本發(fā)明涉及食品抗菌包裝膜，尤其是涉及一種豆渣纖維食品抗菌膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，塑料仍是食品包裝的最主要材料之一。為減少環(huán)境污染、節(jié)約石油資源，以及降低塑料包裝與食品直接接觸可能帶來的安全隱患，各國研究者開始嘗試研制各種類型的塑料替代品作為食品包裝材料，主要為各種可降解或可食性包裝材料?？山到獍b材料主要有各種來源于木材、竹、草等植物纖維的食品包裝紙、膜，而各種可食性包裝材料，如可食性蔬菜紙、各種可食性膜，主要是以天然可食性物質(zhì)，如多糖、蛋白質(zhì)、植物膠等為原料，通過不同分子間相互作用形成具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜或類似于纖維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。由于可食包裝可與食品直接接觸、可與被包裝食品一起食用、也容易降解，因此不會造成環(huán)境污染，與傳統(tǒng)塑料相比，具有安全無毒、易降解等優(yōu)點。但多數(shù)可食包裝在機械性、阻濕、阻油和阻氧等方面與塑料材料尚存在較大的差距，需要在配方組成、制備方法上加以改進(jìn)，以達(dá)到具有良好包裝性能的目的。有許多研究表明，適當(dāng)加入纖維素，可以增強可食包裝膜的機械強度、提高包裝性能。

豆渣是豆腐或豆奶生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，目前國內(nèi)大豆食品業(yè)每年約產(chǎn)生幾千萬噸濕豆渣，但多數(shù)作為飼料或肥料應(yīng)用，利用價值較低。豆渣中含有大量纖維素(50％～70％，干基)，可生物降解，因此在材料領(lǐng)域?qū)⒖赡芫哂泻芎玫膽?yīng)用前景，可以部分替代其他木材、竹、草等纖維原料的應(yīng)用，節(jié)省資源。但由于豆渣難溶、難熔，可加工性不強，耐水性也差，目前只有少量關(guān)于豆渣用于生物降解制品及可食性包裝紙、膜等應(yīng)用研究的報道。若能以豆渣纖維為原料，開發(fā)機械強度高、包裝性能好的食品包裝紙膜，則可以拓寬豆渣纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，可以較好地解決大豆食品加工工業(yè)中的副產(chǎn)品(豆渣)的處理與利用問題，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

抗菌食品包裝是一種積極的活性包裝概念。為了抑制食品中腐敗菌的生長，可以把抗菌劑加入包裝材料中，或涂布于包裝材料表面，通過材料與食品接觸達(dá)到抗菌防腐的目的?？咕称钒b的應(yīng)用可以減少直接添加于食品中的防腐劑用量，提高食品食用安全性。目前各類抗菌包裝(食品或非食品包裝)中應(yīng)用的抗菌劑主要可分為兩大類，一是無機類，以銀、銅、鋅等金屬離子為主，另一大類為有機類，如有機酸及其鹽、有機酯、醇、酚、抗菌素等，具體例如山梨酸、苯甲酸、丙酸及其鹽類以及乳鏈球菌肽等。在食品中，無機金屬抗菌劑多數(shù)不允許使用或應(yīng)用須嚴(yán)格控制，而有機食品防腐劑的耐熱性、安全性、穩(wěn)定性差，若加入包裝材料中，則其抗菌性質(zhì)可能部分受到影響。許多更適合加入食品包裝材料的抗菌劑開始引起研究者關(guān)注。如天然高分子殼聚糖及其衍生物與纖維素有極好的相容性，在水溶液中具有一定的陽離子性和良好的成膜性，且所成的膜具有強度大、較好的滲透性和較穩(wěn)定的抗水性的特點。殼聚糖在造紙中可用作施膠劑以增強紙品強度，另外，它作為防腐劑，能起到良好的防蛀、防霉作用，但對人體無毒、安全。還有如抗菌肽是一類小分子肽，對許多微生物具有抑制作用，常添加于動物飼料中用于動物防病。另一方面，抗菌肽由于分子小，抗菌機理特殊，其結(jié)構(gòu)在加工處理過程中受外力的影響小，不似大分子肽或蛋白容易喪失生物活性，作為抗菌劑具有較好的穩(wěn)定性，生物安全性好，如ε-聚賴氨酸，甚至是一種營養(yǎng)型的抗菌肽，可用于食品防腐。

