一种食品合成生物工程技术湿法制备胶原蛋白肠衣的方法与流程

2021-01-07 10:01:16|

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本发明属于食品合成生物工程技术领域，涉及胶原蛋白肠衣的制备方法，具体涉及以动物二层和/或三层皮为原料，通过湿法制备胶原蛋白肠衣的方法。

背景技术：

目前最常用的两种可食肠衣包括天然肠衣和胶原肠衣。天然肠衣是一种来源于动物体内的透明韧性薄膜，其口感好，具有良好的机械强度。但其来源有限，粗细、强度不一，用于食品加工时操作繁琐，无法大规模且连续化生产，并且加工的香肠大小规格不一致。胶原蛋白肠衣是以动物皮中的胶原蛋白纤维为原料，经物理化学处理后，干燥定型制作的一种可食用的管状食品包装膜。胶原肠衣具有资源丰富、口径长度可调节等特点，利于机械化灌装生产，获得规格一致的加工产品。

现有的胶原蛋白肠衣制备工艺主要分为干法和湿法。通常的，两种方法均采用酸或碱预处理皮料，使胶原纤维膨胀，以便于进一步的机械脱纤、挤压成型。其中，干法是将研磨打碎后的胶原纤维挤压成型后，直接热风干燥得到胶原肠衣成品；或干燥后再通过浸浴、喷淋等方式进一步固定改性，最后再次干燥得胶原肠衣成品。干法采用直接干燥成型的方法，使胶原纤维过度收缩粘结，即使后续采用喷淋或浸浴改性，肠衣膜内外也很难获得均匀处理，对膜性能的改善作用非常有限。因此，干法所制备的胶原肠衣往往口感偏硬，柔韧性和通透性较差。湿法是将打碎后的胶原纤维挤压成型后，再浸没于水浴中定型、交联固定，最后干燥既得胶原肠衣产品。由于湿法不采用干燥定型，而是直接浸没于水浴中定型、固定处理，能使成型后的管状膜内外得到均匀一致的处理，从而更有效的改善胶原肠衣的性能。因此，通常的湿法制备相较干法制备的胶原肠衣更加柔软，并具有良好的机械强度。

但是，从消费者的角度出发目前市面上使用了湿法制备胶原蛋白肠衣的产品，在口感上仍与天然肠衣具有较为明显的区别，这是因为市面上湿法制备所得胶原蛋白肠衣的厚度明显高于天然肠衣。通过本发明的发明人在实际生产过程中总结发现，这是因为目前的制备方法通常采用常规的酸或碱预处理皮料，对胶原纤维的作用有限，主要依赖机械作用将胶原纤维束打散，因此制备的胶原纤维较粗长、纤维壁较厚，胶原纤维团单位质量中纤维数少，比表面积小，造成其成膜粗糙厚重，口感偏硬；并且由于均化度较低，在生产薄型肠衣时，挤压喷头缝隙间距小，挤压成型过程中粗长的胶原纤维较细短的胶原纤维运动慢，胶原纤维团无法以整体形式运动，容易造成胶原肠衣膜厚薄不均，甚至出现漏洞。因此，出于上述缘故，在实际生产相对较薄的肠衣时，肠衣的柔韧性、良品率较低的问题仍然普遍存在，不具有实际生产销售效益。而从目前国内市场表现来看，因口感上的差异，胶原蛋白肠衣暂时无法取代天然肠衣的市场地位。

当前，国内有关胶原蛋白肠衣的专利技术，如：“中小口径胶原蛋白肠衣的制备方法”(专利号：200810116408.x)，“可食性胶原蛋白肠衣及其生产方法”(专利号：201210206119.5)，“一种可食性胶原蛋白肠衣及其制备方法”(专利号：201210346511.4)，“一种抗菌的胶原蛋白肠衣及其生产方法”(专利号：201210376511.4)，“一种胶原蛋白肠衣的生产方法”(专利号：201310321716.7)，“一种可食性清真胶原蛋白肠衣及其制备方法”(专利号：201310373518.5)，“一种胶原蛋白和其他可食用蛋白制备的可食肠衣”(专利号：201610505523.0)，“一种羊皮胶原肠衣的制备方法”(专利号：201710724152.x)，“一种食用性动物胶原蛋白肠衣的制备方法”(专利号：201910914758.9)，都建立在传统干法或湿法工艺的改良上。通常而言上述专利技术均是采用酸或碱膨胀后，再机械脱纤的方法制备胶原纤维团；胶原纤维团经挤压成型后，直接干燥获得胶原肠衣，或干燥定型后再进一步交联固定得胶原肠衣成品。相关文献主要涉及不同种类添加剂的使用，如植物纤维、其他可食用蛋白、壳聚糖、醇类等；以及采用不同的交联剂或交联方法固定，如醛类、肉桂酰胺交联和紫外交联。但是，上述专利技术及文献技术所制备得到的胶原蛋白肠衣在肠衣厚度及口感上仍与天然肠衣存在差距。

