一种多功能可食用保鲜膜材料及其制备方法与流程

1.本发明属于食品保鲜材料技术领域，具体涉及一种多功能可食用保鲜膜材料及其制备方法。


背景技术：

2.采后果蔬发生腐败变质主要原因是微生物活动引起的腐败和病害以及果蔬自身的酶与环境发生的化学、物理和生物变化所致。因此，抑制病原微生物的生长和繁殖是延长采后果蔬的保质期与保鲜期的关键。然而，传统的水果保鲜方法如气调保藏，其贮藏成本过高；化学保藏，其可能在果蔬表面残留有害的化学物质；辐照保藏，其所可能造成的辐照残留物可能会影响人的身体健康等。除此之外，传统的防伪功能是在包装外表面粘贴专用的防伪标签或使用激光全息材料。这种粘贴式的防伪标签的作法一方面增加了生产成本和制作工序，同时，也因防伪标签易被揭掉或自行脱落而失去防伪效果。而碳量子点是一种具备荧光性质的新型碳纳米材料，在紫外光照射下发出不同颜色的荧光，具有优异的光学性能，生物相容性好，对环境的危害性也极低。将生物碳点加入到膜溶液中，使膜在克服传统防伪标签不足的同时，兼具阻水、抗菌和抗氧化等功能，具有重要的创新性。
3.目前，我国市场上广泛用于食品包装的石化聚合物和塑料包装是不可再生和不可生物降解的，对环境造成污染和破坏。消费者追求更加自然、更加安全以及高质量的食物，追求可降解的包装材料，并且能够以便宜的方式制作。因此，在食品的生产中可食用膜涂层的应用越来越广。根据可食用薄膜的主要基质可分为四大类：多糖类可食用膜、蛋白质类可食用膜、脂类可食用膜及复合型可食用膜。蛋白质类可食用膜原材料主要来自动物分离蛋白与植物分离蛋白。禽蛋作为一类日常生活中常见的蛋白质，具有产量大、来源广和价格低廉等优点，而其中的蛋清和蛋黄已被开发作为重要的食品和化妆品原料，但分离后的蛋壳和蛋膜等却被当做垃圾扔掉，既污染环境又浪费了资源。实际上，这些原料通过整合，可以将禽蛋的不同部分加以利用，制备出多功能可食用保鲜涂膜用于食品保鲜。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多功能可食用保鲜膜材料及其制备方法，所述多功能可食用保鲜膜材料是以禽蛋清为主要原料，少量的甘油为增塑剂，再加入一定量蛋黄、纳米级蛋壳粉、蛋膜生物质碳点和壳聚糖溶液等制备而成。该可食用保鲜膜的多功能性是指具有可食用、抗菌、抗氧化、阻隔水蒸气、补充钙质、防伪（在紫外灯照射下能够发出强的蓝色荧光）等功能，本发明方法具有制备工艺简单、成本低廉、绿色环保等优势，可有效延长新鲜食品的保质期3
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5天，在食品保鲜领域具有重要的应用前景。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种多功能可食用保鲜膜材料的制备方法：新鲜禽蛋经过蛋清、蛋黄、蛋膜、蛋壳分离后，分别制成蛋清溶液、蛋黄溶液、蛋膜生物质碳点溶液和纳米级蛋壳粉，然后每1份蛋清溶液中，加入0.2
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0.4份蛋黄溶液、0.2
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0.4份蛋膜生物质碳点溶液、0.005
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0.02份蛋壳粉
以及0.6
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1份壳聚糖溶液，混合搅拌，待其充分反应交联，得到多功能可食用保鲜膜溶液。
6.进一步地，所述蛋清溶液的制备方法如下：1）以重量份计，每1份蛋清中，加入1.0
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1.5份水进行稀释、搅拌均匀、离心去除脐带等杂质后，得到蛋清稀释液；2）以重量份计，每1份蛋清稀释液，加入0.01
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0.015份甘油，混匀后即可得到蛋清溶液。其中，加入甘油的目的是能够保持产品薄膜表面不龟裂，同时能够提升薄膜的延展性。
7.进一步地，所述蛋黄溶液是以重量份计，每1份蛋黄中，加入5
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10份水进行稀释制得。
8.进一步地，所述蛋膜生物质碳点溶液的制备方法如下：将蛋膜和水添加到反应釜中，然后在220℃条件下反应8
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48 h后自然冷却到室温，经离心、抽滤、微孔过滤和葡聚糖g
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25凝胶柱纯化步骤得到发蓝色荧光的蛋膜生物质碳点。
9.进一步地，所述蛋壳粉的制备方法如下：用粉碎机先将蛋壳进行粗碎，按照蛋壳和水重量比为1:5，将二者放入球磨机进行湿法球磨8
