一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用。制備時(shí)，將膠原蛋白加入水中，在熱處理溫度為60℃～70℃條件下攪拌溶解，依次加入甘油、雙醛淀粉、海藻酸鈉和阿魏酸，在60℃～70℃條件下熱處理20-30分鐘，置于攪拌脫泡機(jī)中脫去氣泡，再在有機(jī)玻璃板上流延，待成膜液冷卻后烘干，常溫下冷卻、揭膜，制得阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜。本發(fā)明制備得具有透明高、阻隔性好、機(jī)械強(qiáng)度較高，并具有抗菌性能的可食性食品包裝膜，牛津杯法測得所得膜對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性的抑菌圈直徑為17-22mm，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑菌能力。所制得的膜用于臘腸的保鮮，可將臘腸的貨架期延長8.5天。
【專利說明】一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保鮮抗菌膜，特別是涉及一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜及其制備方法與在肉制品保鮮上的應(yīng)用，屬于食品綠色加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可食性抗菌膜不僅具有防止食品腐敗變質(zhì)，減少腐敗微生物的生長，提高食品貯藏穩(wěn)定性，延長食品貨架期的功能；還可以減少甚至避免食品加工過程中防腐劑的直接加入，保障消費(fèi)者食用安全；同時(shí)還可生物降解，不會造成包裝廢棄物污染的環(huán)境問題，而成為食品防腐包裝工業(yè)的發(fā)展方向。
[0003]肉制品在人們?nèi)粘Ｉ攀持姓加袠O重要的地位，為保持肉制品的貯藏穩(wěn)定性，通常需要在肉制品保鮮中添加大量的防腐劑，但是防腐劑的添加也給肉制品安全帶來了較大的隱患。可食性抗菌膜的研制，不但能提高肉制品貯藏穩(wěn)定性，還可以減少甚至避免肉制品加工過程中防腐劑的直接加入。同時(shí)可作為肉制品風(fēng)味劑、抗氧化劑和抗微生物制劑等的載體，應(yīng)用于塑料包裝的內(nèi)層，減少和防止塑料中有害殘留物向肉制品中的遷移，保障消費(fèi)者食用安全，而且涂膜材料為蛋白質(zhì)類物質(zhì)，除可食用外還具有一定的保健功能，肉制品工業(yè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]張美云、劉鎏等，膠原蛋白膜的應(yīng)用和研究進(jìn)展[J]，中國皮革，2007，36(3):39-41，利用膠原蛋白與羧甲基纖維素結(jié)合制得共混膜，其力學(xué)性能尚可，但是抗菌性能較差。
[0005]中國發(fā)明專利申請201210118934.6公開了一種含有植物提取物的抗氧化膠原蛋白活性膜及制備方法，屬于可食性膜共混改性領(lǐng)域。該發(fā)明的抗氧化活性膜組分中含有植物提取物，膠原蛋白，甘油；制備時(shí)，`先將膠原蛋白與甘油按比例溶于蒸餾水制成膠原蛋白水溶液，再將植物提取物加入蒸餾水制成溶液，然后添加一定量于膠原蛋白液中，攪拌均勻，超聲脫氣，移取鋪展于有機(jī)玻璃板上干燥成膜。本發(fā)明制備的活性蛋白膜與單純的膠原蛋白膜相比，由于提取物的加入，抗氧化性明顯提高，且具有了良好的紫外線阻隔性能及一定的抗菌性，此外該蛋白膜還具有阻濕，阻氣性能，可降解，從而達(dá)到保護(hù)食品和減少環(huán)境污染的效果。但是該膠原蛋白膜的機(jī)械性能有待提高，抗菌性也不強(qiáng)。
[0006]阿魏酸(Ferulic Acid)的化學(xué)名稱為4羥基3甲氧基肉桂酸，是桂皮酸(又稱肉桂酸，3苯基2丙烯酸，分子結(jié)構(gòu))的衍生物之一。阿魏酸具有抗血小板聚集，抑制血小板5-羥色胺釋放，抑制血小板血栓素a2 (txa2)的生成，增強(qiáng)前列腺素活性，鎮(zhèn)痛，緩解血管痙攣等作用。是生產(chǎn)用于治療心腦血管疾病及白細(xì)胞減少等癥藥品的基本原料。阿魏酸還有較強(qiáng)的抗氧化保護(hù)DNA的作用。但是尚未有將阿魏酸與膠原蛋白配合制備抗菌膜的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)食品包裝材料的問題，提供一種抗菌保鮮能力強(qiáng)，機(jī)械性能好、具有可食性的阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜及其制備方法。[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供上述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜在肉制品保鮮上的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明以膠原蛋白和阿魏酸為基料，配以甘油、雙醛淀粉和海藻酸鈉，在嚴(yán)格控制溫度和溶液的氣泡量條件，制備阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜。
