一種可食性花生分離蛋白抗菌膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可食性花生分離蛋白抗菌膜及其制備方法，該方法包括如下步驟：(1)溶解花生分離蛋白；(2)溶解殼聚糖；(3)花生分離蛋白溶液與殼聚糖溶液混勻；(4)添加甘油作為增塑劑；(5)超聲水浴促溶解；(6)添加丁香精油和乳酸鏈球菌素成分；(7)均質；(8)脫氣；(9)流延；(10)干燥、揭膜。本發(fā)明的抗菌膜不僅能較好地阻止氧氣、二氧化碳和水蒸氣遷移，而且對人體無毒無害，具有可食性。
【專利說明】一種可食性花生分離蛋白抗菌膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可食性花生分離蛋白抗菌膜及其制備方法，屬于抗菌包裝膜的應用【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，利用天然高分子制成的環(huán)境友好型生物聚合材料越來越受到人們重視。其中，可食性膜作為一種新型的包裝材料，其原料來源具有廣泛、可食、無污染等優(yōu)越性，因此成為食品、藥品和包裝等領域研究的一大熱點，其研究和應用越來越受到廣泛關注。
[0003]花生蛋白是一種質優(yōu)價廉、來源豐富的植物蛋白?；ㄉ鞍踪|分子中存在著大量的氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵、配位鍵，使得花生蛋白具有較好的成膜性能。但是，到目前為止，對于花生分離蛋白膜的工業(yè)化生產和實際商業(yè)應用很少，主要原因之一就是花生分離蛋白膜的防腐保鮮能力較差。殼聚糖是甲殼素脫乙?；漠a物，無毒、生物相溶性好、可生物降解，是一種成膜性很好的生物聚合材料。此外，殼聚糖具有良好的抗菌性和廣泛的生物活性，以其為基材制備的可食膜可以滿足抗菌包裝的要求，具有廣泛的應用前景。
[0004]丁香精油是淡黃色或著無色的澄清透明的油狀液體，有丁香的特殊芳香氣味。丁香精油中主要成分有丁香酹(Eugenol)、乙酰丁香酹(Eugenol AceTAte)、β-石竹烯(β -CaryophylIene),還含有其它一些成分如:甲基正戍基酮、水楊酸甲酯、_草烯、苯甲醛、芐醇、間甲氧基苯甲醛、乙酸芐酯、胡椒酚、α-衣蘭烯等。藥理試驗證明這些成分具有防腐、抗菌、驅蟲、健胃、止痛、麻醉、抗驚厥等作用，其中85%_92%為具有抗菌作用的丁香酚，丁香酚成分越高，抗菌能力越高。作為我國傳統(tǒng)的天然植物，丁香精油在抑菌、增香和防腐保鮮等方面具有廣泛的活性。
[0005]乳酸鏈球菌素(Nisin)是指從乳酸鏈球菌(S.Lactis)的發(fā)酵產物中提取出來的一種具有抗菌活性的多肽類物質，它已經得到國際社會的普遍認可。人們之所以廣泛的研究乳鏈球菌素，是因為它具有許多優(yōu)點:①天然多肽，在人體內能被人體的酶降解，消化以后對人體并無害，而且與其他的抗生素沒有交叉的抗性；②不影響食品的色香味以及口感等感官品質；③能降低殺菌的溫度，縮短熱處理的時間，所以能保持食品原有的營養(yǎng)，風味，結構和顏色等；④酸性，熱穩(wěn)定性以及低溫儲藏條件下的穩(wěn)定性，是Nisin特有的性質?；谶@些優(yōu)良的特性，乳酸鏈球菌素目前已經在鮮乳及乳制品，沙拉醬，液體蛋等方面得到了廣泛的應用。
[0006]目前，還沒有文獻報道以花生分離蛋白和殼聚糖為成膜材料，將丁香精油和Nisin加入成膜液中生產花生分離蛋白可食性膜。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明主要以花生分離蛋白和殼聚糖為成膜材料，將丁香精油和Nisin加入花生分離蛋白可食膜中，生產出一種抑菌效果較好的花生分離蛋白可食性膜，從而提高花生蛋白可食膜的成膜特性及防腐保鮮能力，有利于加快花生分離蛋白可食膜的工業(yè)化生產和實際商業(yè)應用。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可食性花生分離蛋白抗菌膜及其制備方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量試驗研究并不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，最終獲得了如下技術方案:
