶解，可以被食用，对食物的观感、口感、气味及味觉均无影响。可用于需经 过沸水煮食的粉状食物的一次性包装或分装，如方便面调味粉料的包装。
背景技术：
方便面是目前被人们普遍接受的快餐食品，仅我国2007年消费量已约达500亿 包，到2011年将达到1000亿包。市售方便面的包装内几乎均有调味粉、油料、脱水蔬菜等 配餐料，需要分别采用独立小包装。其中调料粉及脱水蔬菜包装的材质目前几乎全部为以 聚酯/铝箔/聚乙烯或聚酯/聚乙烯为主的复合薄膜或塑料薄膜，成本占方便面主体成本 (面块+调料包+外包装)近一半。对一些货值较低的袋装面来说，其成本还可能占总成本 60%以上。这种包装材料具有优良的机械强度、韧性和良好的阻水、阻气性；同时由于其原 料树脂高度工业化，生产、加工及后期包装应用等工艺都相对成熟，因此成本也很低廉。但是，这种调味包在使用时需将其撕开并倾倒出其内容物进行烹煮，剩余包装袋 随后丢弃并进入生活垃圾。这种包装材料由来源于石油产品的聚烯烃制成，既由于其本 质属性而不可降解从而不能参与自然界循环，又因其体积小且分布零散而不易集中回收处 置，因此在消耗石油资源的同时也难以避免地造成环境污染。另外，对于追求简易、快捷的 方便食品消费者来说，这种小包装食品在食用时每个都需要经过撕开-倾倒_丢弃的过程， 显然也令人感到繁琐和不便。除方便面外，速食麦片、豆奶粉、快餐粥等多种食品也都存在 此类问题。在可食膜领域国内外有多种产品已经和即将商业化，主要应用于香肠、果蔬、糖 果、糕点、药片等的包装，原料主要有淀粉、蛋白质、纤维素、多糖、脂肪(包括蜡质)等，以及 必需的添加剂。其中蛋白质、脂肪(蜡质)膜阻水隔油性极好，但水溶性差，适用于作药品、 糖果、水果、肉制品等产品的包装膜，如肠衣。改性纤维素膜强度高，水油阻隔性好，但成本 也高，用于包装价格较高的食品如香肠较为适宜。淀粉膜成本最为低廉，如我国自古至今一 直使用的糯米纸。但它强度和阻水性能极差，主要用在糖果、糕点的独体内包装上。另外将 淀粉成型剂与天然无毒的植物胶或动物胶胶黏剂按一定比例配制，再通过热压等方式也可 加工制成包装薄膜或具有一定刚性的包装容器。而方便面的调味粉或脱水蔬菜、速食麦片、豆奶粉、快餐粥等这些无油或少油脂的 干燥粉末或颗粒状食品，它们需要处于已有外包装之内的独立小包装，其目的更主要的是 分隔；若这一包装可随食物同时烹煮而食之，则仅要求有适度的力学性能和阻隔性能；又 因其应用量极大，所包装食品的价格定位相对较低，从而决定这类包装材料的价格不能超出现有的聚烯烃包装材料太多。另外，与石油基聚烯烃塑料不同，这些可食用包装膜原料中 富含淀粉、多糖、蛋白质等微生物的营养源物质，被包装食材中也多含有这类物质。因此，可 食用包装膜材料具有抑菌性也显得尤为重要。但是，能满足上述需求的产品目前市场上尤其是国内市场仍未出现。已经或正在 开发的类似产品代表性的有王海燕等(食品科技，2008，33(5) 130-131)以豆渣为原料提 取大豆多糖，加入淀粉、羧甲基纤维素钠、淀粉、海藻酸钠和甘油等辅助剂成膜制备可食性 方便面调料包装膜。经测定此膜抗拉强度为9. 20MPa,与目前市售方便面调料包装膜的强度 差距较大。刘原珊(中国发明专利，公开号101297682)公布了一种可食用膜材料及其制备 方法，原料组成包括15 30重量份的淀粉类材料、30 50重量份的壳聚糖类材料和1 10重量份的海藻酸钠。该膜材料不添加人工合成防腐剂，可食用，制作工艺简单，并具有良 好的机械性能。但由于成分中壳聚糖含量较高，最终所得膜材成本不会很低。徐清海等(食 品科技与开发，2001，22 (2) 20-22)以玉米淀粉为基料，分别加入海藻酸钠或壳聚糖，再配 以一定量的增塑剂、增粘剂、防腐剂，经特殊工艺加工成水不溶性复合包装膜(纸)，具有较 高的机械强度、水不溶性和阻气、阻湿性能。但这种膜在沸水中加热一段时间，其水溶性不 发生明显的变化，不适于做即食性膜。这些产品或者由于原料成本高，价格昂贵，难于推广 应用，或者强度、热水溶性、口感、抑菌性等与现行的聚烯烃包装材料或可食性膜的理想指 标尚有差距，综合性能还未完全达到实用阶段，或者生产、加工工艺复杂，不易与现有此类 包装材料的工艺设备兼容，难以工业化。因此，虽然这类可食用包装材料已有原型产品问 世，但却远远不能代替合成高分子在食品包装材料中的地位，真正被市场所接受并得以应 用的几乎没有，尤其是在国内，尚未见到此类产品被工业化并推广应用。
