多糖类可食性食品药物膜的开发与应用

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的增大而递减 ,抗拉强度和直解撕裂强度先增后减 。 增塑可提高淀粉膜的断裂伸长率 。含脂淀粉膜的机 械强 度 随 脂 用 量 的 增 加 而 降 低 , 在 贮 藏 过 程 中 ( 25℃,相对湿度 65% ) ,其机械强度先递减后趋于稳 定 。A u stin H 1Yang等 [7 ]以淀粉 ,特别是直链淀粉 (普 通淀粉可用异淀粉酶脱支改性 ,提高直链淀粉含量 ) 为基质 ,多元醇 (如甘油 、山梨醇 、甘油衍生物及聚乙 二醇等 )及脂类原料 (如脂肪酸 、单甘油脂 、表面活性 剂等 )为增塑剂 ,同时加入少量动 -植物胶为增强剂 , 经过流延等方法制的各种淀粉可食性包装膜具有拉 伸性 、透明度 、耐折性 、水不溶性良好和透气率低的 特点 。美国开发的“Ed iflex”是一种改性淀粉和甘油 基的薄膜成型材料 ,这种膜完全溶解于温水中 ,它在 高相对湿度时伸长而且相对柔软 ,拉延长度大于它 初始长度的 10% ,有良好的阻隔氧 、二氧化碳和脂肪 等作用 [ 8- 9 ] 。
212 改性纤维素可食性膜
纤维素是制取食品膜的重要物质 。很多包装材 料的成膜 、增粘都离不开纤维素 ,以纤维素作为主要 原料制取包装膜一直是各国研究热点 。纤维素特别 是易溶的阴离子酯化形式如羟甲基纤维素 ( CMC ) 、 非离 子 甲 基 纤 维 素 ( MC ) 、羟 丙 基 甲 基 纤 维 素 ( H PMC)和羟 丙 基 纤 维 素 ( H PC ) 或 羟 乙 基 纤 维 素 ( H EC)都有很好的薄膜成型性能 ,且具有适宜的强 度 、抗油脂性 ,柔韧 、透明 、无臭无味 、可溶于水 ,对湿 气和 氧 气 具 有 一 般 的 阻 隔 作 用 等 特 性 。MC 和 H PMC是热可逆胶体 ,可溶于水 ,加热到 50~80℃可 形成坚固的胶体 ,冷却后又可变为溶液 ,对油脂的迁 移阻隔效果好 。MC 是少亲水性的可溶纤维素的衍 生物 ,MC膜仍非一种良好的湿气阻隔膜 ,它的水蒸 汽渗透率仍相当高 。 HPC 不仅是可食性的 ,同时也 是具有热塑性的生物降解的纤维素衍生聚合物 ,可 浇铸成型和挤压成型 。H EC是唯一的热塑性亲水聚 合物 ,可熔化 ,通过挤塑 、注塑或模型成型薄膜 。羟 丙基甲基纤维素 ( HPM )美国已有二家公司制成纤维 薄膜 ,它具有许多优异的性能 ,如对酸碱稳定 ,能增 加肠胃蠕动 ,不参与人体代谢 ,具有一定保健作用 , 同时制成的膜阻隔性也较好 ,在 50% RH 条件下其透 氧率比低密度聚乙烯 (LD PE)低 10 倍左右 。但是随 着湿度的提高其透氧率也会增大 ,这是纤维素衍生 物膜 的 不 足 之 处 。美 国 研 制 的 “ Ediso l - M ”和 “M ethocel”是甲基纤维素薄膜 。在 0~55℃温度范围 下可溶于水 。它的力学性能和阻隔性能良好 。法国 研制的“Klucel”是一种丙基纤维素薄膜 ,可用作阻隔 氧和脂 肪 的 可 食 糖 衣 , 以 及 用 作 胶 囊 或 微 胶 囊 。 “Kluce l”与许多高分子量的混合物相容 ,因而它可用 以改善其它薄膜成型材料的性能 [ 8, 10 ] 。
2 多糖类可食性膜的种类
多糖类可食性膜主要是利用多糖食物的凝胶作 用 ,以多糖食品原料为基料所制得的包装材料 。以 植物多糖或动物多糖为基质的可食用膜主要有淀粉 膜 、改性纤维素膜 、动植物胶膜 、壳聚糖膜和葡甘聚 糖膜等 。
211 淀粉可食性膜