该差距的表现主要在于，天然干制羊肠衣厚度仅为0.02～0.03mm，干制猪肠衣厚度仅为0.03～0.04mm，其轻薄柔韧、绵软适口一直深受广大消费者的追捧。而胶原蛋白肠衣产品的厚度通常仅能做到0.04～0.06mm，若明显低于上述厚度，通常在灌装内容物过程中及保存运输过程中易出现破损，极大影响食品的良品率及保质期。并且因为所制备的胶原纤维较粗长、肠衣膜较厚，其口感较天然肠衣硬且不易咬烂，无法达到天然肠衣带给消费者的愉快体验。若能够实现制备厚度均匀，而有足够韧性的薄型胶原蛋白肠衣，将有望达到天然肠衣的口感和机械性能，极大有助于消费食品的推陈出新、扩大市场份额。

更为重要的一点是，不同于天然肠衣，胶原蛋白肠衣的制备属于食品合成生物工程技术，通过对生产技术的创新改良可实现上述进步。

技术实现要素：

本发明针对背景技术所提出的技术展望，提供一种食品合成生物工程技术湿法制备胶原蛋白肠衣的方法。该制备方法通过利用离子液体/酸双溶剂溶液体系对经过a酶预处理的皮块进行了二次预处理，再经高剪切均质机均质化及通过多羟基醇类食品增塑剂处理后挤压成型，然后浸没于水浴中定型、交联固定，最后干燥得到厚度仅为0.02～0.04mm的胶原蛋白肠衣产品。该方法制备的胶原肠衣不仅轻薄、厚度均匀，而且具有良好的柔韧性，具有类似天然肠衣的食用口感以及良好的机械性能，可作为食用性膜广泛应用于食品的各种包装中。

为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

一种食品合成生物工程技术湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的动物二层和/或三层皮，清洗后采用a酶进行预处理，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为适于湿法制备胶原蛋白肠衣的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到3～15倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度4～10℃下搅拌8～16h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，所述离子液体/酸双溶剂溶液中，离子液体溶剂为20～60％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐溶液；1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液，1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐溶液，1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液和1-乙基-3-甲基咪唑溴盐溶液中的至少一种；酸溶液为0.1～1mol/l的食品级弱酸；离子液体与酸溶液的体积比为5:5～8:2；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量10～20％的多羟基醇类食品增塑剂搅拌均匀，然后调节为固含量4～7％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述多羟基醇类食品增塑剂为甘油、丙二醇、聚乙烯醇、聚乙二醇中的任一种；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2000～3200rpm，均质过程中温度不高于20℃；

(4)定型和固定：将步骤(3)所得短纤维胶原浆通过挤压喷射形成管状膜，通过饱和nacl进行定型处理，然后直接浸没于含有交联剂的固定液水浴中进行固定处理；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.02～0.04mm；

(5)干燥得成品：将步骤(4)经过固定处理后的管状膜经过清洗和热风干燥后既得胶原蛋白肠衣成品。

本发明通过利用离子液体/酸双溶剂溶液体系对经过a酶预处理的皮块进行了二次预处理，经处理后的动物皮胶原纤维更短且更具有更高的均化度。通过上述二次预处理所制备的胶原纤维束降解程度稍高，制备的胶原纤维较细短，纤维壁较薄，胶原纤维浆料单位质量中纤维数多，比表面积大，分散均匀性好，即使通过缝隙间距很小的喷头挤压成型，胶原浆均能以整体形式运动，因此容易获得透明度较高的均匀薄膜。

但基于本技术领域的常识可知，由于上述经过处理所得的胶原纤维粗度和长度远低于胶原纤维束，虽然更短的胶原纤维有利于胶原膜编织均匀，但纤维越细小维持胶原纤维构型的氢键、离子键受破坏越严重，所制的膜材料强度会受到不良影响，使得成型后胶原蛋白肠衣的机械性能较现有产品更低，无法实现轻薄与柔韧兼并的技术效果。

但经本发明的发明人研究发现，通过将上述经过二次预处理后的皮块，选择利用均质机进行均质化处理，之后加入多羟基醇类增塑剂，增塑剂会填充在纤维大分子聚合链之间的空隙内，由于其含有多个羟基，可以与胶原大分子间形成氢键，增加分子间的滑移性，从而提高成膜的柔韧性。胶原膜成型后再浸没于含有交联剂的固定液中处理，含有交联剂的固定液与胶原纤维之间形成了特定的共价交联键，保证了胶原肠衣膜内外交联均匀，形成更广泛致密的空间网络结构，从而达到改善膜机械性能的目的。因此本发明所提供的制备方法既能使所制备的胶原蛋白肠衣膜轻薄柔韧且厚度均匀，又能保证了其优良的机械性能。

