專利名稱：可食性復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可食性復(fù)合膜及其制備方法，屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可食性包裝膜是以可食性生物大分子物質(zhì)為主要基質(zhì)，輔以可食性的增塑劑，通過一定的處理工序形成一種結(jié)構(gòu)致密的薄膜。與傳統(tǒng)的塑料包裝膜相比，可食性包裝膜可以直接食用，且不會影響食品的風(fēng)味，不僅解決了因丟棄包裝物造成的環(huán)境污染，更可提升食品的品質(zhì)。因此可食性包裝的應(yīng)用將是一個必然發(fā)展趨勢。關(guān)于可食性包裝材料和技術(shù)研究重點主要關(guān)注的是包裝膜的拉伸強度和氣體阻隔能力，例如，發(fā)明專利申請CN101167536公開了一種以乳清蛋白為基質(zhì)制備的可食膜，用于抑制果蔬呼吸作用和食品風(fēng)味散失；發(fā)明專利CN101297682公開了一種以淀粉、殼聚糖、海藻酸鈉復(fù)合材料為基質(zhì)的膜材料；發(fā)明專利CN101096236公開了以普魯蘭多糖為基質(zhì)，添加海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉為填充劑的可食方便面調(diào)料包的制備方法；發(fā)明專利申請CN102311554公開了以玉米變性淀粉為基質(zhì)的可食膜，可對食品、藥品進行包裝；發(fā)明專利申請CN102190805公開了利用超聲波處理大豆分離蛋白的方法，通過超聲波處理改變大豆分離蛋白的空間構(gòu)象，以提高膜的拉伸強度；發(fā)明專利申請CN102134400公開了以酶法對大豆分離蛋白進行修飾的方法，認為可顯著提高膜的拉伸強度和氣體阻隔能力。實際應(yīng)用中遇到的問題是，包括上述技術(shù)方案在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)所公開和使用的可食性包裝材料雖然在阻隔氣體和拉伸強度方面得到強化，但水溶性均較強，即遇水即溶，在應(yīng)用上有很大局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可食性復(fù)合膜，其用于食品包裝中，解決了現(xiàn)有的可食性包裝材料水溶性強，應(yīng)用范圍受限的問題。本發(fā)明還提供了該可食性復(fù)合膜的制備方法，通過對所用原料的選擇和對工藝的控制，使所制備的復(fù)合膜不僅滿足食品包裝對力學(xué)性能和阻隔性能的要求，而且具有更低的水溶性。本發(fā)明提供一種可食性復(fù)合膜，其原料組成包括:脫?；Y(jié)冷膠0.5-5重量份、低酯果膠1-5重量份、增塑劑0.3-7.5重量份。根據(jù)本發(fā)明提供的可食性復(fù)合膜，所用原料之一為低酯果膠，即，酯化度低于50%的果膠，并且，作為行業(yè)公知的理化標(biāo)準(zhǔn)，低酯果膠中的甲氧基含量低于7 %。基于其對復(fù)合膜的性能影響，優(yōu)選使用酯化度低于45%，尤其是低于42.9%的果膠，當(dāng)然，還必須滿足甲
氧基含量低于7%。脫?；Y(jié)冷膠與低酯果膠配合，利于在滿足復(fù)合膜的力學(xué)性能的同時，控制復(fù)合膜的水溶性。根據(jù)本發(fā)明所述的可食性復(fù)合膜，所述脫?；Y(jié)冷膠為商購產(chǎn)品，也稱低?；Y(jié)冷膠，其是通過將天然結(jié)冷膠全部或部分脫除酰基后得到，相對分子質(zhì)量約為500，OOOg/mol。脫?；Y(jié)冷膠由于主鏈上的?；糠只蛉勘怀?，使得分子間的空間位阻減弱，形成凝膠的能力增強，利于賦予包裝材料具有較高強度。上述制備本發(fā)明所述的可食性復(fù)合膜的原料均可商購得到。低酯果膠作為一種柔性的線性多糖，成膜后拉伸強度過低，但具有良好的柔韌性；針對脫?；Y(jié)冷膠成膜后在呈現(xiàn)出優(yōu)良剛性的同時，膜脆、斷裂伸展率偏低的特點，將二者進行有效復(fù)配，所制得的復(fù)合膜包含兩者的共性，又彌補彼此的不足。成膜后利用它們具有與金屬陽離子交聯(lián)形成凝膠的性質(zhì)，使制備的包裝材料更加致密。根據(jù)本發(fā)明所述的可食性復(fù)合膜，所述增塑劑為可食用增塑劑，例如甘油、山梨醇或聚乙烯醇等，均選擇食用級別。增塑劑的使用量可參照添加劑標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定調(diào)整確定，例如，使用甘油作為增塑劑，其含量一般為脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠總干重的20-75%。本發(fā)明的一個具體實施方案中，所述可食性復(fù)合膜可以是將所述原料經(jīng)高剪切乳化、成膜和金屬陽離子溶液處理而得到。本發(fā)明提供的可食性復(fù)合膜，使用脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠制膜并形成凝膠，在水中有很強的穩(wěn)定性，水溶性低。本發(fā)明提供的可食性復(fù)合膜可用于食品包裝材料，例如食品包裝袋或隔離材料，尤其適用于飲料或含水量較高的食品等的包裝。本發(fā)明還提供一種可食性復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟:將脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠溶于水中，獲得混合膠體溶液；將增塑劑與所述混合膠體溶液混合，實施高剪切乳化使其成為均勻的成膜膠體溶液； 將所述成膜膠體溶液制成基膜后，以金屬陽離子溶液處理，經(jīng)干燥后得到所述可食性復(fù)合膜。