[0010]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法:將膠原蛋白加入水中，在熱處理溫度為60°C~70°C條件下攪拌溶解，依次加入甘油、雙醛淀粉、海藻酸鈉和阿魏酸，在60°C~70°C條件下熱處理20-30分鐘，置于攪拌脫泡機(jī)中脫去氣泡，再在有機(jī)玻璃板上流延，待成膜液冷卻后烘干，常溫下冷卻、揭膜，制得阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜；以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，膠原蛋白濃度為6-14%，阿魏酸為0.06-0.70%,甘油為1.20-5.60%,雙醛淀粉為0.12-1.40%，海藻酸鈉 0.24-1.68%。
[0012]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述烘干為置于60°C的烘箱中烘烤4_6h。以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述膠原蛋白濃度為8-12%。所述甘油濃度為1.60-3.60%。所述海藻酸鈉濃度為0.40-0.84%。所述雙醛淀粉濃度為0.32-0.60%。所述阿魏酸濃度為0.16-0.36%ο
[0013]一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜，由上述方法制備。
[0014]阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜在肉制品保鮮上的應(yīng)用。
[0015]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)阿魏酸與膠原蛋白混配時(shí)具有很好的成膜性，加入一定量的甘油、雙醛淀粉和海藻酸鈉，得到的阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜機(jī)械性能特別優(yōu)異，厚度為0.21毫米時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.80-2.03`MPa ;斷裂伸長率為98.12%_118.73% ;阿魏酸能與蛋白質(zhì)中的賴氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等反應(yīng)而使蛋白質(zhì)交聯(lián)，在成膜溶液中添加微量阿魏酸能改善膜的機(jī)械性能并降低膜的水蒸汽、氧氣和二氧化碳透過率。此外，阿魏酸作為一種廣譜性、天然抗菌劑，還賦予膜以抗菌性能，牛津杯法測得所得膜對革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽性(葡萄球菌)的抑菌圈直徑為17-22_，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑菌能力，將該膜涂覆于臘腸保鮮中，可將臘腸貨架期延長8.5天。此外，雙醛淀粉可與膠原蛋白中氨基和亞氨基起交聯(lián)反應(yīng)，提高了膜的機(jī)械性能和阻隔性能，避免了一般可食性膜使用戊二醛和環(huán)氧氯丙烷等成分的添加，真正做到可食。
[0016]以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，本發(fā)明中在甘油濃度和雙醛淀粉濃度的全取值范圍內(nèi)，斷裂伸長率的變化趨勢是:當(dāng)甘油濃度低于O水平(30%)，隨著甘油添加量的增加而升高，當(dāng)甘油添加量高于O水平時(shí)，隨著甘油添加量的增加而下降；同樣，當(dāng)戊醛的添加量逐漸與O水平接近時(shí)，斷裂伸長率也隨之增大。甘油濃度和雙醛淀粉濃度的交互作用反映出適宜的條件會使斷裂伸長率達(dá)到最大值，但過高或過低都會使斷裂伸長率降低。
[0017]以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，本發(fā)明中甘油濃度和阿魏酸濃度的交互作用顯著，甘油濃度的變化對斷裂伸長率的影響稍微高于阿魏酸。開始時(shí)隨甘油濃度和阿魏酸濃度的升高，斷裂伸長率隨之增加，但當(dāng)甘油濃度和阿魏酸濃度增加到一定程度時(shí)，斷裂伸長率也達(dá)到最大；當(dāng)甘油濃度和阿魏酸濃度繼續(xù)升高，斷裂伸長率開始下降。即甘油濃度和阿魏酸濃度過高或過低時(shí)，斷裂伸長率均不能達(dá)到最大值。
[0018]以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，本發(fā)明中隨著雙醛淀粉濃度和阿魏酸濃度的增加，斷裂伸長率在不斷的增大，當(dāng)雙醛淀粉濃度和阿魏酸濃度增大到一定程度后，斷裂伸長率達(dá)到最大；雙醛淀粉濃度和阿魏酸濃度繼續(xù)升高時(shí)，斷裂伸長率又會隨之下降。由曲面圖可看出，在甘油濃度保持一定(0.15%)時(shí)，戊二醇濃度對斷裂伸長率的影響大于阿魏酸。
[0019]甘油作為一種增塑劑，不但能改善蛋白膜的加工性能，而且對膜的機(jī)械性能影響較大。不加或只添加極少量的甘油，所成的膜容易脆裂。一定量的甘油能使膠原蛋白膜的機(jī)械性能得以改善，而過度的添加反而會使膜變得極其柔軟，變形性明顯增大，拉伸強(qiáng)度則明顯減小，這是因?yàn)楦视蛯δz體系中氫鍵作用力的削弱以及對蛋白分子的稀釋作用增強(qiáng)，致使膠原蛋白膜的拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生了變化。甘油濃度在1.25%與1.65%之間，膠原蛋白膜拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率均達(dá)到最高點(diǎn)，甘油濃度過低，膠原蛋白膜易脆易斷，甘油濃度過高時(shí)，膠原蛋白膜無論是斷裂伸長率還是拉伸強(qiáng)度有呈現(xiàn)下降趨勢，且膠原蛋白膜不易干燥，表面粘性大，吸水性強(qiáng)。