其中，步骤(1)中所述未鞣制的动物二层和/或三层皮，为常规胶原蛋白肠衣制备中所选择的动物皮料原料，为了更好地说明本发明，所述未鞣制的动物二层和/或三层皮优选猪皮、牛皮和羊皮中的任一种。

通常地，步骤(1)中所述采用a酶进行预处理，为本技术领域用以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白的常规技术方式，本领域技术人员可根据现有技术及动物皮料原料的选择，自行制定适宜的a酶预处理工艺方式，为了更好地说明本发明，并提供一种根据实施对照所选择的优选技术方案，当所述未鞣制的动物二层和/或三层皮为猪皮时，所述采用a酶进行预处理，是先将未鞣制的猪皮切割成4～6立方厘米的皮块，再将皮块投入到1～3倍皮重、ph＝6～8的缓冲溶液中，加入皮重0.05～2％的a酶，于温度20～25℃下每搅拌30～60min静置2～3h，重复4～5次，再搅拌30～60min后过滤除去废液。

其中，上述a酶选择为食品工业中常规使用种类，优选包括1398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰酶、菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶中的任一种或几种；上述缓冲溶液包括磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液中的任一种。

其中，步骤(1)中所述切碎处理为适于湿法制备胶原蛋白肠衣的块状皮块，为了使得皮块更好地通过离子液体/酸双溶剂体系进行二次预处理，优选切碎处理成通径为5～10mm的块状皮块。

值得说明的是，步骤(2)中所述离子液体/酸双溶剂体系中，所述离子液体溶剂为20～60％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐溶液；1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液，1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐溶液，1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液和1-乙基-3-甲基咪唑溴盐溶液中的至少一种。上述的离子液体溶剂的选择为本发明的发明人通过实际生产验证所得到，本领域技术人员通过本技术领域常识可知，因离子液体不同具有例如极性等差异，但基于本技术领域理论，若选择与上述限定的离子液体溶剂化学式具有较大差异结构的离子液体也可能适用于本发明，但出于实事求是，本发明仅限定上述经过了实际验证的离子液体溶剂的选择。并且本发明的发明人还发现，当选择使用低于上述体积浓度的离子液体溶剂时，一方面处理时间延长增加了生产成本，另一方面低浓度离子液体与胶原纤维不能充分作用，胶原纤维分散不充分，成膜均匀性会受到一定影响；当选择使用高于上述体积浓度的离子液体溶剂时，一方面材料成本增加，另一方面由于离子液体与胶原纤维作用增强，生产过程控制难度增加，若长时间的高浓度处理会对成膜机械性能会造成一定的影响。

值得说明的是，为了进一步提高双溶剂体系预处理(二次预处理)的技术效果，使得胶原纤维的粗度和长度合适且具有更高的均化度，保证最终制备所得胶原蛋白肠衣的编织均匀性和相对薄透性，经本发明的发明人通过大量对照实验验证，步骤(2)中所述离子液体/酸双溶剂溶液中，所述离子液体优选为25～30％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液，所述酸溶液为0.5～0.6mol/l的冰乙酸，两者体积比为7:3；或所述离子液体优选为45～50％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液，所述酸溶液为0.8～1.0mol/l的乳酸溶液，两者体积比为5:5。经验证，若选择复合离子液体，其效果与选择单一离子液体差距较小，出于生产成本原因，优选为单一离子液体。通常而言，在配置离子液体/酸双溶剂溶液时，在步骤(2)中限定的体积浓度范围下，通过短时间的机械搅拌可混合均匀。

此外，经本发明的发明人实施过程中发现，本发明技术方案采用离子液体/酸双溶剂体系处理后的胶原纤维浆成膜厚度明显低于常规使用的酸或碱处理的胶原纤维成膜厚度，并且膜各位点厚薄均匀性更好。这是因为常规的酸或碱溶液，主要通过与胶原侧链离子化的coo^-与nh3⁺键合，增强胶原肽链上nh3⁺或coo^-之间的排斥力，从而达到松散纤维、膨胀皮料的目的。而离子液体/酸双溶剂溶液中，离子液体的阳离子可与胶原肽键上的c＝o结合形成强氢键，溶液中的阴离子与胶原肽键上的-nh-结合，从而破坏了胶原分子间原有的氢键和离子键。因此，离子液体/酸双溶剂体系较传统的酸或碱溶液对胶原纤维的作用更强，更易获得均匀的细短胶原纤维。同时由于细短纤维较粗长纤维的纤维壁更薄，胶原浆单位质量纤维数量更多，比表面积更大，更易均匀分散，即使通过缝隙间距很小的喷头挤压成型，胶原纤维均能以整体运动，从而获得均匀性更好厚度更薄的胶原肠衣膜。

