一种具有保鲜和可视化双功能的智能指示膜制备方法

本发明属于食品绿色智能包装领域，具体涉及一种具有保鲜和可视化双功能的智能指示膜制备方法。

背景技术：

1、随着经济社会的快速发展，居民收入水平逐年提高，人们对食物质量的要求也越来越高，从而推动了冷鲜肉行业的快速发展。在我国，冷鲜肉大多数以裸露或简单包裹的形式进行储存、运输和销售，在此过程中容易受到周围环境等诸多因素影响，微生物极易在其中生长繁殖，加速冷鲜肉出现腐败变质、汁液流失等现象，导致其货架期缩短，大大降低了商业价值。

2、市场上冷鲜肉销售环节通常使用不可再生和不可生物降解的石油基包装材料，对环境造成了极大的危害。为了满足绿色、可持续发展的要求，天然多糖和蛋白质因其生物降解性和可再生性成为食品包装材料的重要替代品，但依旧无法通过直观方式提供产品的品质信息，因此在制备包装薄膜过程中可以选用颜色变化等反应现象来定性指示冷鲜肉的新鲜程度。同时为了延长冷鲜肉的货架期，在食品包装薄膜中添加天然抑菌成分也更满足消费者对天然、绿色和无防腐剂食品的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有保鲜和可视化双功能的智能指示膜制备方法，以解决冷鲜肉货架期短、感官品质下降等问题，用于实时监测冷鲜肉新鲜度。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种具有保鲜和可视化双功能智能指示膜的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、壳聚糖悬浮液制备：将壳聚糖粉末溶解在乙酸溶液中，磁力搅拌，形成壳聚糖悬浮液；

5、s2、可得然胶悬浮液制备：将可得然胶溶于氢氧化钠溶液中，磁力搅拌，配制可得然胶悬浮液；

6、s3、溶菌酶溶液制备：将溶菌酶溶于去离子水中，配制浓度范围为0.2％~0.5％的溶菌酶溶液；

7、s4、壳聚糖/可得然胶/溶菌酶成膜液制备：将得到的壳聚糖悬浮液、可得然胶悬浮液和溶菌酶溶液混合，过滤除去不溶性颗粒，加入甘油，磁力搅拌，将成膜液进行超声处理，脱去气泡；

8、s5、玉米醇溶蛋白、紫草素溶液的制备：将玉米醇溶蛋白粉末溶解在乙醇水溶液中制备玉米醇溶蛋白溶液，搅拌后真空脱气，获得均匀溶液；将紫草素溶解在乙醇中制备紫草素溶液；

9、s6、采用磁带铸造工艺法制备壳聚糖/可得然胶/溶菌酶亲水性单层抑菌膜；

10、s7、制备玉米醇溶蛋白/紫草素疏水性颜色指示膜：将步骤（6）制备的单层抑菌膜置于静电纺丝装置上，并在该膜上通过同轴静电纺丝工艺来制备玉米醇溶蛋白/紫草素颜色指示膜；

11、s8、薄膜电晕处理：使用电晕处理装置处理步骤（7）得到的带有颜色指示膜的壳聚糖/可得然胶/溶菌酶薄膜；

12、s9、冷鲜肉包装：根据冷鲜肉大小裁剪合适的薄膜，紧贴冷鲜肉表面进行充分包裹，将包裹后的冷鲜肉放置于透明包装盒内，颜色指示膜朝上，便于消费者观察冷鲜肉的新鲜程度，密封处理后4℃下贮藏、销售。

13、进一步的，所述步骤s1的具体操作如下：称取一定质量的壳聚糖粉末溶于1~2％w/w乙酸溶液中，配制浓度范围为1.5~2.5％的壳聚糖溶液，在室温条件下磁力搅拌4~6 h，使壳聚糖完全溶解形成壳聚糖悬浮液。

14、进一步的，所述步骤s2的具体操作如下：称取一定质量的可得然胶溶于0.25 mol/l氢氧化钠溶液中，磁力搅拌3~5 h，使可得然胶完全溶解，配制浓度范围为1.5~2.5％的可得然胶悬浮液。

15、进一步的，所述步骤s4的具体操作如下：壳聚糖/可得然胶/溶菌酶成膜液制备：按照壳聚糖：可得然胶=（1-3）：1的比例，将壳聚糖悬浮液缓慢倒入可得然胶悬浮液中，使用ph自动控制监测仪准确调整悬浮液ph为3~4，将步骤（3）得到的溶菌酶溶液加入到悬浮液中，按照壳聚糖/可得然胶悬浮液和溶菌酶溶液比例为2：1进行混合，过滤除去不溶性颗粒，加入甘油，甘油添加量为壳聚糖/可得然胶干重的25~30％，在磁力搅拌下混合3~5 h，并将成膜液进行超声处理，脱去气泡。

16、进一步的，所述步骤s5的具体操作如下：将玉米醇溶蛋白粉末溶解在质量分数为75~95％乙醇水溶液中制备玉米醇溶蛋白溶液，配制的玉米醇溶蛋白溶液最终浓度为10~15％，溶液在60~80°c下连续搅拌30~60 min后真空脱气处理除去气泡，获得均匀溶液；将60~80 mg紫草素溶解在5 ml乙醇中来制备紫草素溶液。