淀粉及变性淀粉是使用量最大的一种多糖 。在 可食性膜的制备材料中 ,淀粉是研究开发最早的成 膜材料 ,也 是迄 今 为止 研究 开发 最多 的成 膜材 料 。 但由于淀粉膜的强度低 ,使其用途受到很大的限制 。 过去主要是在成膜技术上存在难题 ,近年在成膜工 艺与方法上通过淀粉变性而取得突破 。在以玉米 、 土豆 、小麦 、豆类 、薯类等农作物为基材的可食性膜 材料中 ,以玉米淀粉改性加工成可食性包装材料最 为典型 。不同的淀粉由于其分子量和分子形状的差 异 ,在成膜性和膜性能方面有显著的差别 。一般来 说 ,分子量 大 、直链 淀粉 含 量高 的淀 粉成 膜性 比较 好 。淀粉的分子量 、分子形状以及淀粉分子上连接 的化学基团都是影响薄膜物理性能的主要因素 。某 些品种的变性淀粉 ,如醋酸酯淀粉 、羟丙基淀粉 ,由 于在淀粉分子上接上了醋酸基或羟丙基 ,因而阻止 或减少了淀粉分子的氢键聚合 ,也因此使得这些变 性淀粉分子的性质发生变化 ,如糊化温度降低 、糊化 容易 ,糊稳定性增加 ,凝沉性减弱 ,透明度增加 ,膜柔 软光亮 ,机械强度增加等 [5 ] 。夏杨毅 、阚健全 [6 ] 等对 提高淀粉可食包装膜的机械强度研究表明 ,以三氯 氧磷交联后的淀粉膜 ,其断裂伸长率随交联剂用量
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增加膜的柔韧性和延展性 [4 ] ;加入表面活性剂和乳化 剂可以降低产品水分活性 ,减少水分损失 ;加入释放 剂和润滑剂如矿物油 、聚乙二醇 、硅树脂等可以阻止 产品之间相互粘结 。
可食性膜和传统不可食用多聚 物包 装材 料相 比 ,具有以下的特点 : a1有良好的阻隔性 ,可延缓食品 中水和油及其它成分的迁移和扩散 ,也可作多层异 质食品 (如馅饼 、烘馅饼 、糖果 )的间隔层 ,以预防各 层食品间水分及溶质相互转移而导致质变 ; b1可选择 的透气性和抗渗透能力 ,阻止食品中风味物质的挥 发 ,可以作为食品色 、香 、味 、营养强化和抗氧化物质 等的载体 ,也可在食品表面控制防腐剂 、吸氧剂由表 及里的扩散速度 ; c1有较好的物理机械性能 ,如拉伸 强度 、撕裂强度 、破裂强度 、抗折强度等 ,可提高食品 表面机械强度使其易于加工处理 ; d1可生物降解 ,食 用安全无毒性 ,可与被包装食品一起食用 ,对食品和 环境无污染 , 环境友好 , 适应了环 保生 态的要 求 。 e1可方便地对食品进行单体包装 ,应用于塑料包装膜 的内层 ,可减少塑料中有害残留物向食品的迁移 ,同 时也迎合了现代消费快捷方便的趋势 。 f1可将风味 剂 、膨松剂制成微粒胶囊 (胶丸 )也可作为药物囊材 , 以精确控 制 对 食 品 添 加 量 或 药 物 含 量 及 其 释 放 速 率 。因此在食品 、医药行业具有广阔的应用前景 ,基 于这些特点 ,国际国内食品科学界正掀起对可食性 膜的研究高潮 。
李 超 ,王卫东 3 (徐州工程学院食品工程学院 ,江苏徐州 221008)
摘 要 :首先介绍了可食性膜的特性要求及特点 ,然后对多糖类可食性膜的种类和应用进行了综述 ,最后讨论了其存 在的问题及发展趋势 。 关键词 :多糖类可食性食品药物膜 ,开发 ,应用
Development and app lications of the polysaccharide- based food and drug edible film s
L I Chao, W ANG W e i- dong3 (College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Techno logy, Xuzhou 221008, China)
A b s tra c t: The p rop e rty re q u irem e n ts a nd c ha ra c te ris tic s of e d ib le film s w e re firs tly in trod uc e d , a nd the n the sp e c ie s a nd the ap p lic a tions of the p o lys a c c ha rid e - b a s e d food a nd d rug e d ib le film s w e re re v iew e d 1A t la s t, its e x is te n t p rob lem s a nd d e ve lopm e n t tre nd s w e re a ls o c ove re d in the p ap e r1 Ke y wo rd s: p o lys a c c ha rid e - b a s e d food a nd d rug e d ib le film s; d e ve lopm e n t; ap p lic a tion 中图分类号 : TS20614 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 1002- 0306 (2010) 02-利用本身可 食用 的材 料成
