一种以壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子作为基质的可食用性膜及其制备方法

摘要

一种以壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子作为基质的可食用性膜及其制备方法，属于食品工艺学领域。本发明将壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子加入可成膜的天然可食用性生物大分子塔拉胶中制备而成。所获得可食用性膜不仅保持了良好成膜特性，而且，结构更加致密，阻水性和阻氧性得到明显改善，机械强度得到提高。将其应用于肉类产品，可有效控制储藏期间的pH、质构TPA值的变化，降低汁液流失率，抑制微生物生长，保持肉类产品色泽、亮度以及质构稳定，并延长了保鲜期。该可食用性膜的制备过程中不需要添加增塑剂，也不需要将几种聚合物进行复配。与传统的可食用性膜相比，本发明制备的可食用性膜的工艺简单、使用方便，且性能优良。

说明书

技术领域

一种以壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子作为基质的可食用性膜及其制备方法，涉及一种可食用性膜，具体涉及一种具有肉类产品保鲜功能的可食用性膜，属于食品工艺学领域。

背景技术

可食用性膜是以可食用性生物大分子物质(如多糖、蛋白质、腊类等)为主要基质，辅以可食用性增塑剂、增强剂、交联剂等，通过一定的处理方法，使各成膜剂分子之间相互作用，干燥后形成一种具有一定抗拉强度结构致密的薄膜。可食用性膜可以防止由于气体(如氧气)和溶液的入侵而造成食品品质、结构、风味、营养等的降低或消失，从而延长食品货架期。它既可以作为功能性成分加入食品中，也能作为各种食品添加剂的载体。可食用性膜的优点可概括为：可食用、可生物降解、使用安全。

随着进一步的研究，单一组分形成的可食性膜在性能上的局限性越来越明显，需要进一步的研究。壳聚糖是天然生物大分子甲壳素通过脱乙酰而得到的衍生物，具有优良的生物可降解性、生物相容性和生物黏附性。纳米粒子由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应而显示出独特的物理化学特性。壳聚糖的正电性特点使其在液态介质中可与带负电荷的聚合物、大分子甚至一些聚阴离子相互作用，形成纳米粒子。本发明选用三聚磷酸钠交联壳聚糖形成纳米粒子，将其添加至天然食品大分子塔拉胶中，可明显改善其成膜效果和抑菌特性，扩大应用范围。

很多肉类产品在销售过程中会出现pH值增大、微生物增殖、色泽和质构的改变以及汁液流失严重的问题，加快了营养物质的损失和感官属性的降低。当今社会，消费者对高质量食品的要求越来越高，再加上环保工作对于减少一次性包装废弃物的需要越来越迫切，使可食用性膜在肉类产品保鲜中的应用倍受关注。

本发明将壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子添加到塔拉胶中制成可食用性膜，使其结构更加致密，阻水性和阻氧性得到明显改善，机械强度得到提高，抑菌效果显著。将其运用于肉类产品的保鲜可有效控制储藏期间的pH、质构TPA值的变化，降低汁液流失率，抑制微生物生长，保持肉类产品色泽、亮度以及质构稳定，并延长了保鲜期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是公开一种壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子作为基质的可食用性膜及其制备方法，对现有的可食用膜制备技术进行改善。通过以壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子和可食用的生物大分子塔拉胶为组分制成的可食用性膜能延长肉类产品的保鲜期。该生产方法简单、安全、无污染，是一种高效环保的制备方法。

本发明的技术方案：一种以壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子作为基质的可食用性膜，该可食用性膜是将壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子加入可成膜的天然可食用性生物大分子中制备而成。 

该可食用性膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）纳米粒子的制备：将壳聚糖（分子量100 KD，脱乙酰度90%）加入到质量浓度1%-2%的醋酸溶液中，配制成0.5 mg/mL的壳聚糖溶液，用1 mol/L NaOH溶液调节pH 值至4.8~5.2。将0.7 mg/mL三聚磷酸钠溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，使三聚磷酸钠和壳聚糖的质量比达到7:1，将混合溶液在室温下进行磁力搅拌，通过离子反应交联形成壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子。