发明内容
针对上述状况，本发明的目的是提供一种抑菌性可食用一次性包装膜，是一种可 供需经沸水煮食或冲泡的粉状食物的一次性包装或分装之用的成膜性材料，可替代不可食 用的石油基聚烯烃塑料包装材料在上述场合中使用。它采用可食用的淀粉、壳聚糖等天然 多糖为主要原料，经过类似糯米纸加工的简单工艺成膜，在满足包装膜材所需基本性能的 基础上，能在包装过程中抑制被包装食品可能发生的细菌生长，又能随食物在沸水煮泡过 程中迅速溶解并被食用，无需丢弃，不影响食物的味道和口感，且成本较低。本发明的另一个目的是提供一种抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种抑菌性可食用一次性包装膜，该包装膜是采用5-10重量份的壳聚糖溶解于 醋酸水溶液的溶液、1-3重量份的羟乙基纤维素或羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于水 中的水溶液和72-76重量份的可食用的淀粉和12-15重量份的丙三醇与水混合制成淀粉悬 浊液，将上述三种液体混合后，风干成膜而制成；其中，醋酸水溶液的浓度为4质量％ -6质 量％，醋酸水溶液的重量份为240-260 ；在羟乙基纤维素和明胶的混合物中，羟乙基纤维素 和明胶的重量比为2-3 1。 在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜中，所述的可食用的淀粉优选为玉米淀粉 或土豆淀粉。这是因为本发明采用玉米淀粉或土豆淀粉所制成的包装膜的拉伸强度均> 25MPa，断裂伸长率均为2. 37% -0. 94%
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在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜中，所述的可食用的淀粉更优选为玉米淀 粉。这是因为玉米淀粉与土豆淀粉相比，玉米淀粉价格便宜，有利于降低本发明膜材原料的 成本。本发明使用的原料为玉米淀粉，土豆淀粉均为食用级；羟乙基纤维素，食品级；壳聚糖，食品级，脱乙酰度85% ；冰醋酸，食品级，99%;丙三醇(本文中也称甘油)，食品级，99% ；明胶，食品级水为蒸馏水。所述的1-3重量份的羟乙基纤维素或羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于水中 的水溶液，是采用1-3重量份的羟乙基纤维素溶解于40-60重量份蒸馏水中的水溶液，或是 1-3重量份的羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于40-60重量份蒸馏水中的水溶液。其中， 羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于蒸馏水是分为两步第一步是先将明胶用蒸馏水溶解 后过滤，过滤出的未溶杂质是极少量，极少量的未溶杂质并不影响明胶对于各成分的重量 比；第二步是在过滤后的滤液中加入羟乙基纤维素溶解。在72-76重量份的可食用的淀粉和12_15重量份的丙三醇与水混合制成淀粉糊过 程中，是将72-76重量份的可食用的淀粉和12-15重量份的丙三醇与140-160重量份蒸馏 水混合制成淀粉糊。