金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法技术

本发明专利技术公开了金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法，属于食品包装材料制备技术领域。首先利用胃蛋白酶从金枪鱼皮中提取得到酶溶性胶原蛋白；然后采用扫频超声辅助制备金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖可食性复合膜。采用扫频超声技术辅助制备的金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖可食性复合膜，相比未经超声的复合膜，膜的机械性能更好，抗拉伸强度和断裂伸长率均显著提高。该膜的生物相容性良好，可降解及保鲜功能较好，其主要原料及辅料均为可食用物质，安全无毒，绿色环保，来源充足且成本较低。本发明专利技术为我国食品包装行业开发新的可食用膜材料提供一定的技术参数和理论指导。

Preparation of Tuna Skin Collagen-Chitosan Composite Membrane by Sweep-frequency Ultrasound

The invention discloses a method for preparing tuna skin collagen protein chitosan composite film by sweeping frequency ultrasound, which belongs to the technical field of food packaging material preparation. First, the enzymatic collagen was extracted from tuna skin by pepsin, and then the tuna skin collagen-chitosan edible composite membrane was prepared by sweep-frequency ultrasound. The tuna skin collagen-chitosan edible composite membranes prepared by sweeping-frequency ultrasound technology have better mechanical properties and higher tensile strength and elongation at break than those prepared without ultrasound. The film has good biocompatibility, good biodegradability and fresh-keeping function. Its main raw materials and auxiliary materials are edible substances, safe, non-toxic, green and environmental protection, abundant sources and low cost. The invention provides certain technical parameters and theoretical guidance for the development of new edible film materials in the food packaging industry of China.