[0009]一種可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0010](I)溶解花生分離蛋白:將花生分離蛋白溶于水，配成溶液；
[0011](2)溶解殼聚糖:將殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配制成溶液；
[0012](3)振蕩混勻:按花生分離蛋白與殼聚糖質量比為2-4:1，將花生分離蛋白溶液與殼聚糖溶液混勻；
[0013](4)添加甘油:將甘油作為增塑劑加入步驟(3)所得的混合溶液中；
[0014](5)超聲水浴促溶解:70-80°C超聲水浴20_60min，冷卻；[0015](6)添加丁香精油和乳酸鏈球菌素成分:向冷卻后的混合液中添加丁香精油和乳酸鏈球菌素；
[0016](7)均質:將步驟(6)混合后的溶液用高剪切均質乳化儀均質乳化，得成膜液；
[0017](8)脫氣:將均質好的成膜液放入真空脫氣機中進行脫氣3-4次，除去成膜液中的氣體；
[0018](9)流延:將脫氣完的成膜液倒入玻璃板上，流延成型；
[0019](10)干燥、揭膜:將流延后的玻璃板放入干燥箱干燥，待干燥后揭膜，即得可食性花生分離蛋白抗菌膜。
[0020]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(1)中將花生分離蛋白溶于水配成濃度為6%-12% (W/V)的溶液。
[0021]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(2)中將殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配制成殼聚糖濃度為1%_2% (W/V)的溶液。
[0022]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(2)中所述的乙酸水溶液的濃度為2% (VA)0
[0023]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(3)中按花生分離蛋白與殼聚糖質量比為3:1，將花生分離蛋白溶液與殼聚糖溶液混勻。
[0024]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(4 )中甘油添加量為所述混合溶液體積的1-3% (VA)0
[0025]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(5)中超聲水浴促溶解的條件為75°C超聲水浴30min。
[0026]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(6 )中加入香精油和乳酸鏈球菌素之前要將混合液冷卻至40°C以下，丁香精油添加量為4% (V/V)，乳酸鏈球菌素添加量為5000IU/mL。
[0027]優(yōu)選地，如上所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其中步驟(10)中干燥溫度為50-70°C，相對濕度40-50%，干燥時間10h。
[0028]本發(fā)明人在試驗中發(fā)現(xiàn)，花生分離蛋白與殼聚糖相互作用能提高二者的可溶性和乳化活度，其復合物可表現(xiàn)出更好的成膜性，以及帶來膜在水中的穩(wěn)定性，具有較好的阻止氧氣、二氧化碳和水蒸氣遷移的能力，是一種很有發(fā)展前途的可食性膜。另外，加入丁香精油及Nisin兩種天然抗菌物質，對人體無毒無害，制備的抗菌膜能被生物降解，不會對環(huán)境造成污染，能抑制食品表面微生物的生長，從而不僅達到食品保鮮及延長貨架期的效果，并為人體提供營養(yǎng)成分和一定的生理保健功能。此外，抗菌膜的機械性能是評價膜的重要指標之一，主要包括膜拉伸強度(TS)和斷裂伸長率(E)，本發(fā)明通過添加合適濃度的兩種抗菌物質，還可增加膜的拉伸強度和斷裂伸長率，從而得到具有優(yōu)良抗菌活性，并且機械性能良好的可食性膜。