值得说明的是，本发明上述所使用的离子液体为无毒或低毒物质，符合食品安全国家标准gb14967/2015相关标准。

进一步地，步骤(2)中所述离子液体/酸双溶剂溶液，在处理皮块过滤后，可收集滤液，通过回收处理后重复使用，以降低生产成本。

其中，为了进一步提高最终制备所得胶原蛋白肠衣薄膜的柔韧性，步骤(3)中所述胶原浆制备，优选为加入均质化后所得胶原浆质量15～18％的甘油搅拌均匀。甘油是一种常用的价廉的食品增塑剂，其分子量小且含有3个羟基，易于渗透至胶原纤维大分子的空隙内，与胶原分子形成氢键，增加胶原纤维的滑移性，提高成膜的柔韧性。

为了制备得到更为轻薄的胶原蛋白肠衣，本发明限定采用了挤压喷射形成管状膜的工艺方式，通过该工艺中对喷嘴缝隙间距的设置控制管状膜的厚度，其中喷嘴缝隙间距为0.02～0.04mm，在优选的技术方案中可为0.025mm。上述通过喷头形成管状膜的工艺方式中相关设备的选择设置，对管状膜的厚度、口径等相关参数相关限定，为本技术领域中挤压喷射工艺及设备的常规选择。

通常地，步骤(4)中所述通过饱和nacl进行定型处理，为湿法制备胶原蛋白肠衣现有技术中的常规定型处理方式，通常定型处理的时间为5～10min。

其中，步骤(4)中在定型处理后，所述直接浸没于含有交联剂的固定液水浴中进行固定处理，本领域技术人员可直接参考湿法制备胶原蛋白肠衣的现有技术，选择适宜的含有交联剂的固定液水浴进行固定处理。

值得说明的是，因为本发明创新性的采用离子液体/酸双溶剂体系进行二次预处理，与现有技术存在较大差异，为了进一步提高最终制备所得胶原蛋白肠衣的机械性能，同时保证所制备胶原肠衣的安全性和良好的生物相容性，提供一套适配的湿法固定处理方式：

其中，步骤(4)所述定型和固定，为将步骤(3)所得短纤维胶原浆通过挤压喷射形成管状膜，通过饱和nacl进行定型处理，然后进行固定处理；

所述固定处理，包括以下步骤：

分别配置体积浓度为0.1～1.5％的b酶浴液，体积浓度为0.1～1％的京尼平溶液，将经过定型处理后的管状膜先浸没于b酶浴液中，于温度20～30℃水浴条件下固定处理10～30min，然后再浸没于京尼平浴液中，于温度20～30℃水浴条件下固定处理10～30min；其中，b酶为谷氨酰胺酶、辣根过氧化酶和酪氨酸酶中的任一种。

更进一步优选地，为了获得具有抗氧化性能的胶原肠衣，管状膜通过上述两步水浴固定液固定处理后，再浸没于含c酶催化剂的单宁和/或栲胶浴液中，于温度20～30℃条件下固定处理10～30min；其中，含c酶催化剂的单宁和/或栲胶溶液中，单宁优选为单宁酸、儿茶素、没食子酸、原花青素中的任一种，栲胶优选为杨梅栲胶、荆树皮栲胶、栗木栲胶和塔拉栲胶中的任一种；c酶催化剂为漆酶、酪氨酸酶的任一种，且溶液中单宁和/或栲胶的体积浓度为0.1～2％，c酶催化剂用量为单宁和/或栲胶总重量的0.1‰～2‰。

为了更好的说明本发明，并提供一种最为优选的技术方案，进一步获得厚度均匀、机械性能更优的，并具有抗氧化性能的薄型胶原蛋白肠衣，步骤(4)中所述固定处理，包括以下步骤：

分别配置体积浓度为0.2～0.3％的谷氨酰胺酶浴液，体积浓度为0.4～0.5％的京尼平溶液，含有单宁酸重量0.3‰～0.4‰的漆酶催化剂的体积浓度为0.5～0.6％的单宁酸浴液，将经过定型处理后的管状膜先浸没于谷氨酰胺酶浴液中，于温度25℃水浴条件下固定处理30min，然后再浸没于京尼平浴液中，于温度28℃水浴条件下固定处理20min，最后浸没于单宁酸浴液中，于温度30℃水浴条件下固定处理15min。

