可食性食品保鮮膜的研制

徐 晶，侯 菲

(通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)系，吉林 通化 134002)

可食性食品保鮮膜的研制

徐 晶，侯 菲

(通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)系，吉林 通化 134002)

采用可食性原料，研制殼聚糖保鮮膜和海藻酸鈉復(fù)合保鮮膜。將殼聚糖溶于體積分?jǐn)?shù)4%稀醋酸溶液，加入體積分?jǐn)?shù)1%的甘油作增塑劑，0.1%液體石蠟作脫膜劑，在70℃條件下烘干7h，得到殼聚糖膜，該膜厚度為0.100mm，抗拉強(qiáng)度240.0kg/cm2，透光度為89.2%。通過正交試驗，確定海藻酸鈉復(fù)合膜各原料最佳組成為8mg/mL羧甲基纖維素鈉、12mg/mL海藻酸鈉、8mg/mL明膠、2mg/mL瓊脂、體積分?jǐn)?shù)8%的甘油。該膜厚度為0.070mm、抗拉強(qiáng)度為116.7kg/cm2、透光度為71.6%，阻油、阻氧實驗結(jié)果表明，兩種膜均具有良好的阻油、阻氧性能，且彈性和熱塑性好。

殼聚糖膜；可食性；制作工藝；保鮮膜

根據(jù)國際包裝工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，在破壞環(huán)境的垃圾中，塑料占72%，其中很大一部分來自食品塑料包裝的廢棄物[1]。隨著人們環(huán)保意識的日益增強(qiáng)，傳統(tǒng)的塑料包裝膜已不能滿足人們在食品包裝方面的要求，可食性包裝是順應(yīng)人們對食品包裝的方便化和無公害化而迅速發(fā)展起來的新型食品包裝，既能對食品起保護(hù)作用，亦能防止因拋棄包裝袋而形成的環(huán)境污染?？墒承阅ぬ赜械淖韪粜?，安全性和無環(huán)境污染等優(yōu)點，其將取代普通的塑料食品包裝材料是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢[2-5]。

殼聚糖和海藻酸鈉均為天然多糖，不僅具有良好的生物可降解性、成膜性和抑菌性[6-8]，還具有各自獨特的生理功能[9-13]，以二者為主料制成可食性食品保鮮膜，符合現(xiàn)代包裝材料的發(fā)展趨勢。本實驗對殼聚糖膜和海藻酸鈉復(fù)合膜的制備工藝進(jìn)行探索，研制兩種具有一定機(jī)械性能、阻氧、阻油、透明、可食的食品保鮮膜。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

殼聚糖(食品級，脫乙酰度85%) 浙江金殼生物制品有限公司；乙酸(分析純)、甘油(分析純)、瓊脂(食品級)、明膠(生化試劑)、海藻酸鈉(食品級)、羧甲基纖維素鈉(食品級)、液體石蠟(分析純)。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9101-2S型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；FA1604A型電子天平 上海精天電子儀器有限公司；722型可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；HWS26型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；螺旋測微器(0～25mm) 無錫申亞量具有限公司；DLD-5地膜抗拉強(qiáng)度測定儀 北京冠測試驗儀器有限公司。

1.3 保鮮膜的制備方法

1.3.1 殼聚糖膜的制備

將2g殼聚糖溶于一定濃度的稀醋酸中，充分?jǐn)嚢?，得到澄清透明的、質(zhì)量濃度為0.02g/mL的殼聚糖溶液[7]，加入一定量的甘油和少量液體石蠟，充分混合，靜置12h，脫氣，流延于PE膜上，將其置于干燥箱內(nèi)，70℃干燥7h，移出，揭膜。通過單因素試驗考察乙酸體積分?jǐn)?shù)、甘油用量和烘干溫度對殼聚糖膜性能的影響。

1.3.2 海藻酸鈉復(fù)合膜的制備

將一定量的海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉(C M CNa)、明膠和瓊脂分別用少量水溶解后，混合均勻，加入一定量的甘油，加水定容至100mL，充分?jǐn)嚢?，靜置12h，脫氣，倒膜，使其流延于鋪膜工具上，將膜液置于干燥箱內(nèi)，50℃干燥6h，移出，揭膜。通過L9(34)正交試驗對CMC-Na、海藻酸鈉、明膠和甘油的用量進(jìn)行優(yōu)化，確定復(fù)合膜的最佳配方；考察鋪膜工具對膜性能的影響。

1.4 膜性能的測定方法

1.4.1 膜厚的測定

用螺旋測微器在被測膜上各個部位隨機(jī)取五點測定，取平均值，膜厚單位為m m。

1.4.2 抗拉強(qiáng)度的測定[14]