【具體實施方式】
[0029]以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步作描述，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0030]實施例1
[0031]稱取3g花生分離蛋白，溶于50mL蒸餾水中，用0.1N的NaOH調節(jié)pH至9.0，攪拌溶解成花生分離蛋白溶液；稱取Ig殼聚糖溶于50mL2% (V/V)乙酸溶液，攪拌溶解成殼聚糖溶液；將兩種溶液混合，加入2mL甘油作為增塑劑，用玻璃棒攪拌均勻后進行75°C超聲水浴30min，接著將其冷卻至40°C后加入4mL 丁香精油，用均質機將上述溶液均質Imin后，放入真空脫氣機中進行脫氣3-4次，取50mL成膜液倒入20cmX 20cm有機玻璃板上，流延成型，于50°C鼓風干燥箱內干燥IOh后揭膜，揭下的膜放在相對濕度為52%(內裝飽和硝酸鎂溶液保持其濕度)的干燥器中，于室溫下平衡2d后測定其成膜性能及抑菌效果。結果如表1所
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[0032]實施例2
[0033]稱取3g花生分離蛋白，溶于50mL蒸餾水中，用0.1N的NaOH調節(jié)pH至9.0，攪拌溶解成花生分離蛋白溶液；稱取Ig殼聚糖溶于50mL2% (V/V)乙酸溶液，攪拌溶解成殼聚糖溶液；將兩種溶液混合，加入2mL甘油作為增塑劑，用玻璃棒攪拌均勻后進行75°C超聲水浴30min，接著將其冷卻至40°C后按5000IU/mL加入Nisin，用均質機將上述溶液均質Imin后，放入真空脫氣機中進行脫氣3-4次，取50mL成膜液倒入20cmX 20cm有機玻璃板上，流延成型，于50°C鼓風干燥箱內干燥IOh后揭膜，揭下的膜放在相對濕度為52%(內裝飽和硝酸鎂溶液保持其濕度)的干燥器中，于室溫下平衡2d后測定其成膜性能及抑菌效果。結果如表1所示。
[0034]實施例3
[0035]稱取3g花生分離蛋白，溶于50mL蒸餾水中，用0.1N的NaOH調節(jié)pH至9.0，攪拌溶解成花生分離蛋白溶液；稱取Ig殼聚糖溶于50mL2% (V/V)乙酸溶液，攪拌溶解成殼聚糖溶液；將兩種溶液混合，加入2mL甘油作為增塑劑，用玻璃棒攪拌均勻后進行75°C超聲水浴30min，接著將其冷卻至40°C后加入4mL 丁香精油和按5000IU/mL加入Nisin，用均質機將上述溶液均質Imin后,放入真空脫氣機中進行脫氣3-4次,取50mL成膜液倒入20cmX 20cm有機玻璃板上，流延成型，于50°C鼓風干燥箱內干燥IOh后揭膜，揭下的膜放在相對濕度為52% (內裝飽和硝酸鎂溶液保持其濕度)的干燥器中，于室溫下平衡2d后測定其成膜性能及抑囷效果。結果如表1所不。
[0036]以未添加殼聚糖、丁香精油和Nisin的花生分離蛋白膜和只添加殼聚糖的花生分離蛋白-殼聚糖膜為對照膜。
[0037]附:成膜性能的測試方法
[0038]膜厚度測定:用螺旋測微儀在膜上隨機取5點，準確測量膜的厚度，取其平均值，用作該樣品抗拉強度和水蒸氣遷移速率公式中的厚度值(T)。
[0039]抗拉強度測定:用質構儀測定。每種組分的膜準備十個樣品進行測定。將膜制成長(L) 4.0cm，寬(W) 2.0cm的試樣，測量其厚度(T)，質構儀的初始夾距設定為40mm，拉引速度0.5mm/s，在質構儀上讀取膜破裂時的拉力(F)數(shù)值。按公式(I)計算膜的TS:
[0040]TS (MPa) =F/ff XT 公式(I)
[0041]式中:F:作用在膜兩端的最大拉力，N ；T:膜的厚度，由螺旋測微器測出，mm ；ff:為膜的寬度，mm。
[0042]斷裂伸長率:用質構儀測定。每種組分的膜準備十個樣品進行測定。將膜制成長(L) 4.0cm,寬(W) 2.0cm的試樣，測量其厚度(T)，質構儀的初始夾距設定為40mm，拉引速度0.5mm/s，測量膜斷裂時的膜的延伸長度(Ltl),按公式(2)計算膜的E:
[0043]E(%) =L0/LX100 公式(2)
[0044]式中:Lq:膜斷裂時被拉伸的長度，mm ；L:膜的原始長度40mm。
