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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 淀粉基控釋型食品抗菌活性包裝材料
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 肉制品作為一種富營(yíng)養(yǎng)類食品，微生物易繁殖。傳統(tǒng)保鮮方法不僅對(duì)其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生影響，更易造成食品安全問(wèn)題。本項(xiàng)目以天然可再生的淀粉為原料，通過(guò)共混技術(shù)將天然殼聚糖附于其中，得到了淀粉基控釋型抗菌活性包裝材料，實(shí)現(xiàn)了抗菌的時(shí)效性與長(zhǎng)效性。既解決了肉制品易產(chǎn)生的食品安全問(wèn)題，又避免了聚烯烴類材料面臨的資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品安全問(wèn)題的關(guān)注程度日益提高，肉制品由于其風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)深受消費(fèi)者喜愛，但作為一種富營(yíng)養(yǎng)類食品，肉制品中微生物繁殖過(guò)快，添加的防腐劑超標(biāo)等食品安全問(wèn)題一直困擾著消費(fèi)者。為保證肉制品食用安全，目前的保鮮防腐方法如腌漬、熏制等多對(duì)其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生影響。而開發(fā)一種具有抗菌功能的活性包裝材料為解決這一問(wèn)題提供了一個(gè)新途徑，但傳統(tǒng)的聚烯烴類包裝材料又面臨資源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題。由此，我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)了以淀粉和天然抗菌劑殼聚糖為原料的食品抗菌活性包裝材料，以期能有效延長(zhǎng)食品貨架期，使消費(fèi)者在享受美味的同時(shí)，身體健康得到切實(shí)保障，并減輕白色污染給環(huán)境帶來(lái)的壓力。 本產(chǎn)品在系統(tǒng)地研究淀粉及天然抗菌劑殼聚糖在加工過(guò)程中的相變和流變特性的基礎(chǔ)上，利用反應(yīng)型擠出共混技術(shù)、淀粉分子的疏水性改性方法，將控釋理念引入食品包裝材料，通過(guò)調(diào)節(jié)淀粉基材料的親疏水性，對(duì)基材中抗菌劑的溶出規(guī)律及其抗菌活性進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了抗菌的時(shí)效性與長(zhǎng)效性。與此同時(shí)，產(chǎn)品的機(jī)械性能與抗菌性能得到了國(guó)家權(quán)威部門檢測(cè)驗(yàn)證，具有良好的力學(xué)性能及防水、防油性能，包裝材料符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，抗菌效果優(yōu)良，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且已進(jìn)入中試階段。 本產(chǎn)品的開發(fā)為熟肉制品這類富營(yíng)養(yǎng)食品提供一類新型的綠色包裝材料，有利于延長(zhǎng)熟肉食品的貨架期，提高保藏品質(zhì)和安全性，從而提高我國(guó)食品制品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。還可提高農(nóng)副產(chǎn)品附加值，有利于 “三農(nóng)”問(wèn)題的解決，本產(chǎn)品可再生，可完全生物降解的特性對(duì)于可持續(xù)發(fā)展具有極其重要實(shí)際意義。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：本團(tuán)隊(duì)針對(duì)肉制品中易出現(xiàn)的食品安全問(wèn)題以及目前傳統(tǒng)包裝材料面臨的資源短缺及環(huán)境污染問(wèn)題，以淀粉及殼聚糖為原料，獲得控釋型淀粉基抗菌活性包裝材料，使消費(fèi)者身體健康得到切實(shí)保障，同時(shí)緩解環(huán)境壓力。 基本思路：本項(xiàng)目通過(guò)與疏水性材料聚乳酸共混擠出和在淀粉分子中引入疏水性基團(tuán)進(jìn)行疏水性修飾兩種方法生產(chǎn)出滿足食品包裝材料要求的產(chǎn)品。并通過(guò)調(diào)節(jié)聚乳酸的共混比例、淀粉疏水性改性程度控制材料的親疏水性進(jìn)而調(diào)控抗菌劑的遷出速率，實(shí)現(xiàn)抗菌控釋效果。選擇天然無(wú)毒的抗菌劑替代亞硝酸鹽等防腐劑從根本上杜絕肉制品中常見的食品安全問(wèn)題，得到具有完全生物降解性能的淀粉基控釋型食品抗菌活性包裝材料。