[0020]當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí)，所成膜稠度低，粘性差，機(jī)械性能差，揭膜時(shí)容易收縮斷裂，難以揭膜。由于海藻酸鈉的相對分子質(zhì)量較大，分子鏈也較長，高分子鏈形成無規(guī)則線團(tuán)，彼此間容易發(fā)生纏結(jié)，纏結(jié)的結(jié)果使流動單元變大，增大了對流動的阻力，因而會導(dǎo)致黏度增高，影響了揭膜程度。海藻酸鈉濃度越大，溶液的黏度也越大，其透氣性就越小，當(dāng)濃度達(dá)到0.50%或以上，所制得的膠原蛋白膜開始有氣泡，其機(jī)械性能也隨之下降；0.30%~0.40%為其較為合適的濃度范圍。
[0021]雙醛淀粉濃度對膜的機(jī)械強(qiáng)度有較大的影響，隨著雙醛淀粉含量的增加，機(jī)械強(qiáng)度先增大而后趨于平緩最后下降，這主要是因?yàn)殡p醛淀粉中醛基(-CH0)與膠原蛋白中的氨基(-NH2)發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，形成的多個(gè)蛋白分子交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使分子鏈間的作用力加強(qiáng)，宏觀上表現(xiàn)為膜強(qiáng)度的上升。含量較低時(shí)，隨著交聯(lián)劑含量的增大，網(wǎng)點(diǎn)密度提高很快，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度上升。但由于膠原蛋白中的氨基(-NH2)數(shù)量有限，因此交聯(lián)劑含量到一定程度后，交聯(lián)反應(yīng)趨于飽和，繼續(xù)提高含量，膜強(qiáng)度變化不大，繼續(xù)添加則殘留的醛反而會影響膜的性能，當(dāng)雙醛淀粉濃度達(dá)到0.20%時(shí)，膠原蛋白膜的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率都達(dá)到最好。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0023](1)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，阿魏酸對膠原蛋白膜起到交聯(lián)的作用，能提高膜的機(jī)械性能和阻隔性。在膠原蛋白濃度為10%、甘油濃度為2.83%、海藻酸鈉濃度為0.60%、雙醛淀粉0.41%、添加0.28%的阿魏酸的條件下，所成膜的拉伸強(qiáng)度為2.03MPa，斷裂伸長率為118.73%，水蒸汽透過率0.25mL\hm ;在同樣的條件下，不添加阿魏酸，所成膜的拉伸強(qiáng)度為1.87MPa，斷裂伸長率為112.58% ;水蒸汽透過率0.28mL\ (h.m);阿魏酸能與膠原蛋白中的賴氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等反應(yīng)而使膠原蛋白交聯(lián)，在成膜溶液中添加微量阿魏酸能改善膜的機(jī)械性能并降低膜的水蒸汽、氧氣和二氧化碳透過率。
[0024](2)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，阿魏酸作為一種廣譜性、天然抗菌劑添加到膠原蛋白膜中還賦予膜以抗菌性能。牛津杯法測得所得膜對革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽性(葡萄球菌)的抑菌圈直徑為17_22mm，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑菌能力。
[0025](3)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，所制的可食性阿魏酸一膠原蛋白抗菌膜不僅具有較好的包裝性能，而且具有很強(qiáng)的抗菌能力，將所得膜液噴涂于肉制品如臘腸表面，使其表面形成一層膜，從而改變了表面氣體環(huán)境，有效地防止汁液流失，能維持正常的品質(zhì)、品味、營養(yǎng)成分和外觀，而且能夠抑制微生物生長，以達(dá)到防腐保鮮目的，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加可食性殼聚糖一膠原蛋白抗菌膜的臘腸貨架期與空白組臘腸相比，可有效地隔絕微生物的侵入途徑，延緩了食品成分的化學(xué)變化，將臘腸的貨架期延長8.5天。
[0026](4)與傳統(tǒng)的包裝膜相比，膠原蛋白膜具有有機(jī)、無機(jī)組分，生物物料相結(jié)合的特點(diǎn)，將其他綠色添加物質(zhì)進(jìn)行高附加值資源化研究:“變廢為寶”，轉(zhuǎn)化為性能優(yōu)良的綠色包裝材料，直接或間接地回到物質(zhì)循環(huán)中，增加了物質(zhì)循環(huán)的量，不造成環(huán)境污染。從物質(zhì)循環(huán)的角度去考慮和設(shè)計(jì)包裝膜，為農(nóng)副產(chǎn)品的高附加值的研究提供了一個(gè)思路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為實(shí)施例1產(chǎn)物貯藏期間細(xì)菌總數(shù)的變化。
[0028]圖2為實(shí)施例1產(chǎn)物貯藏期間TVB-N值的變化。
[0029]圖3為實(shí)施例1產(chǎn)物貯藏期間pH值的變化。