一种抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，该方法包括下述步骤(1)、将5-10重量份的壳聚糖加入在240-260重量份的浓度为4质量％ _6质量％ 的醋酸水溶液中，在65°C -70°C条件下搅拌溶解；(2)、将1-3重量份的羟乙基纤维素溶解于40-60重量份的水中，或者1_3重量份 的明胶和羟乙基纤维素溶解于40-60重量份的水中，其中，在1-3重量份的明胶和羟乙基纤 维素中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为2-3 1 ；(3)、将72-76重量份的可食用的淀粉、12-15重量份的丙三醇和140-160重量份的 水混合，在80°C -85°C条件下搅拌，制成淀粉糊；(4)、将步骤⑴和步骤⑵得到的溶液与步骤(3)得到的淀粉糊充分混合；(5)、步骤(4)得到的混合液流涎于基板上，于20°C -40°C风干成膜。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(3)中，所 述的可食用的淀粉优选为玉米淀粉或土豆淀粉。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(3)中，所 述的可食用的淀粉更优选为玉米淀粉。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(2)中，在 将明胶和羟乙基纤维素溶解于水中的过程中，是先将明胶用水溶解后过滤，在滤液中加入 羟乙基纤维素溶解。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(3)中，可 食用的淀粉、丙三醇和水混合，搅拌的时间为30min-40min。
在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(4)中，步 骤(1)和步骤(2)得到的溶液与步骤(3)得到的淀粉糊混合的时间为30min-40min，混合的 温度为 40°C -60°C。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(5)中，所 采用的基板为聚四氟乙烯基板。在本发明的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法中，在所述的步骤(2)和步骤 (3)中所使用的水均为蒸馏水。通过上述配方和工艺所得的膜材具有如下特性(1)力学强度和延展性按照GB13022-91测定所得膜材的拉伸强度>25MPa，断裂伸长率2. 37%-0. 94% 0 同目前市售方便面调味粉包装袋的塑料膜材(厚度约0. 04mm,拉伸强度约40MPa，断裂伸长 率约2% )相比，本发明膜材强度适宜，延展性相当。(2)抑菌性分别以大肠杆菌和金黄色葡萄糖链菌为菌种对所得成膜液进行抑菌试验，抑菌率 依次为72. 74%,81. 13%。说明本发明膜材能有效抑制微生物的生长繁殖。(3)热水溶解性本发明膜材在沸水中能迅速溶解，残余极少量肉眼可见壳聚糖丝絮状物，因其可 食用，且碎絮尺寸小，不足以影响口感，所以对实际应用无影响。(4)吸湿稳定性本发明膜材露置于相对湿度60% -85%, 180C -20°C的空气中14天，吸湿率波动 < 士3%。(5)成本低本发明膜材原料的成本核算约为8 10元/千克。而目前市售方便面调味粉包 装袋的塑料膜材成本为12 16元/千克，每个包装袋价值约0. 6 1元。其中，上述价格 是以玉米淀粉为原料进行核算的；如果要以土豆淀粉为原料进行核算，由于土豆淀粉比玉 米淀粉价格高约20%以上，因此所得膜材成本价格要略高于上述价格。
具体实施例方式本发明的膜材制作方法如下(1)将壳聚糖按一定比例加入醋酸水溶液，在65°C下搅拌溶解；(2)将羟乙基纤维素或其与明胶的混合物用少量水溶解；(3)将淀粉、甘油和蒸馏水按一定比例混合，在80°C下搅拌30min，制成淀粉糊；(4)将上述步骤(1)和(2)得到的溶液以及步骤(3)得到的淀粉糊在40°C -60°C 下充分混合30min ；(5)在40°C -60°C下将混合液按一定厚度流涎于聚四氟乙烯基板表面，于 200C -40°C风干成膜。下面用实施例加以说明，以下所说的“份”均为“重量份”。实施例一配方玉米淀粉74份
