1.本技术涉及包装膜技术领域，特别涉及一种魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜及制备方法、应用。


背景技术：

2.食品包装膜是用来包裹在食品表面，主要用以隔离分解微生物细菌和外来污染物的进入，防止及延长食品变质的高聚物材料。目前商业上大量使用的食品包装膜多采用塑料制成，虽然塑料的机械性能和阻隔性能良好，但是塑料制品普遍含有有毒有害物质，会带来大量潜在的食品安全问题。因此，提供一种利用天然物质制成的食品包装膜十分必要。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜的制备方法，原料来源于天然植物，制得的包装膜具有优异的亲水性和热稳定性。
4.第一方面，本技术提供了一种魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜的制备方法，包括以下步骤：
5.步骤s101，将魔芋葡甘聚糖和琼脂加入水中，加热搅拌，得到溶胶体系；
6.步骤s102，向溶胶体系中加入栀子黄色素，加热搅拌，得到膜溶液；
7.步骤s103，对膜溶液进行流延铺展，之后干燥，即得到栀子黄色素包装膜。
8.一些实施例中，步骤s101中，魔芋葡甘聚糖和琼脂的质量比为2～4:8～6。
9.一些实施例中，步骤s101中，魔芋葡甘聚糖和琼脂的质量比为3:7。
10.一些实施例中，步骤s101中，加热的温度为85～95℃。
11.一些实施例中，步骤s01中，加热的温度为90℃。
12.一些实施例中，步骤s101中，搅拌的转速为400～550r/min。
13.一些实施例中，步骤s101中，搅拌的转速为500r/min。
14.一些实施例中，步骤s102中，栀子黄色素的加入量为魔芋葡甘聚糖和琼脂的质量和的0.05％～0.25％。
15.一些实施例中，步骤s102中，加热的温度为50～65℃。
16.一些实施例中，步骤s102中，加热的温度为60℃。
17.一些实施例中，步骤s102中，搅拌的转速为400～550r/min。
18.一些实施例中，步骤s102中，搅拌的转速为500r/min。
19.一些实施例中，步骤s103中，干燥的温度为40～55℃。
20.第二方面，本技术提供了利用上述制备方法制得的魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜。
21.第三方面，本技术还提供了上述魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜在食品包装领域的应用。
22.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本技术提供的方法利用栀子黄、魔
芋葡甘聚糖和琼脂为原料制得可食包装膜，原料均选自天然物质，包装膜成膜性良好，颜色均匀柔和，颜色稳定、耐储藏性良好，微观结构均一、致密，栀子黄在成膜溶液中具有良好的溶解性和分散性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例提供的魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜的制备方法的流程示意图；
25.图2为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的样品形态图；
26.图3为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的扫描电子显微镜图；
27.图4为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的红外光谱检测结果图；
28.图5为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的力学性能检测结果图；
29.图6为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的亲水性检测结果图；
30.图7为本技术实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜的dsc检测结果示意图。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.本技术实施例提供一种魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜的制备方法，原料来源于天然植物，制得的包装膜具有优异的亲水性和热稳定性。
33.图1是本技术提供的制备方法的流程示意图，参考图1，本技术提供的制备方法包括以下步骤：
34.步骤s101，将魔芋葡甘聚糖和琼脂按照质量比2～3:6～9加入水中，以400～600r/min的转速在85～95℃的条件下加热搅拌，得到溶胶体系；
35.步骤s102，向溶胶体系中加入栀子黄色素，以400～550r/min的转速在50～65℃的条件下加热搅拌，得到膜溶液；栀子黄色素的加入量为魔芋葡甘聚糖和琼脂的质量和的0.05％～0.25％；