[0030]圖4為實(shí)施例1產(chǎn)物貯藏期間感官評分的變化。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地說明，發(fā)明人對通過深入研究和試驗(yàn)，已經(jīng)有許多成功的實(shí)施例，下面列舉四個(gè)具體的實(shí)施例，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0032]實(shí)施例1: [0033]將膠原蛋白加入水 中，在熱處理溫度為60 V~70°C條件下攪拌溶解，依次加入甘油、雙醛淀粉、海藻酸鈉和阿魏酸，以溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，膠原蛋白濃度為10%，阿魏酸為
0.28%，甘油為2.83%，雙醛淀粉為0.41% ;海藻酸鈉0.6%。在60°C條件下熱處理25分鐘，置于攪拌脫泡機(jī)中脫去氣泡，再在有機(jī)玻璃板上流延，待成膜液冷卻后置于60°C的烘箱中烘烤5小時(shí)，常溫下冷卻，再揭膜，制得阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜。所成膜的厚度為0.21mm。
[0034]成立5個(gè)人的評價(jià)小組，在無干擾環(huán)境下，所成的膜感官檢測情況如表1所示，所成膜透明度、光澤度、表面光滑度及氣味情況均為良好，揭膜容易。如表2所示，參照肖等南瓜-大豆分離蛋白復(fù)合可食性膜(仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，25卷3期)中的方法測得膜的水分含量為84.7%，吸水率為2.3%，水滴滲漏時(shí)間為227.27min\mm,水蒸汽透過率為0.25g\ (h.m)。參照GB13022-91，測得膜的拉伸強(qiáng)度為2.03MPa，斷裂伸長率為118.73%。采用牛津杯法測得對大腸桿菌和葡萄球菌的抑菌圈為20mm (牛津杯的直徑8mm)。以上數(shù)據(jù)表明由于阿魏酸能與膠原蛋白中的賴氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等反應(yīng)而使膠原蛋白交聯(lián)，在成膜溶液中添加微量阿魏酸能改善膜的機(jī)械性能并降低膜的水蒸汽、氧氣和二氧化碳透過率，加上甘油的增塑性和雙醛淀粉能與膠原蛋白的氨基和亞氨基起交聯(lián)反應(yīng)，制備得具有透明高、阻隔性好、機(jī)械強(qiáng)度較高，并具有抗菌性能的可食性食品包裝膜。與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)勢在于所得膜的材料全部來源于天然產(chǎn)物，真正具有可食性；而且原料易得、價(jià)格便宜、操作簡單，具有很強(qiáng)的的實(shí)際意義和可行性。
[0035]表1膠原蛋白膜的感觀質(zhì)量 [0036]
【權(quán)利要求】
1.一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:將膠原蛋白加入水中，在熱處理溫度為60°c~70°C條件下攪拌溶解，依次加入甘油、雙醛淀粉、海藻酸鈉和阿魏酸，在60°C~70°C條件下熱處理20-30分鐘，置于攪拌脫泡機(jī)中脫去氣泡，再在有機(jī)玻璃板上流延，待成膜液冷卻后烘干，常溫下冷卻、揭膜，制得阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜；以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，膠原蛋白濃度為6-14%，阿魏酸為0.06-0.70%,甘油為1.20-5.60%，雙醛淀粉為 0.12-1.4%，海藻酸鈉 0.24-1.68%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:所述烘干為置于60°C的烘箱中烘烤4-6h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述膠原蛋白濃度為8 - 12%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述甘油濃度為1.60 - 3.60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述海藻酸鈉濃度為0.40 - 0.84%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述雙醛淀粉濃度為0.40 - 0.60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:以在溶液中的質(zhì)量濃度計(jì)，所述阿魏酸濃度為0.16 - 0.36%。
8.一種阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜，其特征在于其由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述制備方法制得。
9.權(quán)利要求8所述阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜在肉制品保鮮上的應(yīng)用。
【文檔編號】C08L5/04GK103554532SQ201310492113
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】肖乃玉, 鄭萬里, 陳慧玲, 陳少君, 白衛(wèi)東, 盧曼萍 申請人:仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院