將膜裁成長5cm，寬1cm的膜條，在抗拉強(qiáng)度測定儀上讀取膜破裂時的數(shù)值，計算膜的抗拉強(qiáng)度，平行操作3次，取平均值。

式中：L為抗拉強(qiáng)度/(kg/cm2)；Gp為實驗的拉張力/kg；A為試樣厚度/cm；B為試樣寬度/cm。

1.4.3 透油系數(shù)的測定[15]

在干燥器中放置一張潔凈濾紙，取裁剪好的膜放置在濾紙上，在膜上滴植物油3滴，放置一周，每天定時觀察，根據(jù)濾紙上的油痕，確定其透油性。

1.4.4 透光度的測定[16]

將待測樣品裁成10×50mm2的矩形，貼于比色皿內(nèi)側(cè)，在700nm波長處測定透光率[7]，以空比色皿作為對照，用透光度大小間接表示膜的透明度。

1.4.5 阻氧性的測定

取表皮完整的新鮮馬鈴薯和蘋果各10個作為測試樣品，用事先已消毒的水果刀將每個樣品平均切成4份后，立即用殼聚糖膜、海藻酸鈉復(fù)合膜、PE膜各緊密包裹其中1份，剩余1份作為空白對照，室溫條件下(溫度為15℃，相對濕度為29%)放置，觀察其表面被氧化的時間及程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖膜的配方及工藝的確定

2.1.1 乙酸體積分?jǐn)?shù)對殼聚糖膜性能的影響

乙酸是殼聚糖的良好溶劑，試驗中考查了乙酸體積分?jǐn)?shù)分別為1%、2%、3%、4%時，對殼聚糖膜的厚度和抗拉強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表1?？梢?，其他工藝條件相同的情況下，乙酸體積分?jǐn)?shù)越大，殼聚糖的溶解性越好，制得的膜越薄，且乙酸體積分?jǐn)?shù)為4%時，膜的抗拉強(qiáng)度最大，因此，選擇乙酸體積分?jǐn)?shù)為4%。

表1 乙酸體積分?jǐn)?shù)對殼聚糖膜性能的影響Table 1 Effect of acetic acid concentration on the performance of chitosan film

2.1.2 甘油用量對殼聚糖膜性能的影響

在殼聚糖膜的制備過程中加入甘油，可增加膜的塑性[7]。本試驗考查甘油用量對膜性能的影響。準(zhǔn)確稱取殼聚糖4份各2g，溶于100mL體積分?jǐn)?shù)為4%的乙酸溶液中，分別加入0.2、1、5、10mL的甘油，按前述制備方法成膜，測定各用量時膜的厚度和膜表面狀態(tài)，結(jié)果如表2?？梢?，隨著甘油用量的增加，殼聚糖成膜液的流動性降低，塑性增強(qiáng)，制成膜的厚度增大。同時，甘油用量增加，使膜表面黏稠度增大，不利于后續(xù)加工。當(dāng)甘油用量為1mL，即成膜液總體積的1%時，制得的膜最薄，且表面光滑，抗拉強(qiáng)度大。

表2 甘油用量對殼聚糖膜性能的影響Table 2 Effect of glycerol addition amount on the performance of chitosan film

2.1.3 烘干溫度對殼聚糖膜性能的影響

準(zhǔn)確稱取殼聚糖4份2g，溶于100mL體積分?jǐn)?shù)為4%的乙酸溶液，加入1mL甘油，成膜后，考查烘干溫度分別為50、60、70、80℃時對膜物理性能的影響，結(jié)果如表3?？梢姡娓蓽囟葹?0℃時，制成的膜最薄，抗拉強(qiáng)度最大，但透光度略小，感官評定其顏色較深。綜合比較，70℃烘干制得的膜最好。

表3 烘干溫度對殼聚糖膜性能的影響Table 3 Effect of oven temperature on the performance of chitosan film

2.2 海藻酸鈉復(fù)合膜的配方及工藝的確定

2.2.1 復(fù)合膜組成的優(yōu)化

表4 復(fù)合膜組成配比L9(34)正交試驗因素水平表Table 4 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing composite film formula

表5 復(fù)合膜組成配比L9(34)正交試驗結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal array design

以抗拉強(qiáng)度為指標(biāo)，選擇CMC-Na用量、海藻酸鈉用量、明膠用量、甘油用量為試驗因素，按上述制膜工藝制備復(fù)合膜，通過L9(34)正交試驗篩選膜的最佳組成，因素水平見表4，正交試驗結(jié)果與分析見表5?？梢?，影響復(fù)合膜抗拉強(qiáng)度主次因素順序為C＞A＞D＞B，膜液組成最佳配方為A3B3C3D2，即CMC-Na 8mg/mL、海藻酸鈉12mg/mL、明膠8mg/mL、甘油80μL/mL，驗證實驗中膜的抗拉強(qiáng)度為116.7kg/cm2，為最高，符合正交試驗得出的結(jié)果。