36.步骤s103，对膜溶液进行流延铺展，之后在40～55℃的条件下干燥，即得到栀子黄色素包装膜。
37.魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，kgm)是一种广泛应用的植物多糖，来源于魔芋属植物的块茎，资源丰富。kgm分子由d-甘露糖和d-葡萄糖按照β-1,4糖苷键连接，在主链甘露糖的c3位置通过β-1,3键连接支链。kgm具有优越的水溶性、成膜性、凝胶性、增稠性，kgm在溶胶中分子链自由伸展，形成致密的网络空间结构，可与水分子、天然大分子、天然色素等以氢键、疏水作用及范德华力等相互作用。
38.琼脂(agar)是从海藻中提取的亲水多糖胶体，是由1,3苷键连接的β-d-半乳糖和1,4连接的3,6-内醚-l-半乳糖交替连接的线性多糖。琼脂是可溶性植物纤维，能吸水膨胀，溶液冷却后形成凝胶，热稳定性高，凝胶强度高。
39.栀子黄(gardenia yellow)是一种常见的天然色素，是提取自茜草科植物栀子(gardenia jasminnoides)的果实中的黄色食用色素，主要成分为类胡萝卜素的藏花素(crocin)和藏花酸(crocetin)，环烯醚萜甙类的栀子甙、黄酮和绿原酸。其中，藏花素是藏花酸的龙胆二糖酯，分子上的多个共轭双键赋予黄色。天然栀子黄着色力强、颜色鲜艳柔和、稳定性较好、溶解性强，安全无毒且易被人体吸收。
40.下面结合实施例和对比例对本技术提供的魔芋葡甘聚糖基栀子黄色素包装膜的制备方法进行详细说明。
41.实施例1：
42.准确称取0.6g魔芋葡甘聚糖粉末和1.4g琼脂粉，加入装有200ml蒸馏水的烧杯中，总固形物含量为1％；将烧杯置于电热恒温水浴锅中，90℃加热，同时用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h，得到溶胶体系；称取1mg栀子黄色素粉末快速加入溶胶体系中，在60℃的条件下以500r/min的转速搅拌0.5h，得到膜溶液；取25ml膜溶液倒入玻璃平板(14cm*14cm)流延铺展，之后置于烘箱中在45℃干燥12h，即得到栀子黄色素包装膜，记为kag1，将得到的栀子黄色素包装膜kag1放置在相对湿度50％左右的室温下保存备用。
43.实施例2：
44.准确称取0.6g魔芋葡甘聚糖粉末和1.4g琼脂粉，加入装有200ml蒸馏水的烧杯中，总固形物含量为1％；将烧杯置于电热恒温水浴锅中，90℃加热，同时用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h，得到溶胶体系；称取3mg栀子黄色素粉末快速加入溶胶体系中，在60℃的条件下以500r/min的转速搅拌0.5h，得到膜溶液；取25ml膜溶液倒入玻璃平板(14cm*14cm)流延铺展，之后置于烘箱中在45℃干燥12h，即得到栀子黄色素包装膜，记为kag3，将得到的栀子黄色素包装膜kag3放置在相对湿度50％左右的室温下保存备用。
45.实施例3：
46.准确称取0.6g魔芋葡甘聚糖粉末和1.4g琼脂粉，加入装有200ml蒸馏水的烧杯中，总固形物含量为1％；将烧杯置于电热恒温水浴锅中，90℃加热，同时用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h，得到溶胶体系；称取5mg栀子黄色素粉末快速加入溶胶体系中，在60℃的条件下以500r/min的转速搅拌0.5h，得到膜溶液；取25ml膜溶液倒入玻璃平板(14cm*14cm)流延铺展，之后置于烘箱中在45℃干燥12h，即得到栀子黄色素包装膜，记为kag5，将得到的栀子黄色素包装膜kag5放置在相对湿度50％左右的室温下保存备用。
47.对比例1：
48.准确称取0.6g魔芋葡甘聚糖粉末和1.4g琼脂粉，加入装有200ml蒸馏水的烧杯中，总固形物含量为1％；将烧杯置于电热恒温水浴锅中，90℃加热，同时用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h，得到溶胶体系；称取1mg栀子黄色素粉末快速加入溶胶体系中，在60℃的条件下以500r/min的转速搅拌0.5h，得到膜溶液；取25ml膜溶液倒入玻璃平板(14cm*14cm)流延铺展，之后置于烘箱中在45℃干燥12h，即得到包装膜，记为k3a7，将得到的包装膜k3a7放置在相对湿度50％左右的室温下保存备用。
49.实施例1-实施例3和对比例1制得的包装膜的样品形态图见图2，实施例1-实施例3
制得的包装膜的颜色为黄色，色彩均匀，展现了膜溶液良好的成膜性，说明栀子黄在膜溶液中具有良好的溶解性和分散性。
50.对实施例1-实施例3和对比例1制得的包装膜进行性能检测，具体如下：
51.1、扫描电子显微镜观察
52.将实施例1-实施例3和对比例1制备的包装膜样品液氮中脆断，获得膜截面样品，采用扫描电子显微镜观察截面形貌，另制备1％kgm膜作为对照。样品喷金90s，厚度为20nm，加速电压为30kv。