值得说明的是，通过分别浸没于上述水浴固定液固定处理，进一步提高了胶原短纤维形成的薄膜结构强度，并赋予了胶原肠衣膜一定的抗氧化性。这是由于直接浸没于水浴中交联固定，一方面使胶原肠衣膜内外都能得到均匀一致的交联固定处理；另一方面增加了胶原蛋白的交联位点，例如酶交联剂能催化胶原纤维上特定的氨基酸残基发生反应，使两个不同的胶原分子相互交联，而不产生副产物；京尼平是一种优良的天然生物大分子交联剂，能与胶原多肽链上游离的精氨酸、赖氨酸以及羟赖氨酸等游离的残基反应，其交联度与戊二醛交联基本无差异，而毒性却远低于戊二醛，本发明技术方案中限定使用京尼平作为交联剂，是经过实际生产验证，所最终制得的产品同时兼具了优异的机械性能和安全性，这一点明显优于其他常规交联剂；单宁和栲胶是常见的可用于食品的天然提取物，加入酶催化剂后的单宁和/或栲胶，其苯环上的酚羟基经酶催化氧化成醌式结构，能与胶原蛋白的氨基发生席夫碱反应或迈克尔加成反应形成共价键，同时还能赋予胶原肠衣一定的抗氧化性能，此外，本发明技术方案中还限定了含c酶催化剂的单宁和/或栲胶浴液是于上述两步水浴固定液固定处理后进行，是经过本发明发明人实际生产验证，在限定了上述连续浴液固定处理的三步步骤顺序时，机械性能的提升大幅高于单独使用含c酶催化剂的单宁和/或栲胶浴液的固定处理，也明显高于其他顺序，并且进一步赋予了胶原肠衣的抗氧化性，从而具有实际的生产效益。总而言之，连续浴液固定处理提高胶原蛋白的交联程度，使肠衣膜结构更致密，增强了肠衣膜的稳定性，有效提高了胶原肠衣的机械性能，同时显著提高了生产过程中的良品率。

经本发明的发明人研究发现，本发明所限定的水浴固定液处理中，所采用的单宁和/或栲胶具有良好的抗氧化性，胶原肠衣膜经单宁和/或栲胶交联固定后，其抗氧化能力增长率不少于35％。具有抗氧化性的胶原肠衣包装膜，可在一定程度上阻隔氧气的渗透，降低食物内部氧含量，从而提高食物稳定性、延长储存期。

值得注意的是，上述固定处理所用浴液选择为食品级或是符合食品添加剂的相关规定。

本发明按照上述制备方法最终制备所得胶原蛋白肠衣，在厚度为0.02～0.04mm条件下，水分含量为15～25％，湿态纵向抗断力在2.5n以上，相较现有胶原蛋白肠衣产品，厚度减少了20～60％，同时保证了优良的机械强度。

需要说明的是，因本发明制备所得胶原蛋白肠衣在实际食品生产工艺过程中属于中间产品，其具体性能和口感同时还取决于后续如灌装等生产工艺的影响，从实际生产测试中来看，在后续生产工艺不会对肠衣本身造成大幅影响的前提下，最终生产所得香肠类产品从外观、口感上进行评测，与天然肠衣近似。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过利用离子液体/酸双溶剂溶液体系对经过a酶预处理的皮块进行了二次预处理，所得的动物皮胶原纤维更短且具有更高的均化度，使其成膜更薄更均匀；与醇类食品增塑剂共混后，挤压成型，再浸没于水浴固定液中处理，可有效提高胶原肠衣的机械性能；最终制备得0.02～0.04mm的薄型胶原蛋白肠衣产品，经测定，其湿态纵向抗断力大于2.5n，达到sb/t10373-2012检测标准的要求。本发明制备所得胶原蛋白肠衣可作为食用性膜广泛应用于食品的各种包装中，并具有高度类似天然肠衣的食用口感。

(2)本发明提供的制备方法是采用离子液体/酸双溶剂体系预处理皮块，以制备均化度较高的细短胶原纤维。常规的酸或碱溶液，主要通过与胶原侧链离子化的coo^-与nh3⁺键合，增强胶原肽链上nh3⁺或coo^-之间的排斥力，从而达到松散纤维、膨胀皮料的目的。而离子液体/酸双溶剂溶液中，离子液体的阳离子可与胶原肽键上的c＝o结合形成强氢键，溶液中的阴离子与胶原肽键上的-nh-结合，从而破坏了胶原分子间原有的氢键和离子键。因此，离子液体/酸双溶剂体系较传统的酸或碱溶液对胶原纤维的作用更强，获得的胶原纤维更细短更均匀，利于获得厚度均匀的薄型管状膜。

