多糖类可食性食品药物膜的开发与应用

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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 ] 。
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 。
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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 。
1 可食性膜的特性要求及特点
可食性包装材料是利用本身可 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
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
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
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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 ] 。
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 、
L I Chao, W ANG W e i- dong3 (College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Techno logy, Xuzhou 221008,Fra Baidu bibliotekChina)
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- 0355- 04
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