53.扫描电子显微镜结果见图3，图3a为kgm膜的扫描图，图3b为k3a7膜的扫描图，图3c为kag1膜的扫描图，图3d为kag3膜的扫描图，图3e为kag5膜的扫描图，从图3可以看出，包装膜kag1、kag3和kag5的截面微观结构均一、致密，说明栀子黄、琼脂与kgm分子三者相互作用形成更为复杂的空间结构。
54.2、傅里叶红外光谱检测
55.将样品栀子黄粉末、kgm粉末、琼脂粉末、k3a7膜、kag1膜、kag3膜及kag5膜(2.0cm
×
2.0cm)进行傅里叶红外光谱仪检测，测试前置于室温下平衡36h。测试温度25℃，扫描波长4000-500cm-1
，分辨率为4cm-1
，32次扫描。
56.红外光谱检测结果见图4，从图4可以看出，kag1膜、kag3膜及kag5膜的检测结果既显示了kgm的特征吸收峰(羟基、乙酰基和甘露糖单元)，也表现出琼脂和栀子黄的特征吸收峰，表明栀子黄、kgm和琼脂分子间可能发生了以氢键为主的非共价键结合。
57.3、力学性能检测
58.运用质构仪检测k3a7、kag1、kag3及kag5膜的拉伸强度(tensile strength，ts)和断裂伸长率(elongation at break，eab)，参照标准方法astm d882-09。使用texture expert软件记录力随形变程度的变化。将膜样品剪切成5mm
×
50mm的小长方形，切口均匀平整且无裂痕。设置初始夹具间隔为30mm，保持膜呈自然伸直不紧绷的状态，移动速率为0.5mm/s。薄膜厚度用螺旋测微仪对同一样品测量5次，取平均值；拉伸强度和断裂伸长率的计算如下所示：
[0059][0060]
式中，f表示膜断裂时的力，n；t表示膜厚，mm；w表示膜宽，mm；
[0061][0062]
式中，l0表示膜的起始长度，mm；l表示膜断裂前的长度，mm。
[0063]
力学性能检测结果见图5，从图5可以看出，加入栀子黄可以提升膜的拉伸强度，对断裂伸长率的影响不大，表明栀子黄的加入不会弱化kgm-agar膜的力学性能。
[0064]
4、膜亲水性检测
[0065]
将k3a7、kag1、kag3及kag5膜分别剪成1.0cm
×
2.0cm的小长方形，固定于载玻片上，用注射器取2μl的去离子水滴于膜表面，使用配备ccd相机和图像处理软件的水接触角测试仪监测水接触角随时间的变化。
[0066]
图6为膜上水接触角随时间的变化示意图，从图6可以看出，k3a7、kag1、kag3和kag5膜的水接触角逐渐减小，最终的接触角下降至90
°
以下，均呈现亲水性。在同一时间点处，三
种配比的色素膜中kag5的亲水性明显强于其它膜，表明适当配比的栀子黄色素有利于增强kgm-agar膜的亲水性，可能是栀子黄分子中大量羟基和羧基的影响。
[0067]
5、dsc检测
[0068]
分别精密称取3.5mg k3a7、kag1、kag3及kag5膜样品置于dsc坩埚中，空白坩埚作对照，放入样品槽进行dcs检测。以高纯度n2为保护气，升温范围为-25℃-500℃，升温速率为10℃/min。
[0069]
dsc分析揭示膜对热的稳定性随温度的变化。图7为dsc检测的结果示意图，如图7所示，k3a7、kag1、kag3和kag5膜的吸热峰分别位于67.14℃、71.21℃、61.4℃和65.754℃，均由膜中微量水的流失所引起，加入栀子黄的共混膜中均只有一个吸热峰，表明膜中化合物间良好的相容性；随着温度的升高，膜组分化合物开始进入热分解状态，k3a7、kag1、kag3和kag5的热分解放热峰分别为282.82℃、259.9℃、241.52℃和270.48℃，热稳定性良好。
[0070]
6、贮藏后色差测试
[0071]
将膜样品置于自封袋中，25℃恒温培养箱保存30天后测试颜色变化。运用色差仪，测定样品膜k3a7、kag1、kag3、kag5在0天和30天的l、a、b值，试验重复三次，并计算出贮藏30天的差值δl(明度差异)、δa(红/绿差异)、δb(黄/蓝差异)及δe(色差)。色差计算是基于cielab理论，公式为：
[0072][0073]
色差值δe反映膜贮藏30天后的膜颜色变化程度，δe越大，表明颜色的变化更容易被肉眼识别，δe＞3.5时，肉眼能观察到色泽的变化。如表1所示，k3a7和kag1色差值小于3.5，栀子黄含量继续增大则色差逐渐明显，且亮度差异、红绿差异及黄蓝差异值均较小，表明贮藏后肉眼基本不能识别其色差，栀子黄应用于kgm-agar膜中颜色稳定，耐贮藏性良好。
[0074]
表1：膜贮藏后色差相关值
[0075][0076]
综上，利用栀子黄、魔芋葡甘聚糖和琼脂制得的包装膜成膜性良好，颜色均匀柔和，颜色稳定、耐储藏性良好，微观结构均一、致密，栀子黄在成膜溶液中溶解性和分散性良好。
[0077]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0078]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本技术中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的规定。
[0079]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。