（2）可食用性膜的制备：将不同浓度的壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子（质量浓度25%~75%）和天然可食性生物大分子（质量浓度1%~2%）溶液在80℃条件下搅拌2 h后，真空抽滤除去气泡，再将溶液倒入模具(11 cm ×11 cm)中，35℃干燥12 h。

（3）可食用性膜的平衡：将步骤（2）制得的可食用性膜浸泡于饱和Mg(NO₃)₂ · 6H₂O溶液中，在相对湿度为53%的干燥箱中进行平衡24 h，得可食用性膜液，备用。

所用的天然可食用性生物大分子为塔拉胶。

所述方法制备的可食用性膜的应用，其用于肉类产品的保鲜，将制好的可食用性膜液涂抹在肉类产品表面，待其自然风干后，即在肉类产品表面形成可食用性膜。

本发明的有益效果：从壳聚糖纳米粒子和塔拉胶的特点出发，首次采用壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子和生物大分子塔拉胶来制备可食用性膜，这种技术可以使膜的结构更加致密，阻水性和阻氧性明显改善，机械强度大大提高。将这种可食性膜应用于肉类产品的保鲜可以显著地抑制微生物的生长，有效控制肉类储藏期间pH、挥发性盐基氮、酸价、TPA值的变化，降低汁液流失率，保持肉类产品的色泽、亮度以及质构，延长保鲜期。该可食用性膜的制备方法工艺简单、无污染，是一种经济、高效、环保的生产方法。

具体实施方式

实施例1 

（1）纳米粒子的制备：将壳聚糖（分子量100 KD，脱乙酰度90%）加入1% (w/w)的醋酸溶液中，配制成0.5 mg/mL的壳聚糖溶液，用1 mol/L NaOH溶液调节pH 值至4.8。将0.7 mg/mL三聚磷酸钠溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，使三聚磷酸钠和壳聚糖的质量比达到7:1，将混合溶液在室温下进行磁力搅拌，通过离子反应交联形成壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子。

（2）可食用性膜的制备：将壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子（25%，w/w）和塔拉胶（1%，w/w）在80℃条件下搅拌2 h后，真空抽滤除去气泡，再将溶液倒入模具(11 cm ×11 cm)中，35℃干燥12 h。

（3）可食用性膜的平衡：将可食用性膜浸泡于饱和Mg(NO₃)₂ · 6H₂O溶液中，在相对湿度为53%的干燥箱中进行平衡24 h。

实施例2

（1）纳米粒子的制备：将壳聚糖（分子量100 KD，脱乙酰度90%）加入2% (w/w)的醋酸溶液中，配制成0.5 mg/mL的壳聚糖溶液，用1 mol/L NaOH溶液调节pH值至5.2。将0.7 mg/mL三聚磷酸钠溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，使三聚磷酸钠和壳聚糖的质量比达到7:1，将混合溶液在室温下进行磁力搅拌，通过离子反应交联形成壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子。

（2）可食用性膜的制备：将壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子（75%，w/w）和塔拉胶（2%，w/w）在80℃条件下搅拌2 h后，真空抽滤除去气泡，再将溶液倒入模具(11 cm ×11 cm)中，35℃干燥12 h。

（3）可食用性膜的平衡：将可食用性膜浸泡于饱和Mg(NO₃)₂ · 6H₂O溶液中，在相对湿度为53%的干燥箱中进行平衡24 h。

实施例3

取上述制得的两种不同浓度的可食用膜液，均匀涂抹猪肉的表面，储存于4℃冰箱，在不同的储藏时间测定猪肉的pH、挥发性盐基氮、酸价、TPA值、汁液流失率、色泽、亮度以及质构等指标。

表1 壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子和塔拉胶制成的可食性膜的性能指标。

 

表2 壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒子和塔拉胶制成的可食性膜应用于猪肉保鲜中各项指标的变化情况。