(3)本发明所提供的优选技术方案中，采用了三步连续浴液固定处理，其中创新性的采用了含酶催化剂的单宁和/或栲胶溶液交联固定胶原肠衣。传统的单宁和/或栲胶与胶原主要是多点氢键结合，而加入酶催化剂的单宁和/或栲胶，其苯环上的酚羟基经酶催化氧化成醌式结构，再与胶原蛋白的氨基发生席夫碱反应或迈克尔加成反应形成共价键，因此本发明所提供的含酶催化剂的单宁和/或栲胶可以提高其与胶原蛋白的交联程度，缩短反应时间。并且，单宁和/或栲胶具有良好的抗氧化性，胶原肠衣膜经三步连续浴液固定处理后，其抗氧化能力增长率不少于35％。通过上述优选技术方案，所制备具有抗氧化性的胶原蛋白肠衣，作为食品包装膜时可在一定程度上阻隔氧气的渗透，降低食物内部氧含量，从而提高食物稳定性、延长储存期。

(4)本发明所提供的优选技术方案中，采用了至少两步连续浴液固定处理，不仅使胶原肠衣膜内外得到均匀处理，而且增加了肠衣膜的交联位点，使胶原肠衣形成更致密的网状结构，克服了细短胶原纤维编织的肠衣膜机械性能较低的问题。既获得了厚度相对更薄的胶原肠衣，又保证了优良的机械性能，同时所选取的固定液均为食品级，没有或很低的生物毒性，保证了所制备的胶原肠衣的安全性和生物相容性，为胶原蛋白肠衣的多元化提供了一条新的途径。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备得到的胶原蛋白肠衣成品照片。

图2为本发明实施例1中步骤(4)经过固定处理后所得管状膜的照片。

图3为本发明实施例1制备所得胶原蛋白肠衣成品的拉伸测试实验照片。

图4为本发明实施例8中固定处理前后的胶原管状膜对abts自由基清除能力对比图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。值得指出的是，给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。

注意的是：下列实施例中胶原肠衣的抗氧化性能、厚度和湿态纵向抗断力是通过以下方法并采用现有技术测定得到。

(1)胶原肠衣厚度：随机抽取一段胶原蛋白肠衣成品，用电子数显千分尺测定其不同部位的厚度，测定部位点不少于10个，厚度读数精确到0.001mm。

(2)湿态纵向抗断力：参照sb/t10373-2012胶原蛋白肠衣抗断力的检测方法。沿胶原肠衣纵向截取120×15mm(长×宽)的条形样品，置于常温水中浸泡5min。用拉力机测试胶原肠衣的拉伸性能，样品断裂时所受力即为抗断力(n)。调整拉力机夹具距离为100mm，将样品取出用滤纸吸去表面水分，在夹头内夹好，夹头以100mm/min的速度进行拉力测试。

(3)抗氧化能力增长率：采用abts法测定单宁和/或栲胶交联固定后的胶原肠衣膜自由基清除能力。abts可被k2s2o8氧化，生成蓝绿色的自由基阳离子abts.+，abts.+相当稳定，在734nm处有最大吸收峰。在抗氧化剂存在下，abts.+与之反应，变成没有颜色的abts。先将abts储备液与k2s2o8储备液混匀，配置成abts工作液。取5cm长的单宁和/或栲胶交联固定前后的胶原肠衣膜，分别浸没在100mlabts工作液中，反应一段时间后，用分光光度仪测定各溶液在734nm处的吸光度，计算肠衣膜的自由基清除率(公式1)。单宁和/或栲胶交联固定前后胶原肠衣膜的自由基清除率之差即为胶原肠衣抗氧化能力增长率(公式2)。

abts自由基清除率(％)＝(abts工作液吸光度－加入样品的abts工作液吸光度)/abts工作液吸光度×100％(公式1)；

胶原肠衣抗氧化能力增长率(％)＝单宁和/或栲胶交联固定后的胶原肠衣膜自由基清除率(％)－单宁和/或栲胶交联固定前的胶原肠衣膜自由基清除率(％)(公式2)。

为了进一步说明本发明获得的有益效果，体现测试结果的准确性，设定每批次干燥后的胶原肠衣按14m为一包装单位，且连续无破洞。按每一包装单位截取胶原肠衣成品进行湿态抗断力测试，样品湿态抗断力大于等于2.5n即为良品级，否则认为该包装单位产品不合格。若肠衣产品有破洞，认为破洞处前后2cm段为不合格。每包装单位测试样品不少于10个，取平均值为测试结果。