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，將脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠溶于水中(一般為去離子水)，制成濃度為7.5-50g/L, 一般為10-35g/L的混合膠體溶液。所述濃度是指膠體溶液中脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠的總濃度。發(fā)明人的研究證明，混合膠體溶液選擇上述濃度時，更利于保證脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠均勻分散在膠體溶液中，并且所制備的成膜膠體溶液具有適度的流動性，有利于膜的形成。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，獲得所述混合膠體溶液的方法為將脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠分別或同時溶于水中，但從分散更均勻的角度考慮，更佳為:將脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠分別溶于水中獲得相應(yīng)的膠體溶液，再將其混合。脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠的加入量更佳為脫?；Y(jié)冷膠0.5-2重量份，低酯果膠1-2重量份。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，將增塑劑加入所述混合膠體溶液中后，在70_90°C下攪拌并控制5000-8000r/min實施高剪切乳化，制成所述成膜膠體溶液。由于溫度升高時，脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠在水中的溶解性增加，因此將混合膠體溶液在70-90°C下進行攪拌更有利于其充分溶解并混合。攪拌和高剪切乳化的條件為使得脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠充分混合，例如使用磁力攪拌10_30min后，再使用高剪切乳化機控制5000-8000r/min的條件下處理5min，得到分散均勻的成膜膠體溶液。根據(jù)本發(fā)明，更佳為在制備基膜之前，將成膜膠體溶液超聲處理30-50min，通過超聲波空化作用以去除其中的氣泡，使得形成的基膜更加均勻。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，將所述成膜膠體溶液制成基膜可以采用任何利于形成均勻致密薄膜的方法，例如流延制膜，將所述成膜膠體溶液流延于成膜基體制膜，獲得結(jié)冷膠-果膠復(fù)合膜基材。所述成膜基體是指成膜工序中常用的具有良好平整度的基板，例如平整度好的有機玻璃板或特氟龍板等。在本發(fā)明中，基膜的厚度會影響可食性復(fù)合膜產(chǎn)品的力學(xué)性能和氣體阻隔能力，根據(jù)應(yīng)用對象和目的的不同，可以通過常規(guī)的制膜方法來獲得適當(dāng)厚度的基膜。將成膜膠體溶液流延于成膜基體后，更佳在60-120°C，例如90°C的條件下進行熱處理，直至膜干燥后揭膜，即獲得所需要的可食性復(fù)合膜基材，熱處理干燥時間例如可以為2.5-6h，以膜能干透為宜。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，所述以金屬陽離子溶液處理基膜的方法為:將所述基膜浸入濃度為0.3-1.2mol/L的金屬陽離子溶液中，取出后浙干；或者，向所述基膜表面噴灑濃度為0.01-0.3mol/L的金屬陽離子溶液，浙干。該處理是利用了脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠均可以與金屬陽離子形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)的特性，即脫酰基結(jié)冷膠溶于水后，分子之間聚集形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它的凝膠機制是金屬陽離子引發(fā)雙螺旋間的聚合交聯(lián)，從而使雙螺旋結(jié)構(gòu)凝聚形成穩(wěn)定的凝膠。該處理使制備的可食性復(fù)合膜具有較高強度，同時穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)使得復(fù)合膜具有低的水溶性。根據(jù)應(yīng)用時的需要，更佳為使用上述濃度范圍的金屬陽離子溶液處理基膜。該過程使用的金屬陽離子可以是在綜合考慮了其對脫酰基結(jié)冷膠和低酯果形成凝膠結(jié)構(gòu)的作用和食品安全性后確定，本發(fā)明的具體實施方案中所述金屬陽離子溶液為氯化鈣溶液。有研究表明Ca2+對脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠的凝膠效果最好，其次為Mg2+。本發(fā)明中所描述的金屬陽離子溶液濃度是指該金屬陽離子的離子濃度。本發(fā)明方案的實施，至少具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明制備的可食性復(fù)合膜具有水溶性低的優(yōu)點；