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12 h，然后经冷冻干燥等得到纳米级蛋壳粉。
10.进一步地，所述壳聚糖溶液是以重量份计，每1份壳聚糖粉末，加入50
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100份质量浓度为1%的醋酸溶液进行稀释，配制成质量浓度为1.5%
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2%浓度的壳聚糖溶液。
11.所述禽蛋为鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋或鸟蛋等禽蛋。
12.本发明所制备的多功能可食用保鲜膜材料可用于果蔬保鲜，具体方法为：常温条件下将可食用保鲜膜溶液直接涂覆或喷淋在水果、海产品等表面，自然形成一层保护膜，起到保鲜和防伪的目的。
13.或者，可以用可食用保鲜膜溶液浸泡需要保鲜的果蔬，如柑橘，浸泡数分钟后将其干燥，可在果蔬表面形成一层保护层，起到抗菌、抗氧化和隔绝氧气的效果。所述干燥条件是指在室温（25
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30℃）条件下，干燥的时间约为3天，或置于37℃烘箱中，约12小时，即可完全干燥。
14.本发明采用以上技术方案，将禽蛋蛋壳进行了综合利用，以蛋清为主要原料，加入蛋黄溶液、蛋膜生物质碳点、纳米级蛋壳粉和壳聚糖溶液，制备出多功能可食用保鲜膜材料，该保鲜膜不仅具有设计科学、安全性好、使用寿命长、成本低廉等多功能性，还具有原料易得、变废为宝、防伪功能等优点。本发明旨在将保鲜膜溶液应用在果蔬等食品表面，起到阻隔微生物、氧气和防伪（在紫外灯照射下能够发出强的蓝色荧光）等功能，具有较高的应用价值。
15.本发明的有益效果：首先，本发明的原材料之一是蛋清，具有很好的粘性和成膜性以及安全性等；其次，蛋膜在220℃的反应釜中水热反应，可生成生物质碳点溶液，在紫外灯照射下产生蓝色荧光，并且其具有防伪和抗氧化性能；再次，纳米级蛋壳粉可以有效改善膜的机械性能和增加可食用膜的营养性（补钙）；最后，壳聚糖具有良好的抑菌性能和机械性能，同时，壳聚糖也是自然界的亲水多糖，它能与蛋清蛋白质发生相互作用，如静电相互作用、氢键相互作用和疏水相互作用，在体系中保持均匀稳定的状态。当果蔬浸泡复合膜液以后，晾干后的果蔬表面就会形成一层保护层，起到隔绝氧气和抑制细菌繁殖等作用，从而延长了果蔬的贮藏寿命。
附图说明
16.图1为本发明的多功能可食用保鲜膜。图1a为在自然光下，薄膜的形态；图1b为在紫外灯光下，薄膜的形态特征。
17.图2为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液晾干后形成的薄膜放大至10000倍的扫描电子显微镜图。
18.图3为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对大肠杆菌的抑菌实验结果图。
19.图4为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对金黄色葡萄球菌的抑菌实验结果图。
20.图5为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对dpph自由基的清除效率结果图。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
22.实施例1多功能可食用保鲜膜材料的制备与在柑橘保鲜中的应用具体步骤如下：1）新鲜鸡蛋经蛋清分离后，以重量份计，每1份蛋清，加入1.5份水进行稀释、搅拌，再以转速为4000 rpm离心15 min，即可得到蛋清稀释液；2）上述每1份蛋清稀释液，加入0.0125份水，混匀后得到蛋清溶液；3）将1.5 g壳聚糖粉末用100 ml质量浓度为1%的醋酸超声溶解，直至粉末被完全溶解后可得到浓度为1.5%的壳聚糖溶液；4)以重量份计，每1份蛋黄原液，添加6份水，配置成蛋黄溶液；5)收集蛋膜3 g于50ml反应釜中，并在反应釜中加入30 ml蒸馏水，然后在220℃条件下进行反应48 h，待反应釜温度自然降低到室温，将溶液取出，经布氏漏斗抽滤后，在10000 rpm条件下离心15 min，溶液过0.22μm的过滤膜和葡聚糖 g
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25凝胶柱纯化，即可得到蛋膜生物质碳点；6)将蛋壳经清洗、烘干、球磨（湿磨，水作为溶剂，球磨时间为12个小时）、冷冻干燥等步骤，得到纳米级鸡蛋壳粉；7)每1份蛋清溶液，加入0.8份浓度为1.5%的壳聚糖溶液、0.4份的蛋黄溶液、0.2份蛋膜生物质碳点溶液和0.005份纳米级鸡蛋壳粉搅拌，待其充分搅拌均匀后即可得到保鲜膜溶液；8)将柑橘浸泡于保鲜膜溶液中，浸泡2分钟后待其晾干，可在果蔬表面观察到一层保护层，于室温下贮藏保鲜。