每批次产品良品率(％)＝良品级肠衣长度/该批次肠衣产品总长度。

进一步的，对于采用了本发明限定的三步固定液处理的胶原蛋白肠衣，按照上述取样方式，对该批次肠衣产品取样测定其抗氧化能力，取平均值为测试结果。

实施例1

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的第二层牛皮100kg，清洗干净后先切割成4～6立方厘米的皮块，再将皮块投入到2倍皮重、ph＝7.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠溶液中，边搅拌边加入皮重0.5％的中性蛋白酶，于温度20℃下每搅拌40min静置3h，重复4次，再搅拌30min后过滤除去废液，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为通径为5～6mm的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到8倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌10h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为30％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液560kg；酸溶液为0.5mol/l的冰乙酸溶液240kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量16％的甘油搅拌均匀，然后调节为固含量5.5％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

(4)定型和固定：将步骤(3)所得短纤维胶原浆通过挤压喷射形成管状膜，通过饱和nacl进行定型处理8min，然后直接浸没于含有交联剂的固定液水浴中进行固定处理；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

(5)干燥得成品：将步骤(4)经过固定处理后的管状膜经过反复水洗，进入50℃的干燥线内经热风烘干，出干燥线既得胶原蛋白肠衣。胶原蛋白肠衣经过检查、折叠、包装既得成品。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.025±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.325n。本实施例生产良品率为90.2％。

实施例2

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的第二层猪皮100kg，清洗干净后切割成4～6立方厘米的皮块。将皮块投入到1.5倍皮重、ph＝7.8的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液中。边搅拌边加入0.3％胰蛋白酶，于温度22℃每搅拌60min静置2h，重复4次后，再搅拌60min后过滤除去废液，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为通径为5～6mm的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到10倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌12h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为50％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液500kg；酸溶液为0.8mol/l的乳酸溶液500kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量17％的甘油搅拌均匀，然后调节为固含量5％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2800rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.027±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.472n。本实施例生产良品率为90.5％。

实施例3

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的第二层羊皮100kg，清洗干净后切割成4～6立方厘米的皮块。将皮块投入到2倍皮重、ph＝6.8的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液中。边搅拌边加入0.2％木瓜蛋白酶和0.05％中性蛋白酶1398，于温度20℃每搅拌45min静置2h，重复4次后，再搅拌60min后过滤除去废液，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为通径为5～6mm的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到6倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌8h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为25％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐溶液450kg；酸溶液为0.6mol/l的柠檬酸溶液150kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量15％的丙二醇搅拌均匀，然后调节为固含量7％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2000rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.024±0.01mm，湿态纵向抗断力为4.983n。本实施例生产良品率为83.2％。

实施例4

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的第二层牛皮100kg，清洗干净后切割成4～6立方厘米的皮块。将皮块投入到1.5倍皮重、ph＝8的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液中。边搅拌边加入0.35％碱性蛋白酶，于温度20℃每搅拌30min静置2h，重复5次后，再搅拌45min后过滤除去废液，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为通径为5～6mm的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到9倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌14h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为40％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐540kg；酸溶液为0.8mol/l的苹果酸溶液360kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量16.5％的甘油搅拌均匀，然后调节为固含量6％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2200rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.025±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.112n。本实施例生产良品率为85.6％。

实施例5

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(1)原料皮酶预处理：筛选未鞣制的第二层猪皮100kg，清洗干净后切割成4～6立方厘米的皮块。将皮块投入到1.5倍皮重、ph＝6.8的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液中。边搅拌边加入0.1％菠萝蛋白酶，于温度20℃每搅拌45min静置2h，重复5次后，再搅拌45min后过滤除去废液，以除去残余的毛根毛囊以及非纤维蛋白，然后清洗并切碎处理为通径为5～6mm的块状皮块；

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到12倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌15h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为60％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑溴盐960kg；酸溶液为0.6mol/l的乙酸溶液240kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量18％的甘油搅拌均匀，然后调节为固含量4％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速3200rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.028±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.207n。本实施例生产良品率为85.8％。

实施例6

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到10倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌9h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为30％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液450kg，50％体积浓度的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液250kg；酸溶液为0.6mol/l的冰乙酸溶液300kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

(3)胶原浆制备：将步骤(2)所得皮块投入高剪切均质机进行均质化处理，再加入均质化后所得胶原浆质量16％的甘油搅拌均匀，然后调节为固含量6％的短纤维胶原浆备用；

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2600rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.026±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.386n。本实施例生产良品率为89.5％。

实施例7

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为先浸没于0.25％的谷氨酰胺酶浴液中，于25℃固定30min，再浸没于浓度为0.5％的京尼平溶液，于28℃固定20min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.026±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.763n。本实施例生产良品率为96.4％。