甘油15份壳聚糖10份羟乙基纤维素1份醋酸水溶液(质量百分比浓度为5% ) 250份(1)将10重量份壳聚糖加入250重量份醋酸水溶液(醋酸水溶液的质量百分比浓 度为5%)中，在65°C下搅拌溶解；(2)将1重量份羟乙基纤维素用50重量份蒸馏水溶解；(3)在搅拌下，将15重量份甘油加入150重量份蒸馏水中，混合均勻后加入74重 量份玉米淀粉，升温至80°C后保持30min，制成淀粉糊；(4)将淀粉糊降温至40°C -60°C，加入(1)、(2)所得溶液，充分搅拌混合30min，得 到成膜液；(5)在40°C _60°C趁热将25重量份-50重量份的成膜液按0. 04mm厚度的要求，流 涎于IOcmX 15cm的聚四氟乙烯基板表面，于20°C _40°C风干成膜，制成膜的厚度约0. 04mm。实施例二配方土豆淀粉76份甘油15份壳聚糖5份羟乙基纤维素1.5份明胶0·5 份醋酸溶液(质量百分比浓度为5% ) 250份其中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为3 1(1)将5重量份壳聚糖加入250重量份醋酸水溶液(质量百分比浓度为5% )中， 在65 °C下搅拌溶解；(2)将0. 5重量份明胶用50重量份蒸馏水溶解后过滤，滤液中加入1. 5重量份羟 乙基纤维素并充分溶解；(3)在搅拌下，将15重量份甘油加入150重量份蒸馏水中，混合均勻后加入76重 量份土豆淀粉，升温至80°C后保持30min，制成淀粉糊；(4)和(5)操作同实施例一。实施例三、配方玉米淀粉-J2份甘油12份壳聚糖8份羟乙基纤维素2份明胶1份醋酸溶液(质量百分比浓度为5% ) 250份其中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为2 1(1)将8重量份壳聚糖加入250重量份醋酸水溶液(质量百分比浓度为5% )中， 在65 °C下搅拌溶解；(2)将1重量份明胶用50重量份蒸馏水溶解后过滤，滤液中加入2重量份羟乙基
7纤维素并充分溶解；(3)在搅拌下，将12重量份甘油加入150重量份蒸馏水中，混合均勻后加入72重 量份淀粉，升温至80°C后保持30min，制成淀粉糊；(4)和(5)操作同实施例一。将实施例一、实施例二和实施例三得到的膜材的试样进行下述测试(1)进行力学强度和延展性测试按照GB13022-91，取长条型试样，厚度约0. 04mm，在20°C用电子拉力机测试膜的 拉伸强度和断裂伸长率，拉伸速度为20mm/min。实施例一得到的膜材的试样的拉伸强度均 > 29MPa，实施例二、实施例三得到的膜材的试样的拉伸强度均> 25MPa，三者断裂伸长率 均为2. 37% -0. 94%。同目前市售方便面调味粉包装袋的塑料膜材(厚度约0. 04mm，拉伸 强度约40MPa，断裂伸长率约2% )相比，强度适宜，延展性相当。(2)进行抑菌性测试分别以大肠杆菌和金黄色葡萄糖链菌为菌种进行成膜液的抑菌试验，将实施例一 在步骤(4)中得到的成膜液加入蒸溜水配成质量百分比浓度为10%的成膜液水溶液，以不 加成膜液的培养基作为空白，所得成膜液的抑菌率依次为72. 74% (抑大肠杆菌)，81. 13% (抑金黄色葡萄糖链菌)，能有效抑制微生物的生长繁殖。(3)进行热水溶解性测试实施例一、实施例二和实施例三得到的膜材在沸水中均能迅速破碎，面积为 5cmX5cm的膜材在5min之内几乎完全溶解。残余极少量肉眼可见丝絮状物为壳聚糖，因其 可食用，且碎絮尺寸小，不足以影响口感，所以对实际应用无影响。(4)进行吸湿稳定性测试实施例一、实施例二和实施例三得到的膜材露置于相对湿度60% -85%， 180C -20°C的空气中14天，吸湿率波动< 士3%。
权利要求
一种抑菌性可食用一次性包装膜，其特征在于该包装膜是采用5 10重量份的壳聚糖溶解于醋酸水溶液得到的溶液、1 3重量份的羟乙基纤维素或羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于水中得到的水溶液和72 76重量份的可食用的淀粉和12 15重量份的丙三醇与水混合制成淀粉悬浊液，将上述三种液体混合后，风干成膜而制成；其中，醋酸水溶液的浓度为4质量％ 6质量％，醋酸水溶液的重量份为240 260；在羟乙基纤维素和明胶的混合物中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为2 3∶1。