[0045]水蒸氣遷移速率:將待測的花生分離蛋白膜密封于裝有無水氯化鈣的小錐形瓶口處，在室內放置平衡24h，稱量小錐形瓶質量的變化。水蒸氣遷移速率單位為g/(m2.h)，按公式⑶計算:
[0046]V _= Am/ (AX t)公式(3)
[0047]式中:Am:水蒸氣遷移量，g ；A:膜的面積，m2 ；t:測定的時間，h。
[0048]膜抑菌性能的測定:采用濾紙片法，將膜截取12mm的圓形，分別考察抗菌膜對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑菌圈直徑(mm)。
[0049]表1可食性花分離蛋白抗菌膜成膜性能指標及抑菌圈大小
[0050]
【權利要求】
1.一種可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟: (1)溶解花生分離蛋白:將花生分離蛋白溶于水，配成溶液； (2)溶解殼聚糖:將殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配制成溶液； (3)振蕩混勻:按花生分離蛋白與殼聚糖質量比為2-4:1，將花生分離蛋白溶液與殼聚糖溶液混勻； (4)添加甘油:將甘油作為增塑劑加入步驟(3)所得的混合溶液中； (5)超聲水浴促溶解:70-80°C超聲水浴20-60min，冷卻； (6)添加丁香精油和乳酸鏈球菌素成分:向冷卻后的混合液中添加丁香精油和乳酸鏈球菌素； (7)均質:將步驟(6)混合后的溶液用高剪切均質乳化儀均質乳化，得成膜液； (8)脫氣:將均質好的成膜液放入真空脫氣機中進行脫氣3-4次，除去成膜液中的氣體； (9)流延:將脫氣完的成膜液倒入玻璃板上，流延成型； (10)干燥、揭膜:將流延后的玻璃板放入干燥箱干燥，待干燥后揭膜，即得可食性花生分離蛋白抗菌膜。
2.如權利要求1所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(1)中將花生分離蛋白溶于水配成濃度為6%-12% (W/V)的溶液。
3.如權利要求1所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中將殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配制成殼聚糖濃度為1%_2% (W/V)的溶液。
4.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的乙酸水溶液的濃度為2% (V/V)0
5.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(3)中按花生分離蛋白與殼聚糖質量比為3:1，將花生分離蛋白溶液與殼聚糖溶液混勻。
6.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(4)中甘油添加量為所述混合溶液體積的1-3% (V/V)。
7.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(5)中超聲水浴促溶解的條件為75°C超聲水浴30min。
8.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(6)中加入香精油和乳酸鏈球菌素之前要將混合液冷卻至40°C以下，丁香精油添加量為4% (V/V)，乳酸鏈球菌素添加量為5000IU/mL。
9.如權利要求書I所述可食性花生分離蛋白抗菌膜的制備方法，其特征在于:步驟(10)中干燥溫度為50-70°C，相對濕度40-50%，干燥時間10h。
10.一種可食性花生分離蛋白抗菌膜，其特征在于由其權利要求1-4任一項所述的制備方法制得。
【文檔編號】B65D65/38GK103937272SQ201410157398
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2014年4月18日
【發(fā)明者】楊偉強, 李鵬, 孫杰, 江晨, 任艷, 彭婭萍, 張玉鳳, 焦坤, 宮清軒 申請人:山東省花生研究所