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1 選用價(jià)廉的淀粉與天然抗菌劑殼聚糖為原料，通過(guò)與疏水性聚乳酸降解材料共混擠出、淀粉分子的疏水性修飾的方法，制備出了既滿足食品包裝要求又具有良好抗菌效果的淀粉基抗菌活性包裝材料，有利于降低包裝成本并達(dá)到環(huán)保要求； 2 所制備的淀粉基抗菌活性包裝材料具有對(duì)抗菌劑的控釋特性，可以滿足不同肉制品的抗菌需求。通過(guò)調(diào)節(jié)淀粉基材料的親疏水性，對(duì)基材中抗菌劑的溶出規(guī)律及其抗菌活性進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了抗菌的時(shí)效性與長(zhǎng)效性。 3 所制備的淀粉基控釋型抗菌活性包裝材料具有完全生物降解性能，其降解性能可控。 技術(shù)關(guān)鍵：通過(guò)反應(yīng)型擠出共混技術(shù)、淀粉分子的疏水性改性方法，得到滿足食品包裝力學(xué)性能的淀粉基膜材； 確定淀粉基包裝材料的親疏水性與抗菌劑的遷移情況的匹配性。 主要技術(shù)指標(biāo)：參見技術(shù)報(bào)告書
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 由于肉制品中微生物極易繁殖，其保鮮效果十分重要，但傳統(tǒng)保鮮方法或影響其營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，或危害人體健康，或?qū)嵤├щy成本過(guò)高。淀粉及殼聚糖均具有良好的成膜性和一定的力學(xué)性能，加入增塑劑后兩者的相容性得到了提高，并且具備一定的抗菌活性。淀粉具有多羥基結(jié)構(gòu)，可通過(guò)物理、化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行改性處理，調(diào)節(jié)淀粉基材料的親疏水性能，進(jìn)而調(diào)控抗菌劑殼聚糖的遷移情況、抗菌活性，實(shí)現(xiàn)抗菌的時(shí)效性和長(zhǎng)效型。在肉制品等富營(yíng)養(yǎng)食品保藏中具有其他防腐滅菌方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，為肉制品保鮮提供的新思路。 本團(tuán)隊(duì)制備的淀粉基控釋型食品抗菌活性包裝材料力學(xué)性能及耐熱性能優(yōu)良，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)利用我國(guó)資源豐富且價(jià)格低廉的淀粉作為原料，開發(fā)出具有廣闊應(yīng)用前景的高附加值新型食品抗菌包裝材料，符合我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源可持續(xù)發(fā)展的要求。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年3月于本校獲得“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 校內(nèi)賽特等獎(jiǎng)； 2011年4月獲得“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽省賽 特等獎(jiǎng)； 本產(chǎn)品已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)，見附加材料。 產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家塑料制品監(jiān)督檢驗(yàn)中心和本省出入境檢驗(yàn)檢疫局檢測(cè)，其力學(xué)性能、降解性能、抗菌性能等指標(biāo)達(dá)到食品包裝要求，見附加材料。 根據(jù)相關(guān)理論基礎(chǔ)研究發(fā)表論文10篇，其中SCI、EI5篇，見附加材料。
作品所處階段
- 中試
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本項(xiàng)目通過(guò)反應(yīng)型擠出共混技術(shù)、淀粉改性方法，將控釋理念引入包裝材料，以淀粉作為基材制備的淀粉基活性抗菌包裝材料，具有時(shí)效性和長(zhǎng)效型。 淀粉價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛，而選用天然抗菌劑殼聚糖可替代亞硝酸鹽等防腐劑，具有安全無(wú)毒，具有生物活性等優(yōu)勢(shì)。 本產(chǎn)品使用范圍較廣，尤其適于營(yíng)養(yǎng)豐富的熟肉制品防腐抑菌包裝。 我國(guó)熟肉制品消費(fèi)量逐年增長(zhǎng),但其質(zhì)量安全問(wèn)題屢有發(fā)生，抗菌活性包裝能更好地長(zhǎng)時(shí)間保持食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，也更有利于消費(fèi)者的健康。 