已有的關(guān)于抗菌材料或可食(或可與食品直接接觸)抗菌材料的相關(guān)文獻(xiàn)主要有：

申請?zhí)枮?01210252241.6的中國專利，公開了一種交聯(lián)明膠抗菌膜材料的制備方法，以乳酸鏈球菌素或溶菌酶，膜材料可用于食品的內(nèi)包裝材料，旨在解決食品儲存過程中由于微生物在表面滋生引起的食品安全問題。申請?zhí)枮?01310721581.3的中國專利，以魚膠原蛋白溶液為基礎(chǔ)，結(jié)合肉桂精油納米脂質(zhì)體作為抗菌劑，制備一種具有緩釋作用的魚膠原蛋白抗菌膜，該膜能被生物降解，可防止食品的風(fēng)味物質(zhì)散失，防止食品被污染以及被氧化等功能，達(dá)到食品保鮮及延長貨架期的效果。申請?zhí)枮?01310492113.3的中國專利，以膠原蛋白為主要原料，依次加入甘油、雙醛淀粉、海藻酸鈉和阿魏酸，制得阿魏酸-膠原蛋白抗菌膜，具有透明度高、阻隔性好、機械強度較高等特點，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性表現(xiàn)出很強的抑菌能力，用于臘腸的保鮮，可將臘腸的貨架期延長8.5天。申請?zhí)枮?01510053496.3的中國專利公開了一種可食抗菌膜及其制備方法，以食品膠為主要原料，結(jié)合魚精蛋白、乳鐵素和茶多酚等抑菌劑，制備的抗菌膜抗菌效果好、抗菌譜廣，對水分的阻隔性好，可有效延長食品的貨架期。申請?zhí)枮?01510919318.4的中國專利公開了一種纖維素/殼聚糖復(fù)合改性可降解抗菌膜的制備方法，利用小麥秸稈和蝦殼復(fù)合改性制得可降解抗菌膜，解決了資源的浪費，所得產(chǎn)品可自然降解，對環(huán)境無污染。

已有的關(guān)于豆渣用作食品包裝材料的相關(guān)文獻(xiàn)主要有：

申請?zhí)枮?01410060841.1的中國專利公開了一種可食用豆渣紙制備工藝，以豆渣為原料，利用脂肪酶以及蛋白質(zhì)酶進(jìn)行處理，后加入各種輔料制成可食用豆渣紙，可達(dá)到食品包裝紙的要求。張恒等人以豆渣為原料制取可食性包裝紙，酶解豆渣提取豆渣纖維，干燥，按比例與山藥、糊精、蔗糖和卡拉膠等混合，采用普通紙的生產(chǎn)方法制得成品，研究了不同工藝條件對可食性豆渣紙性能的影響，但仍存在成紙脆性較大、柔韌性差等缺點。溫志英等以豆渣為原料，生物蛋白酶、脂肪酶為催化劑，提取豆渣中的膳食纖維，制成新型可食性包裝。王海燕等以豆渣為原料，提取大豆多糖后，加入輔助劑成膜，經(jīng)正交試驗確定了可食性方便面調(diào)料包裝膜的最佳配方，該包裝膜具有很好的抗拉伸強度，在熱水中有適宜的溶解性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供豆渣纖維食品抗菌膜的制備方法。