【技术实现步骤摘要】
金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法
本专利技术涉及食品包装材料制备
，特指一种以金枪鱼皮胶原蛋白和壳聚糖为原料、采用扫频超声处理制备可食用膜的方法。
技术介绍
近年来，人们对环境保护及食品安全要求越来越高，对食品包装材料也提出了更高的要求，可降解以及天然无毒的可食用膜逐渐成为食品包装领域的研究热点。金枪鱼含丰富蛋白质，其蛋白质生物效价较肉类及其它鱼类相比极高，是一种氨基酸组成优良的蛋白质，具有非常高的营养价值和经济价值。金枪鱼皮是金枪鱼肉加工的主要副产物，其胶原蛋白含量仍然很高，但却未被充分利用，用作饲料或直接被废弃，经济价值低且污染环境。因此，如何充分利用鱼皮资源，变废为宝，减少环境污染，是目前国内外研究者越来越关注的课题。可食用膜是一种以天然可食用的物质(如蛋白质和多糖等)为成膜基质，通过不同分子间的相互作用而形成的能够阻隔水分、香味散失和氧气氧化等且具有一定机械性能的薄膜。胶原蛋白由于其低抗原性、生物可降解性、良好的力学性质及生物相容性，被认为是最有用的天然高分子生物材料之一。壳聚糖是一种可食性的线性高分子材料，其无毒、可降解、生物相容性好，具有良好的成膜性，是很有潜力的制造可食用膜的原料。由于胶原蛋白与壳聚糖均具有良好的相容性，两者取长补短，通过协同作用可制得机械和抑菌性质优良的生物复合膜。目前，常规的复合膜制备方法一般是配置一定浓度的胶原蛋白和壳聚糖溶液，按一定比例混合，加入适量的甘油做增塑剂，在一定温度下接枝一段时间然后再干燥制备具有一定机械强度，结构致密的薄膜。但是目前常规方法制备的复合膜的机械性能仍然不高。为了解决上述问题，目前有研究报道采用超声波促进蛋白和糖的接枝反应，取得了一定的效果，产物的功能特性得到提高。但目前超声促进蛋白-糖接枝反应研究一般都是采用单频超声，机械性能提高效果不显著。然而，据目前研究的文献报道来看，还未有将脉冲、扫频等先进的超声模式用于金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖可食用膜的制备研究上。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术在金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的制备过程中引进先进的扫频超声技术，可以充分发挥脉冲超声和扫频超声的协同作用，促进胶原蛋白和壳聚糖的交联，获得一种结构更加紧致的可食用复合膜，显著提高复合膜的机械性能。本专利技术所述的金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法，按照下述步骤进行：(1)制备金枪鱼皮胶原蛋白：将脱脂脱杂蛋白后的鱼皮，以料液比1:70(mg/mL)浸泡于0.5M乙酸溶液中，加入0.06％(W/V)1800U/g的胃蛋白酶(pH＝2)，于冰浴中均质5min，4℃酶解提取48h，于4℃10000r/min离心45min，上清液即为胶原蛋白粗提液。胶原蛋白粗提液加NaCl至0.9M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，10000r/min离心45min，所得上清液加NaCl至2.4M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，透析三天，经真空冷冻干燥获得胶原蛋白。(2)制备金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖混合液：称取一定质量的步骤(1)得到的胶原蛋白于烧杯中，用蒸馏水配制成2g/100mL的胶原蛋白溶液，50℃水浴溶解30min，抽滤得到纯净的胶原蛋白溶液。称取一定质量的壳聚糖于烧杯中，加入2％(V/V)的冰醋酸配成2g/100mL的壳聚糖溶液，50℃水浴溶解30min，静置过夜。将胶原蛋白与壳聚糖溶液按照质量比1:4混合，并加入25％(占总溶质质量比)甘油作增塑剂，20℃条件下搅拌10min混匀得到混合液。(3)将步骤(2)中的混合液进行扫频超声处理，得到超声复合膜液。超声处理参数为：频率28kHz；功率密度100W/L；扫频周期20～500ms；扫频振幅0～±2.0kHz；脉冲占空比20％～90％；总时间10min。超声处理结束后，将混合液于55℃的水浴中交联50min。(4)将步骤(3)得到的复合膜液分别平铺于洁净的聚乙烯皿中，40℃条件下烘干24h。干燥后取出，待膜冷却至室温后用刀片揭膜即得到金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜。其中步骤(2)中所述的壳聚糖分子量为10万道尔顿。其中步骤(3)中所述的扫频超声扫频周期为：20、100、200、300、500，优选为100ms。其中步骤(3)中所述的扫频超声扫频振幅为：0、±0.5、±1.0、±1.5、±2.0，优选为±0.5kHz。其中步骤(3)中所述的扫频超声脉冲占空比为：20％(10s/40s)、50％(10s/10s)、70％(10s/3s)、90％(24s/3s)，优选为77％。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术选取的原料金枪鱼皮是金枪鱼肉加工后的废弃物，主要用作饲料或直接被丢弃，金枪鱼皮的利用率很低，造成金枪鱼皮资源的严重浪费；本专利技术以其为原料分离提取胶原蛋白，制备金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖可食用膜，有利于金枪鱼加工副产物的综合利用，同时提高金枪鱼皮的附加值。(2)本专利技术在金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的制备过程中引进先进的扫频超声技术，充分发挥脉冲超声和扫频超声的协同作用，促进胶原蛋白和壳聚糖的交联，获得一种结构更加紧致的可食用复合膜，与未经超声处理的复合膜相比，复合膜的机械性能显著提高。(3)本专利技术的金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法，工艺操作简单，所有原料均安全无毒，制备过程中未涉及有机试剂，适合工业化生产。拓宽可食用膜的研究方向，旨在为我国食品包装行业开发新的可食用膜材料提供一定的技术参数和理论指导。附图说明图1是扫频超声设备结构图。附图标记说明如下：1为电加热棒，2为温度探头，3为超声池，4为超声波换能器(超声波下振板)，5为出液口(带阀门)，6为电脑控制器，7为超声波控制器。具体实施方式：下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细地描述本专利技术。特此说明，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。图1为本专利技术使用的扫频超声处理设备，为江苏大学自主研制。该设备配有一台电脑程序控制器6，可设定超声工作参数(频率、功率密度、扫频周期、扫频振幅、脉冲占空比、总时间)，控制超声波控制器7，连接着频率为28kHz的超声换能器4，可实现扫频超声波处理；将复合膜溶液置于样品袋中投入超声池3里，进行不同超声处理试验。通过电加热棒1和温度探头2实现超声温度的控制。本专利技术中的壳聚糖为市售产品，分子量为10万道尔顿。本专利技术中的金枪鱼皮胶原蛋白按下述步骤进行制备：将脱脂脱杂蛋白后的鱼皮，以料液比1:70(mg/mL)浸泡于0.5M乙酸溶液中，加入0.06％(W/V)1800U/g的胃蛋白酶(pH＝2)，于冰浴中均质5min，4℃酶解提取48h，于4℃10000r/min离心45min，上清液即为胶原蛋白粗提液。胶原蛋白粗提液加NaCl至0.9M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，10000r/min离心45min，所得上清液加NaCl至2.4M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，透析三天，经真空冷冻干燥获得胶原蛋白。经测定胶原蛋白提取率为70％，纯度为90％。实施例1：未经超声处理的金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1)制备金枪鱼皮胶原蛋白：将脱脂脱杂蛋白后的鱼皮，以料液比1:70(mg/mL)浸泡于0.5M乙酸溶液中，加入0.06％(W/V)1800U/g pH＝2的胃蛋白酶，于冰浴中均质5min，4℃酶解提取48h，于4℃10000r/min离心45min，上清液即为胶原蛋白粗提液；胶原蛋白粗提液加NaCl至0.9M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，10000r/min离心45min，所得上清液加NaCl至2.4M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，透析三天，经真空冷冻干燥获得胶原蛋白；(2)制备金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖混合液：称取一定质量的步骤(1)得到的胶原蛋白于烧杯中，用蒸馏水配制成2g/100mL的胶原蛋白溶液，50℃水浴溶解30min，抽滤得到纯净的胶原蛋白溶液；称取一定质量的壳聚糖于烧杯中，加入2％(V/V)的冰醋酸配成2g/100mL的壳聚糖溶液，50℃水浴溶解30min，静置过夜；将胶原蛋白与壳聚糖溶液按照质量比1:4混合，并加入占总溶质质量比为25％的甘油作增塑剂，20℃条件下搅拌10min混匀得到混合液；(3)将步骤(2)中的混合液进行扫频超声处理，得到超声复合膜液；超声处理参数为：频率28kHz；功率密度100W/L；扫频周期20～500ms；扫频振幅0～±2.0kHz；脉冲占空比20％～90％；总时间10min；超声处理结束后，将混合液于55℃的水浴中交联50min；(4)将步骤(3)得到的复合膜液平铺于洁净的聚乙烯皿中，40℃条件下烘干24h；干燥后取出，待膜冷却至室温后用刀片揭膜即得到金枪鱼皮胶原蛋白‑壳聚糖复合膜。...