2、本發(fā)明制備的可食性復(fù)合膜同時具有良好的致密性、水蒸氣阻隔能力、氧氣阻隔能力、抗拉伸強度和光學(xué)性能等，并且適用溫度范圍寬，因此應(yīng)用前景廣闊；3、本發(fā)明以低酯果膠和脫?；Y(jié)冷膠兩種生物大分子為原料，利用其優(yōu)勢，彌補自身的不足，拓寬了它們的應(yīng)用領(lǐng)域；4、本發(fā)明制備的可食性復(fù)合膜可以在多種場合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料包裝，在保持了食品原有的風(fēng)味的同時，使用后也不會造成環(huán)境污染。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例來更充分地說明本發(fā)明的實施方案和技術(shù)效果。然而，本發(fā)明可以許多不同形式來體現(xiàn)，不應(yīng)理解為限于本文陳述的實施例。以下具體實施例中，低酯果膠和脫?；Y(jié)冷膠均為商購食品級添加劑，低酯果膠的酯化度低于45%，甲氧基含量低于7%。實施例11、可食性復(fù)合膜的制備取1.0g脫?；Y(jié)冷膠和1.Sg低酯果膠，溶于200ml去離子水中，得到混合膠體溶液。向混合膠體溶液中加入Ig甘油，控制80°C下磁力攪拌30min,之后使用高剪切乳化機以8000r/min的轉(zhuǎn)速剪切乳化5min，使其充分混合和均一化。利用超聲波對所得的成膜膠體溶液進行脫氣處理30min。將成膜膠體溶液流延于20cmX 20cm大小的特氟龍平板上,在相對濕度為55%環(huán)境中，90°C條件下干燥3h即成基膜。將所得的基膜從特氟龍平板上剝離后，浸入鈣離子濃度為0.8mol/L的氯化鈣溶液中，隨即取出，室溫條件下浙干表面溶液，得到可食性復(fù)合膜。2、可食性復(fù)合膜性能測試膜厚度測試依據(jù)GB/T6672-2001中的規(guī)定，每張膜選取12個點測定膜厚度，取其平均值作為測試樣品的膜厚度。本實施例制備的可食性復(fù)合膜的厚度為43.9 μ m。水溶性測試取質(zhì)量為m。的可食性復(fù)合膜，在105°C下干燥24h后稱重，記為Hi1,把干燥后的膜置于25°C、150ml去離子水中，維持磁力攪拌24h，之后將固體物(碎膜)在105°C下干燥24h，稱重記為mf，重復(fù)上述操作三次，取測試結(jié)果的平均值?？墒承詮?fù)合膜水溶性的計算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種可食性復(fù)合膜，其原料組成包括:脫?；Y(jié)冷膠0.5-5重量份、低酯果膠1-5重量份、增塑劑0.3-7.5重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可食性復(fù)合膜，其中所述低酯果膠的酯化度低于45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可食性復(fù)合膜，其中所述增塑劑為甘油、山梨醇或聚乙烯醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的可食性復(fù)合膜，其中，該可食性復(fù)合膜是將所述原料經(jīng)高剪切乳化、成膜和金屬陽離子溶液處理而得到。
5.一種制備權(quán)利要求1-4任一項所述的可食性復(fù)合膜的方法，包括以下步驟: 將脫?；Y(jié)冷膠和低酯果膠溶于水中，獲得混合膠體溶液； 將增塑劑與所述混合膠體溶液混合，實施高剪切乳化使其成為均勻的成膜膠體溶液； 將所述成膜膠體溶液制成基膜后，以金屬陽離子溶液處理，經(jīng)干燥后得到所述可食性復(fù)合膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠溶于水中，制成濃度為7.5-50g/L的混合膠體溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，獲得所述混合膠體溶液的方法為:將脫酰基結(jié)冷膠和低酯果膠分別溶于水中獲得相應(yīng)的膠體溶液，再將其混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中將增塑劑加入所述混合膠體溶液中后，在70-90°C下攪拌并控制5000-8000r/min實施高剪切乳化，制成所述成膜膠體溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，所述以金屬陽離子溶液處理基膜的方法為: 將所述基膜浸入濃度為0.3-1.2mol/L的金屬陽離子溶液中，取出后浙干；或者， 向所述基膜表面噴灑濃度為0.01-0.3mol/L的金屬陽離子溶液，浙干。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述金屬陽離子溶液為氯化鈣溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可食性復(fù)合膜及其制備方法。本發(fā)明提供的可食性復(fù)合膜，其組成包括脫?；Y(jié)冷膠凝膠0.5-5重量份、低酯果膠凝膠1-5重量份、增塑劑0.3-7.5重量份。其制備方法為將脫?；Y(jié)冷膠0.5-5重量份和低酯果膠1-5重量份溶于水中，獲得混合膠體溶液；將0.3-7.5重量份的增塑劑加入所述混合膠體溶液中，攪拌并剪切使其成為均勻的成膜膠體溶液；將所述成膜膠體溶液流延于成膜基質(zhì)制膜，獲得可食性復(fù)合膜基材；將金屬陽離子溶液分散在所述可食性復(fù)合膜基材表面，干燥后得到所述可食性復(fù)合膜。本發(fā)明制備的可食性復(fù)合膜應(yīng)用于食品包裝中，具有優(yōu)良的水不溶性。
文檔編號C08L5/00GK103113628SQ201310042080
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者趙曉燕, 郭曉飛, 馬越, 張超, 王丹 申請人:北京市農(nóng)林科學(xué)院