本發(fā)明的第二目的在于提供豆渣纖維食品抗菌膜的制備方法制備的豆渣纖維食品抗菌膜。

本發(fā)明的第三目的在于提供豆渣纖維食品抗菌膜的制備方法制備的豆渣纖維食品抗菌膜的應(yīng)用。

所述豆渣纖維食品抗菌膜的制備方法，包括以下步驟：

1)將干豆渣纖維粉碎，加入水混勻，制成豆渣纖維懸液；

2)將豆渣纖維懸液加熱，均質(zhì)處理后再加入成膜輔料，水浴加熱，得膜液；

3)在膜液中加入抗菌劑，水浴加熱，得成膜液；

4)將成膜液用膠體磨進(jìn)行均質(zhì)處理，脫氣處理后傾倒成膜液成濕膜，干燥，烘干，回濕揭膜后保存。

在步驟1)中，所述將干豆渣纖維粉碎可將豆渣纖維粉碎為80～120目的粉末；所述豆渣纖維懸液的質(zhì)量百分濃度可為5％～15％。

在步驟2)中，所述加熱的溫度可為80～100℃，加熱的時間可為20～30min；所述均質(zhì)處理的次數(shù)可為1～3次；所述成膜輔料可選自糊精、卡拉膠、CMC、淀粉、阿拉伯樹膠、甘油、海藻酸鈉、大豆分離蛋白等中的至少一種，所述成膜輔料的添加量按質(zhì)量百分比可為豆渣纖維懸液的0.1％～10％；所述水浴加熱的溫度可為80～100℃，水浴加熱的時間可為10～20min。

在步驟3)中，所述抗菌劑可選自殼聚糖、山梨酸鉀、ε-聚賴氨酸、苯甲酸鈉等中的至少一種；所述抗菌劑的添加量按質(zhì)量百分比可為膜液的0.01％～5％；所述水浴加熱的溫度可為50-80℃，水浴加熱的時間可為1～10min。

在步驟4)中，所述均質(zhì)處理可采用膠體磨處理2次，每次3～5min；所述脫氣處理可先超聲脫氣處理，后真空脫氣處理；超聲脫氣處理可采用槽式超聲處理設(shè)備，脫氣10～20min；所述真空脫氣處理的條件可在真空度0.09～0.1MPa下脫氣20～30min；所述脫氣處理后傾倒成膜液成濕膜的具體方法可將成膜液傾倒在玻璃板上流延成濕膜，成膜液的溫度可為50～60℃，所述濕膜的厚度可為2～5mm；所述干燥可將載有濕膜的玻璃板置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干，烘干的溫度可為50～80℃，烘干的時間可為2～6h；所述回濕揭膜后保存可將烘干的載膜玻璃板置于沸水浴上方回濕，最好蒸燜5～10min，當(dāng)膜可與玻璃板脫離時，即可揭下，室溫下晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存、備用。

所述豆渣纖維食品抗菌膜的制備方法制備的豆渣纖維食品抗菌膜可在制備食品抗菌材料中應(yīng)用。

本發(fā)明制備的豆渣纖維食品抗菌膜可與食品直接接觸，可作為食品抗菌包裝材料，具有較好的抗菌性能、食用安全性以及穩(wěn)定的包裝性能，是一種可降解的食品包裝抗菌材料。

本發(fā)明以豆渣纖維為基礎(chǔ)原料，選擇成膜劑、增塑劑和抗菌劑，設(shè)計及確定配方，以共混工藝制得包裝膜液，制膜，按一定流程制備得到豆渣纖維食品抗菌膜。

本發(fā)明以從豆渣中提取的豆渣纖維為基質(zhì)，結(jié)合適宜的抗菌劑，制成包裝膜，具有良好的包裝性能及抗菌性能。該包裝材料在自然界中可分解，綠色環(huán)保，可部分替代會造成“白色污染”的不可降解包裝材料或環(huán)境有害材料。應(yīng)用的抗菌劑可與食品直接接觸，安全性好。產(chǎn)品還具有較好的抑菌、抗菌效果，作為食品的直接包裝材料應(yīng)用，可以延長食品的保質(zhì)期，可以減少甚至避免食品加工過程中防腐劑的加入，提高食品安全性。此外，本發(fā)明對豆制品加工下腳料豆渣的深入利用，相當(dāng)于變廢為寶，同時也可以降低木材、淀粉等其他食品包裝基質(zhì)原料的消耗，節(jié)約資源，具有積極的社會及經(jīng)濟效益。從制備方法上看，本發(fā)明簡便易行，成本低廉，易于轉(zhuǎn)化。