【技术特征摘要】
1.金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖复合膜的扫频超声制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1)制备金枪鱼皮胶原蛋白：将脱脂脱杂蛋白后的鱼皮，以料液比1:70(mg/mL)浸泡于0.5M乙酸溶液中，加入0.06％(W/V)1800U/gpH＝2的胃蛋白酶，于冰浴中均质5min，4℃酶解提取48h，于4℃10000r/min离心45min，上清液即为胶原蛋白粗提液；胶原蛋白粗提液加NaCl至0.9M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，10000r/min离心45min，所得上清液加NaCl至2.4M盐析过夜，6000r/min离心20min，所得沉淀溶解在0.5M乙酸中，透析三天，经真空冷冻干燥获得胶原蛋白；(2)制备金枪鱼皮胶原蛋白-壳聚糖混合液：称取一定质量的步骤(1)得到的胶原蛋白于烧杯中，用蒸馏水配制成2g/100mL的胶原蛋白溶液，50℃水浴溶解30min，抽滤得到纯净的胶原蛋白溶液；称取一定质量的壳聚糖于烧杯中，加入2％(V/V)的冰醋酸配成2g/100mL的壳聚糖溶液，50℃水浴溶解30min，静置过夜；将胶原蛋白与壳聚糖溶液按照质量比1:4混合，并加入占总溶质质量比为25％的甘油作增塑剂，20℃条件下搅拌10min混匀得到混合液；(3)将步骤(2)中的混合液进行扫频超声处理，得到超声复合膜液；超声处理参数为：频率28kHz；功率密度100W/L；扫频周期20～500ms；扫频振幅0～±2.0kHz；脉冲占空比20％～90％；总时间10min；超声处理结束后，将混...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲文娟，张欣欣，薛佳妮，居静，冯依婷，马海乐，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32