2.2.2 鋪膜工具的確定

成膜物質(zhì)按上述優(yōu)化的最佳配方，分別流延于不銹鋼板、有機(jī)玻璃板和PE膜上，考查鋪膜工具對膜物理性能的影響，結(jié)果見表6?？梢?，在有機(jī)玻璃板上制成的膜光滑，但較薄，揭膜較困難；在PE膜上成的膜略有PE膜紋路，厚度適宜，揭膜較容易；在不銹鋼板上制成的膜光滑，厚度適宜，揭膜容易。綜合比較，在不銹鋼板上制成膜為最佳，適合工業(yè)生產(chǎn)。

表6 鋪膜工具對膜性能的影響Table 6 Effects of film casting carries on the performance of chitosan film

2.3 透油系數(shù)的測定

最佳條件下制得的殼聚糖膜與海藻酸鈉復(fù)合膜的透油系數(shù)均為0，表明兩者均有較好的阻油性。

2.4 阻氧性的測定

通過觀察蘋果和馬鈴薯樣品表面顏色的變化，判斷其被氧化程度，確定膜的保鮮效果，將膜表面開始出現(xiàn)變色的時間作為開始氧化時間，結(jié)果見表7?？梢姡褂脷ぞ厶悄づc海藻酸鈉復(fù)合膜包裹的樣品均比自然暴露的空白樣品開始氧化時間延遲，說明兩種膜對蘋果和馬鈴薯均有一定的保鮮效果，特別是對蘋果的保鮮效果更佳，可使其開始氧化時間延長10h以上。表7也反映出殼聚糖膜與海藻酸鈉復(fù)合膜對馬鈴薯的保鮮效果比PE膜差得多，說明兩種可食性膜與PE膜保鮮機(jī)理方面存在差別，其保鮮機(jī)理有待進(jìn)一步討論。

表7 阻氧性測定結(jié)果Table 7 Oxidation resistance of chitosan film and sodium alginate composite film

3 結(jié) 論

將殼聚糖溶于100mL體積分?jǐn)?shù)4%乙酸溶液，加入1mL的甘油，70℃烘干，可制備殼聚糖膜，膜厚度為0.100mm，抗拉強(qiáng)度240.0kg/cm2，透光度為89.2%，該膜彈性適當(dāng)、阻油、熱塑性好、抑制真菌、具有一定阻氧性。

海藻酸鈉復(fù)合膜膜液組成最佳配方為海藻酸鈉12mg/mL、CMC-Na 8mg/mL、明膠8mg/mL、甘油60μL/mL、瓊脂2mg/mL，以不銹鋼板為鋪膜工具，即可得到膜厚為0.070mm，抗拉強(qiáng)度為116.7kg/cm2，透光度為71.6%，彈性適當(dāng)、阻油、阻氧、熱塑性好的復(fù)合可食性膜。

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Preparation of Edible Food Preservative Film

XU Jing，HOU Fei
(Department of Pharmaceutics and Food Science, Tonghua Normal University, Tonghua 134002, China)

Chitosan film and sodium alginate composite film were prepared by using edible raw materials. Chitosan film was prepared by dissolving chitosan in 4% acetic acid solution (V/V), adding 1% glycerin (V/V) as plasticizer and 0.1% liquid paraffin as release agent, and then drying at 70 ℃ for 7 h. The prepared chitosan film was characteristics of 100 nm in thickness, 240.0 kg/cm2in tensile strength and 89.2% light transmittance. The optimal formula for sodium alginate composite film determined by orthogonal array design was 8 mg/mL sodium carboxy methyl cellulose, 12 mg/mL sodium alginate, 8 mg/mL gelatin, 2 mg/mL AGAR and 8% (V/V) glycerin. The resulting sodium alginate composite film was characteristics of 0.070 mm in thickness,116.7 kg/cm2in tensile strength and 71.6% light transmittance. The results of performance tests showed that both kinds of film exhibited an excellent resistance to oil and oxidants as well as high flexibility and thermoplasticity.

chitosan composite film；edible；processing technology；fresh-keeping film

TS206.4

A

1002-6630(2011)10-0312-04

2010-10-19

徐晶(1970—)，女，副教授，碩士，研究方向為食品質(zhì)量與安全。E-mail：xujingth@126.com