实施例8

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为先浸没于0.25％的谷氨酰胺酶浴液中，于25℃固定30min，再浸没于浓度为0.5％的京尼平溶液，于28℃固定20min，最后浸没于含有单宁酸重量0.3‰的漆酶催化剂的体积浓度为0.6％的单宁酸浴液，于30℃固定15min。

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.027±0.01mm，湿态纵向抗断力为6.132n。本实施例生产良品率为97.5％。

经测定，单宁酸交联固定后的胶原肠衣膜抗氧化能力提高了45.05％。图4为本实施例在固定处理前后胶原管状膜对abts自由基清除效果对比图。由图可看出，abts工作液加入经本实施例固定处理的胶原管状膜后，颜色由深蓝绿色变为淡蓝绿色，胶原管状膜清除abts自由基的能力显著提高。

实施例9

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为先浸没于0.6％的酪氨酸酶浴液中，于28℃固定25min，再浸没于浓度为1.0％的京尼平溶液，于28℃固定30min，最后浸没于含有儿茶素重量0.4‰的漆酶催化剂的体积浓度为0.6％的儿茶素浴液，于30℃固定20min。

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.027±0.01mm，湿态纵向抗断力为5.964n。本实施例生产良品率为97.2％。

经测定，儿茶素交联固定后的胶原肠衣膜抗氧化能力提高了43.48％。

实施例10

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为先浸没于含1.2％辣根过氧化酶溶液中，于25℃固定15min，再浸没于浓度为0.2％的京尼平溶液，于28℃固定25min，最后浸没于含有杨梅栲胶重量0.4‰的漆酶催化剂的体积浓度为1.6％的杨梅栲胶浴液，于30℃固定25min。

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.030±0.01mm，湿态纵向抗断力为6.093n。本实施例生产良品率为96.8％。

经测定，杨梅栲胶交联固定后的胶原肠衣膜抗氧化能力提高了39.85％。

对比例1

本对比例采用传统湿法制备工艺中单一的酸溶液预处理皮块，其他工艺条件与实施例1一致，包括以下步骤：

本实施例湿法制备胶原蛋白肠衣的方法，包括以下步骤：

(2)皮块的酸溶液预处理：将步骤(1)所得皮块投入到8倍皮重的酸溶液中，于温度5℃下搅拌10h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，酸溶液为0.3mol/l的hcl。

其中，所述均质化处理的工艺参数为：转速2400rpm，均质过程中温度为6℃；

其中，所述固定处理具体为0.2％的戊二醛溶液于30℃条件下浸泡2min；

其中，所述挤压喷射的过程中喷嘴缝隙间距为0.025mm。

经测定，胶原肠衣成品厚度分布非常不均匀，为0.030～0.048mm，平均厚度为0.041，湿态纵向抗断力为3.136n。本对比例生产良品率为70.2％。

对比例2

本对比例采用传统湿法制备工艺中单一的碱溶液预处理皮块，其余工艺条件与实施例1、对比例1一致，不再累述，区别步骤为：

(2)皮块的碱溶液预处理：将步骤(1)所得皮块投入到8倍皮重的碱溶液中，于温度5℃下搅拌10h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，碱溶液为0.3mol/l的naoh溶液。

经测定，胶原肠衣成品厚度分布不均匀，为0.022～0.040mm，平均为0.032±0.01mm，湿态纵向抗断力为2.745n。本对比例生产的胶原肠衣出现漏洞较多，良品率仅为52.6％。

对比例3

本对比例采用低于本发明技术方案所限定的体积浓度离子液体溶剂，其他工艺条件与实施例1一致，不再累述，区别步骤为：

皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到8倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌10h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为10％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液560kg；酸溶液为0.5mol/l的冰乙酸溶液240kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

经测定，胶原肠衣成品厚度分布不均匀0.027～0.031mm，平均为0.029±0.01mm，湿态纵向抗断力为4.293n，本对比例生产良品率为82.3％。

对比例4

本对比例采用高于本发明技术方案所限定的体积浓度离子液体溶剂，其他工艺条件与实施例1一致，不再累述，区别步骤为：

(2)皮块的双溶剂体系预处理：将步骤(1)所得皮块投入到8倍皮重的离子液体/酸双溶剂溶液中，于温度5℃下搅拌10h，过滤得皮块后洗涤备用；其中，离子液体溶剂为70％体积浓度的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液560kg；酸溶液为0.5mol/l的冰乙酸溶液240kg；将离子液体溶剂与酸溶液通过机械搅拌混合均匀配置为离子液体/酸双溶剂溶液；

经测定，胶原肠衣成品厚度为0.024±0.01mm，湿态纵向抗断力为4.157n，本对比例生产良品率为81.5％。

表1为各实施例和对比例胶原肠衣各项指标分析结果

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