收稿日期 : 2009- 03- 16 3 通讯联系人 作者简介 :李超 (1978- ) ,男 ,讲师 ,博士 ,研究方向 :天然产物化学 。
分 ,经组合 (混合 ) 、加热 、加压 、涂布 、挤出等方法而 成型 ,在其不同的工序与工艺中 ,分别产生化学的 、 物理的变化 ,而从本质上不改变其可食的特性 。用 于不同物品包装的可食性包装材料 ,所用的基本材 料不尽相同 ,但都以某种主要原料或成分来加以界 定 。目前我国尚 无可 食性 包装 材料 的国 家卫 生标 准 ,美国食品及医药管理局 FDA 认为 ,可食性包装材 料应属于 CRA S级 (即为安全的级别 ) ,在可食性膜 的研制生产中我们必须要十分重视可食性膜的安全 性 。作为一种功能性的包装材料 ,要使食品实现保 质保量的技术性要求 ,可食性膜应包括有以下几方 面的特性 : a1机械特性 :包括抗张强度 、延伸度 、刚性 、 撕裂强度 ; b1物理特性 : 包括透氧气率 、透水蒸汽率 、 透芳香气率 、可湿率 、吸水率 、抗油性 ; c1光学特性 :包 括亮度 、浑浊度 、光泽度 、透明度 、色泽 ; d1加工特性 : 包括粘性 、阻隔性 、韧性 、封口密封程度 、墨汁吸附 性 。而作为药物囊材用的可食性膜的特性要求是性 质稳定 ,能与药物配伍 ,不影响药物的药理作用及含 量测定而且有适宜的释药速率 ,另外还要有符合要 求的黏度 、渗透性 、亲水性 、溶解性等物理特性 。多 糖是生物大分子物质 ,对于作为可食性膜的主要基 质材料来说 ,极性基团在分子链上的均匀分布 ,增加 了高分子间氢键和静电引力的作用 ,能增加膜的粘 性及网络结构的紧密性 ,从而可形成具有一定可选 择透气性的网络结构 。关于以多糖为基料的成膜物 质中加入一些辅助成分来改善膜功能特性的研究已 有开展 ,加入一些可塑剂如多羟基醇 、蜡 、油等可以
多糖是由醛糖和 (或 )酮糖通过糖苷键连接在一 起的多聚物 ,是构成生物体的十分重要的有机化合 物 ,广泛存在于动物 、植物和微生物体内 ,是生命的 物质基础 。多糖的种类各异 、资源丰富 、来源广泛 , 因其安全 、无毒 、具有可再生 、与人体亲合力强 、可生 物降解等独特理化特性 ,已越来越受到食品与药物 学家的重视 。多糖在生物学上的重要意义也决定了 其在食品 、医学领域有广阔的应用前景 。大量研究 表明 [1- 2 ] ,多糖是一类重要的生物活性物质 , 具有多 方面的生物活性和保健功能 ,可以作为各种药物和 保健品的有效成分 ,对于预防和治疗包括癌症在内 的多种疾病都有巨大的潜力 。随着对多糖研究的深 入 ,对多糖结构 、活性功能的进一步了解 ,多糖作为 食品 、药品基料的研究已经取得了很大的进展 。特 别是近年来随着社会经济的高速发展和大众绿色消 费意识的增强 ,以多糖为基料的可食性包装已成为 世界食品工业科技发展的一种趋势 ,也是食品包装 业未来发展的主要方向 [3 ] 。而在药品的包装上 ,多糖 可食性膜作为胶囊包装及片剂药的被膜包装应用也 较多 ,研究开发可食性包装材料已受到国际社会的 广泛关注 ,是目前发达国家食品 、药品包装行业的一 大热点 。
213 动植物胶可食性膜
胶体可食性包装材料是以各种 胶体 物质 为基 料 ,加入一定的其它成分所制得的薄膜或涂层 。这 些基料主要是动物胶与植物胶 。动物胶基材料有 : 明胶 、骨胶 、虫胶等 ; 植物胶基材料有 : 葡甘聚糖 、角 叉胶 、果胶 、海藻酸钠 、茁霉多糖等 。通常加入甘油 、
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