17、进一步的，所述步骤s6的具体操作如下：首先将制备的壳聚糖/可得然胶/溶菌酶成膜液铺在带式铸造装置的表面支撑物亚克力板上方；成膜液铺展使用刮刀装置进行，刮刀长度为30~40 cm，在支架上干燥，通过在磁带铸造装置内的线圈中循环温度为50~70°c热水来保持成膜液温度；使用测微螺钉改变刮刀间隙来调整施加在支架上的悬架厚度，间隙调整为6~8 mm，扩散速度选用200~250 cm/min，干燥6~8 h。

18、进一步的，所述步骤s7的具体操作如下：将步骤（6）制备的单层抑菌膜置于静电纺丝装置上，并在该膜上通过同轴静电纺丝工艺来制备长4~6 cm，宽2~4 cm的玉米醇溶蛋白/紫草素颜色指示膜；其中，静电纺丝的同轴喷丝头由一根内针，所述内针的内径为0.41 mm，外径为0.82 mm，同心安装在一根大针内部，所述大针的内径为1.12mm，外径为1.48 mm；将步骤（5）所得溶液分别灌注到两个20 ml注射器中，紫草素溶液流速在0.1~0.5 ml/h之间，玉米醇溶蛋白溶液流速为0.6~1.2 ml/h之间，电压设置在10~20 kv，尖端到集电极的距离为16~18 cm，控制温度在23-27°c之间，相对湿度在18%-20%rh之间，待干燥后即可得到带有颜色指示膜的壳聚糖/可得然胶/溶菌酶薄膜。

19、进一步的，所述步骤s8薄膜电晕处理的具体操作如下：使用电晕处理装置处理步骤（7）得到的带有颜色指示膜的壳聚糖/可得然胶/溶菌酶薄膜，电晕处理装置的电压为10000~20000 v，频率范围为4~6 mhz，薄膜以1~2cm/s的固定线速度行进，电极和样品薄膜之间的间隔设置为3~5 mm；放置在移动底座上的薄膜以1~2 cm/s的速度以从右到左，从后到前的方向位移，以确保薄膜的整个表面得到充分处理；在干燥时与空气持续接触的薄膜一侧用电极处理3~5 s。

20、

21、本发明的有益效果体现在：

22、（1）本发明使用壳聚糖、可得然胶作为薄膜基质，其有良好的吸水、持水性，但不易遇水溶解。因此制得的薄膜遇水后膨胀而不溶解，使冷鲜肉在销售和加工运输过程中保持良好的感官品质。

23、（2）本发明使用的颜色指示剂疏水作用强，在强碱条件下出现降解现象。为了维持颜色指示膜中紫草素的稳定状态，本发明在制备壳聚糖/可得然胶基成膜液时降低了ph值，冷鲜肉产生的挥发性盐基氮（tvb-n）溶于水后产生碱性物质，和单层抑菌膜中的酸性成分发生中和反应，从而到达颜色指示膜的碱性作用减弱。冷鲜肉产生汁液通过壳聚糖/可得然胶基膜ph调控后，再传递到颜色指示膜时使碱性处于相对温和状态，使紫草素在相对稳定的碱性条件下从红色逐步转变为蓝色，即可实现用肉眼观察颜色转变程度判断冷鲜肉的变质程度。

24、（3）本发明使用可再生、可降解的天然薄膜材料，相比传统包装材料对环境造成的影响较小。作为薄膜基质的壳聚糖因其本身具有抗菌性，可大大减少抗菌剂溶菌酶的消耗。加入溶菌酶后，可以大幅度保证包装食品的新鲜度和质量。

25、（4）本发明通过降低成膜液的ph制备了壳聚糖/可得然胶/溶菌酶单层膜，可使紫草素在相对温和/弱的碱性条件下显色，并且市面上对于调整成膜液ph对颜色指示剂影响的薄膜并不多。

26、（5）本发明使用同轴静电纺丝工艺制备玉米醇溶蛋白/紫草素颜色指示膜，将紫草素包封到玉米醇溶蛋白形成的壳层中，一方面对紫草素起到保护作用，另一方面减少紫草素的快速消耗。

27、（6）本发明使用电晕装置处理，增加了壳聚糖/可得然胶基薄膜的润湿性和粘附性，还可以使颜色指示膜与其发生静电吸附作用，两层薄膜充分结合，显色作用明显提高。

28、（7）本发明制得的新鲜度指示膜可以根据冷鲜肉产生气体引起薄膜基质的ph值波动而产生变色现象，在不同ph条件下的颜色变化差异明显、显色灵敏度高，可为冷鲜肉新鲜度提供精确指示。

29、（8）本发明选用壳聚糖、可得然胶、溶菌酶制备亲水性单层抑菌膜，选用玉米醇溶蛋白、紫草素制备疏水性颜色指示膜。将溶菌酶加入壳聚糖、可得然胶制成的混合悬浮液中，解决了溶菌酶热稳定性、ph稳定性以及贮存稳定性等问题。采用同轴静电纺丝技术，将紫草素包封到玉米醇溶蛋白形成的壳层中，可实现紫草素的持久显色。在无仪器监测的情况下，消费者可直接用肉眼观察颜色指示剂的变化，从而达到实时监测冷鲜肉新鲜程度的目的。