具體實施方式

實施例1

稱取一定量的干豆渣纖維，粉碎至100目，加入蒸餾水混勻，制成濃度為10％(g/100mL)的豆渣纖維懸液，加熱煮沸20min。分別添加幾種成膜輔料制成混合溶液(包含卡拉膠、CMC、淀粉、阿拉伯樹膠、甘油等，濃度分別為0.5％～5％不等)，80℃水浴加熱并攪拌20min，向上述混合液中加入抗菌劑(主要包含殼聚糖、苯甲酸鈉，濃度分別為0.03％～5％之間)，80℃水浴加熱、攪拌10min；過膠體磨均質(zhì)2次、每次3min；隨后先超聲脫氣10min、后置于真空干燥箱中，于真空度為0.09MPa條件下脫氣30min。調(diào)節(jié)脫氣后的膜液的溫度為50℃，倒入潔凈干燥的玻璃中央，稍晃動玻璃板，使膜液在玻璃板上自行流延成膜，控制濕膜厚度約為3mm。將載有濕膜的玻璃板置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中60℃下烘干，隨后將烘干的載膜玻璃板置于沸水浴上方回濕，蒸燜10min，使膜可與玻璃板脫離并小心揭下膜，室溫下稍晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存。制得的膜材料抗拉強度6.8MPa，可達(dá)包裝強度要求；可緩慢溶解于水中。抑菌圈法抗菌性測試表明，膜材料對選擇的三種食品污染菌即大腸肝菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的培養(yǎng)物都能產(chǎn)生明顯的抑菌圈，表明皆有抑制作用。食品保鮮效果實驗表明，以該包裝膜包裹新鮮烤制的海綿蛋糕，可延長其貨架保存期2天。

實施例2

稱取一定量的干豆渣纖維，粉碎至120目，加入蒸餾水混勻，制成濃度為8％(g/100mL)的豆渣纖維懸液，加熱煮沸30min。分別添加幾種成膜輔料制成混合溶液(包含卡拉膠、CMC、淀粉、海藻酸鈉、甘油等，濃度分別為0.5％～5％不等)，80℃水浴加熱并攪拌20min，向上述混合液中加入抗菌劑(主要包含殼聚糖、山梨酸鉀、ε-聚賴氨酸，濃度分別為0.03％～5％之間)，60℃水浴加熱、攪拌5min；過膠體磨均質(zhì)2次、每次2min；隨后先超聲脫氣10min、后置于真空干燥箱中，于真空度為0.09MPa條件下脫氣30min。調(diào)節(jié)脫氣后的膜液的溫度為50℃，倒入潔凈干燥的玻璃中央，稍晃動玻璃板，使膜液在玻璃板上自行流延成膜，控制濕膜厚度約為2mm。將載有濕膜的玻璃板置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中60℃下烘干，隨后將烘干的載膜玻璃板置于沸水浴上方回濕，蒸燜10min，使膜可與玻璃板脫離并小心揭下膜，室溫下稍晾后置于密封盒中，放入干燥器中保存。制得的膜材料抗拉強度8.2MPa，可達(dá)包裝強度要求；可緩慢溶解于水中。抑菌圈法抗菌性測試表明，膜材料對選擇的三種食品污染菌即大腸肝菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的培養(yǎng)物都能產(chǎn)生明顯的抑菌圈，表明皆有抑制作用。食品保鮮效果實驗表明，以該包裝膜包裹新鮮烤制的海綿蛋糕，可延長其貨架保存期3天。