我國(guó)抗菌活性包裝材料發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛，年增長(zhǎng)率20%。以后必會(huì)成為食品及材料領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)，顯示出廣闊的市場(chǎng)前景。 本產(chǎn)品主要原料淀粉價(jià)格為4000元/噸，計(jì)入加工過(guò)程、人工費(fèi)等成本，生產(chǎn)總成本在1.2萬(wàn)元/噸左右。而傳統(tǒng)可降解包裝材料，價(jià)格在1.8萬(wàn)元/噸。不僅降低了生產(chǎn)成本，提高了淀粉附加值，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保，將為我國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同類課題研究水平概述
- 近20年來(lái)，隨著生活質(zhì)量不斷提高，我國(guó)肉類工業(yè)發(fā)展迅速，已成為世界肉類生產(chǎn)發(fā)展增長(zhǎng)最快的國(guó)家。然而肉腸等熟肉制品極易感染致病菌。傳統(tǒng)保鮮方法都或多或少的影響肉制品營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味，或?qū)θ梭w健康產(chǎn)生影響。 20世紀(jì)末提出了食品抗菌活性包裝的新概念?？咕b替代了傳統(tǒng)的向食品中添加抗菌劑的食品保藏方式，能更好地長(zhǎng)時(shí)間保持食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，延長(zhǎng)食品貨架期，也更有利于消費(fèi)者的健康。 國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于食品抗菌活性包裝材料已經(jīng)進(jìn)行了大量相關(guān)研究。 Jin等人將細(xì)菌素加入到聚乳酸材料中制備食品抗菌包裝材料，檢驗(yàn)了其對(duì)李斯特菌、大腸桿菌和沙門氏菌的抗菌活性，結(jié)果表明，抗菌材料對(duì)三種微生物的抗菌活性顯著抗菌。Wu等人將兒茶酸加到以聚乙烯醇和淀粉為基材的薄膜內(nèi)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兒茶酸含量達(dá)到1000ppm時(shí)能夠有效地抑制環(huán)境中的微生物。 隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，綠色、環(huán)保、健康成為了重點(diǎn)，抗菌活性包裝材料逐漸由合成高分子向環(huán)境友好高分子轉(zhuǎn)化，海藻酸鈉、聚乳酸、纖維素和淀粉等基材被廣泛得應(yīng)用研究，而從抗菌劑層面上講，相比于無(wú)機(jī)和有機(jī)抗菌劑，天然抗菌劑安全無(wú)毒、穩(wěn)定性好、生物相容性好，用于食品抗菌包裝材料也同樣滿足了健康、環(huán)保的要求。 Zhai等人利用熱壓成型法制備淀粉/殼聚糖共混材料，結(jié)果表明淀粉和殼聚糖分子之間可以通過(guò)氫鍵相互作用，增加相容性，但微相分離仍不可避免；加入20%殼聚糖后，材料的拉伸強(qiáng)度提高了20%；加入5%殼聚糖后，共混材料即具備顯著抗菌活性。Chillo等人將殼聚糖和甘油加入到木薯淀粉可食性膜中，對(duì)比兩種物質(zhì)對(duì)材料力學(xué)性能和阻隔性能的影響，發(fā)現(xiàn)殼聚糖能夠提高淀粉膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高薄膜的阻水性能。 事實(shí)上，目前對(duì)于抗菌活性保鮮包裝材料的成功制備，仍然需要解決很多問(wèn)題。首先是材料的力學(xué)性能、抗菌劑與載體的相容性方面仍存在巨大的挑戰(zhàn)。其次，抗菌劑從包裝膜中溶出以及向食品擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律也值得探討，這是影響抗菌包裝有效性和時(shí)效性的主要因素。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了一定的研究，但深度有待加強(qiáng)。 本團(tuán)隊(duì)研制的淀粉基抗菌活性保鮮包裝材料，產(chǎn)品性能優(yōu)良，抗菌效果良好，達(dá)到了抗菌時(shí)效性和長(zhǎng)效型。同時(shí)其加工過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，環(huán)境友好，符合和諧社會(huì)建設(shè)的需要。與同類產(chǎn)品相比，具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用能力。