2.根据权利要求1所述的抑菌性可食用一次性包装膜，其特征在于所述的可食用的 淀粉为玉米淀粉或土豆淀粉。
3.根据权利要求1或2所述的抑菌性可食用一次性包装膜，其特征在于所述的可食 用的淀粉为玉米淀粉。
4.一种抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1)、将5-10重量份的壳聚糖加入在240-260重量份的浓度为4质量％-6质量％的醋 酸水溶液中，在65°C -70°C条件下搅拌溶解；(2)、将1-3重量份的羟乙基纤维素溶解于40-60重量份的水中，或者1-3重量份的明 胶和羟乙基纤维素溶解于40-60重量份的水中，其中，在1-3重量份的明胶和羟乙基纤维素 中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为2-3 1 ；(3)、将72-76重量份的可食用的淀粉、12-15重量份的丙三醇和140-160重量份的水混 合，在80°C -85°C条件下搅拌，制成淀粉糊；(4)、将步骤(1)和步骤(2)得到的溶液与步骤(3)得到的淀粉糊充分混合；(5)、步骤(4)得到的混合液流涎于基板上，于20°C-4(TC风干成膜。
5.根据权利要求4所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于在所 述的步骤(3)中，所述的可食用的淀粉为玉米淀粉或土豆淀粉。
6.根据权利要求4或5所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于 在所述的步骤(2)中，在将明胶和羟乙基纤维素溶解于水中的过程中，是先将明胶用水溶 解后过滤，在滤液中加入羟乙基纤维素溶解。
7.根据权利要求4或5所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于 在所述的步骤(3)中，可食用的淀粉、丙三醇和水混合，搅拌的时间为30min-40min。
8.根据权利要求4或5所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于 在所述的步骤(4)中，步骤(1)和步骤(2)得到的溶液与步骤(3)得到的淀粉糊混合的时 间为30min-40min，混合的温度为40°C _60°C。
9.根据权利要求4或5所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于 在所述的步骤(5)中，所采用的基板为聚四氟乙烯基板。
10.根据权利要求4或5所述的抑菌性可食用一次性包装膜的制备方法，其特征在于 在所述的步骤(2)和步骤(3)中所使用的水均为蒸馏水。
全文摘要
一种抑菌性可食用一次性包装膜及其制备方法，该包装膜是采用5-10重量份的壳聚糖溶解于醋酸水溶液的溶液、1-3重量份的羟乙基纤维素或羟乙基纤维素和明胶的混合物溶解于水中的水溶液和72-76重量份的可食用的淀粉和12-15重量份的丙三醇与水混合制成淀粉糊混合制成混合液，风干成膜而制成；其中，醋酸水溶液的浓度为4质量％-6质量％，醋酸水溶液的重量份为240-260；在羟乙基纤维素和明胶的混合物中，羟乙基纤维素和明胶的重量比为2-3∶1。可食用的淀粉优选为玉米淀粉或土豆淀粉；更优选为玉米淀粉。该包装膜满足包装膜材所需基本性能，能抑制细菌生长，又能被食用，无需丢弃，不影响食物的味道和口感，且成本较低。
文档编号B65D65/46GK101899172SQ20101024805
公开日2010年12月1日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者何江川, 佟刚, 李丽, 范伟佳, 靳丽丽, 马榴强 申请人:北京联合大学生物化学工程学院