23.实施例2多功能可食用保鲜膜材料的制备与在柑橘保鲜中的应用具体步骤如下：1）新鲜鸭蛋经蛋清分离后，以重量份计，每1份蛋清，加入1份水进行稀释、搅拌，再以转速为4000 rpm离心15 min，即可得到蛋清稀释液；2）上述每1份蛋清稀释液，加入0.015份甘油，混匀后即得到蛋清溶液；
3）将1.5 g壳聚糖粉末用100 ml质量浓度为1%的醋酸超声溶解，直至粉末被完全溶解后可得到质量浓度为1.5%的壳聚糖溶液；4）以重量份计，每1份蛋黄原液，添加6份水，配置成蛋黄溶液；5）将新鲜鸭蛋经蛋壳和蛋膜分离后，收集蛋膜3 g于50ml反应釜中，并在反应釜中加入30 ml蒸馏水，然后在220℃条件下进行反应48 h，待反应釜温度自然降低到室温，将溶液取出，经布氏漏斗抽滤后，在10000 rpm条件下离心15 min，溶液过0.22μm的过滤膜和葡聚糖 g
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25凝胶柱纯化，即可得到蛋膜生物质碳点；6）将100 g的新鲜鸡蛋壳经过壳膜分离后，蛋壳经清洗、烘干、球磨（湿磨，水作为溶剂，球磨时间为12个小时）、冷冻干燥等步骤，得到纳米级鸡蛋壳粉；7）上述每1份蛋清溶液，加入1份浓度为1.5%壳聚糖溶液、0.2份上述蛋黄溶液、0.4份蛋膜生物质碳点和0.01份纳米级鸡蛋壳粉充分搅拌均匀，可得到保鲜膜溶液；8）将柑橘浸泡于保鲜膜溶液中，浸泡数2分钟后待其晾干，可在果蔬表面观察到一层保护层，于室温下贮藏保鲜。
24.实施例3多功能可食用保鲜膜材料的制备与在柑橘保鲜中的应用具体步骤如下：1）新鲜鸡蛋经过蛋清、蛋黄分离后，以重量份计，每1份蛋清，加入1份水进行稀释、搅拌，再以转速为4000 rpm离心15min，即可得到蛋清稀释液；2）上述每1份蛋清稀释液，加入0.015份甘油，混匀后即可得到蛋清溶液；3）将2.0 g壳聚糖粉末用100 ml质量浓度为1%的醋酸超声溶解，直至粉末被完全溶解后可得到浓度为2%的壳聚糖溶液；4）以重量份计，每1份蛋黄原液，添加6份水，配置成蛋黄溶液；5）将新鲜鸡蛋经蛋壳和蛋膜分离后，收集蛋膜3 g于50ml反应釜，并在反应釜中加入30 ml蒸馏水，然后在220℃条件下进行反应48 h，待反应釜温度自然降低到室温，将蛋膜生物质碳点溶液取出，经布氏漏斗抽滤后，在10000 rpm条件下离心15 min，溶液过0.22μm的过滤膜和葡聚糖 g
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25凝胶柱纯化，即可得到蛋膜生物质碳点；6）将100 g的新鲜鸡蛋壳经过壳膜分离后，蛋壳经清洗、烘干、球磨（湿磨，水作为溶剂，球磨时间为12个小时）、冷冻干燥等步骤，得到纳米级鸡蛋壳粉；7）每1份蛋清溶液，加入0.8份1.5%的壳聚糖溶液、0.2份蛋黄溶液、0.2份蛋膜生物碳点和0.02份纳米级鸡蛋壳粉，充分混合均匀后即可得到保鲜膜溶液；8）将柑橘浸泡复合膜液中，浸泡数2分钟后待其晾干，可在果蔬表面观察到一层保护层，于室温下贮藏保鲜。
25.图2为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液晾干后形成的薄膜放大至10000倍的扫描电子显微镜图。由图中可以看出本发明的多功能可食用保鲜膜溶液在形成膜以后，其表面结构致密、平整，为薄膜具有隔氧和阻隔微生物的功能从而延长果蔬保鲜期提供了理论依据。
26.图3为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对大肠杆菌的抑菌实验结果图（注：左边1号滤纸片为纯蛋清溶液，右边2号滤纸为本发明的多功能保鲜膜溶液），其实验方法采用滤纸片法，将经过灭菌的滤纸片浸泡到多功能保鲜膜液中，随后取出放置于涂满大肠杆菌的
培养皿中，采用纯的蛋清溶液为对照，在37℃恒温培养12小时，观察其抗菌效果。图中可以看到加入壳聚糖的多功能可食用保鲜膜溶液对大肠杆菌有明显的抑制作用。
27.图4为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对金黄色葡萄球菌的抑菌实验结果图（注：左边1号滤纸片为纯蛋清溶液，右边2号滤纸为多功能可食用保鲜膜溶液），其实验方法采用的是滤纸片法，将经过灭菌的滤纸片浸泡到多功能可食用保鲜膜溶液中，随后取出放置于涂满金黄色葡萄球菌的培养皿中，采用纯的蛋清溶液为对照，在37℃恒温培养12小时，观察其抗菌效果。图中可以看到加入壳聚糖的多功能可食用保鲜膜溶液对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用。
28.图5为本发明的多功能可食用保鲜膜溶液对dpph自由基的清除效率结果图，分别设置以不加鸡蛋膜碳点溶液的蛋清复合膜溶液的阴性对照组（对照组）、加入10%鸡蛋膜生物碳点的蛋清复合膜溶液组（10%碳点组）、加入20%鸡蛋膜碳点的蛋清复合膜溶液组（20%碳点组）以及以浓度为1mg/ml的vc溶液为阳性对照组（vc组），观察不同组分之间对dpph自由基的清除率。
29.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。