可食用抗菌膜的制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种可食用抗菌膜的制备方法，属于食品保鲜膜领域。
技术背景
[0002]
传统的高分子食品包装材料存在不可生物降解、回收处理难度大、环境污染严重和石油的日渐枯竭等问题，可食性食品包装材料引起了人们的极大关注。利用可再生生物质资源制备的可食性包装膜在使用后不仅容易降解处理，而且可以提高食品质量安全，延长食品的保存期。
[0003]
淀粉作为一种天然高分子材料，具有来源广泛、价格低廉、可再生等优势，但淀粉膜也存在着无抗菌性、力学性能低、易吸潮等问题，极大地限制了其在食品包装领域的应用。针对抗菌性能的问题，科研人员通过将淀粉与其它抗菌材料复合来提高抗菌性能。chao liu等采用溶液浇铸法制备了纳米二氧化钛高直链淀粉/pva共混膜，采用抑菌圈对共混膜进行抗菌性能分析，抗菌效果显示共混膜对大肠杆菌抑菌圈13.34mm，金黄色葡萄球菌11.94mm(liu c,xiong h,chen x,et al.effects of nano-tio2on the performance of high-amylose starch based antibacterial films[j].journal of applied polymer science.2015,132(32):42339(1-7).)。chen等以木薯淀粉为成膜剂，百里香提取物和山梨酸钾为添加剂，采用琼脂扩散法对共混膜进行抗菌性能分析，结果表明添加百里香提取物的共混膜对李斯特菌的抑菌圈直径为11.3mm，添加山梨酸钾的共混膜对李斯特菌的抑菌圈直径为8.0mm(chen c,kuo w,lai l.development of tapioca starch/decolorized hsian-tsao leaf gum-based antimicrobial films:physical characterization and evaluation against listeria monocytogenes[j].food and bioprocess technology.2013,6(6):1516-1525.)。上述抗菌剂虽表现出一定的抗菌效果，但存在食品安全性问题。
[0004]
壳聚糖作为一种天然的碱性多糖，以其无毒无害、抑菌、良好的生物降解性和易成膜性等优良特性，在可食用膜领域具有巨大的潜在优势，因此，可将淀粉和壳聚糖共混来制备可食用抗菌膜。李月明等以壳聚糖和淀粉为成膜材料，对膜进行抗菌效果分析，发现该膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉的抑菌圈直径分别为(24.47
±
0.50)mm、(23.43
±
0.65)mm、(18.03
±
2.73)mm(李月明，张泓，周三九，等.可降解壳聚糖淀粉抗菌复合膜对红提葡萄保鲜效果的研究[j].食品安全质量检测学报.2017,8(05):1579-1584.)。但该复合膜仍存在着抑菌效果不佳的问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种可食用抗菌膜的制备方法。所述方法以l-苹果酸替代传统溶剂乙酸溶解壳聚糖，与乙酸相比，l-苹果酸具有更强的酸性，壳聚糖溶于其中时具有更高的抗菌性能，将经过糊化的淀粉与之共混后，可制备均一稳定、营养价值的复合膜，同时向复合膜中添加纳米zno，可进一步提高膜抗菌能力，从而制备出一种具有优良抗菌性能
的可食用抗菌膜。
[0006]
本发明的技术方案为：
[0007]
可食用抗菌膜的制备方法，具体步骤如下：
[0008]
步骤1，将壳聚糖溶于1～5w/v％的l-苹果酸溶液中，加入增塑剂，制备得到壳聚糖溶液；
[0009]
步骤2，将淀粉溶于水中，加入增塑剂，水浴加热，糊化得到淀粉溶液；
[0010]
步骤3，将淀粉溶液与壳聚糖溶液混合均匀，加入纳米zno，2000
±
100r/min转速下剪切混合，超声脱泡后，将混合液涂覆于聚四氟乙烯模具中，干燥成膜，得到可食用抗菌膜。
[0011]
优选地，步骤1中，所述的壳聚糖溶液的浓度为1～3w/v％，增塑剂的质量为壳聚糖质量的5％～35％。
[0012]
优选地，步骤1和2中，所述的增塑剂为甘油或乙二醇。
[0013]
优选地，步骤2中，所述的淀粉溶液的浓度为1～5w/v％，水浴温度为80～100℃，糊化时间为15～30min，增塑剂的质量为淀粉质量的5％～35％。
[0014]
优选地，步骤3中，所述的淀粉与壳聚糖混合质量比为4:1～1:4，纳米zno的质量为淀粉与壳聚糖总质量的1～12％，超声功率为80w，脱泡时间为30min以上，干燥温度为40～60℃，干燥时间为24h～36h。
[0015]
优选地，步骤2中，所述的淀粉为玉米淀粉或甘薯淀粉。
[0016]
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0017]
(1)本发明的制备方法简便、快速，没有添加任何有刺激性或有毒的物质，符合可食用膜的发展趋势；
[0018]
(2)本发明采用l-苹果酸代替乙酸，一方面可以避免乙酸严重的刺激性气味，另一方面可提高壳聚糖的抗菌性能；
[0019]
(3)本发明通过在复合膜中添加对人体无毒害且具有较强的抗菌性的纳米zno，一方面可提高复合膜结构致密性，另一方面可提高复合膜的抗菌性能。
附图说明
[0020]
图1为复合膜抗菌效果图，a为实施例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；b为对比例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；c为对比例2制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；图d为纳米zno粉末对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图。
[0021]
图2为复合膜抗菌效果图，a为实施例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；b为实施例2制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；c为实施例3制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图。
具体实施方式
[0022]
下面通过实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
[0023]
实施例1
[0024]
称取0.5g壳聚糖溶于1％(w/v)l-苹果酸中，使得壳聚糖溶液浓度为1.5％(w/v)，加入为壳聚糖质量的15％的甘油，充分搅拌，混合均匀。称取0.5g玉米淀粉溶于水中，使得淀粉溶液浓度为3％(w/v)，加入为淀粉质量的15％的甘油，80℃下糊化30min，冷却到室温
后与壳聚糖溶液混合均匀。加入0.12g纳米zno，2000r/min转速下剪切混合，超声脱泡30min后，将混合液涂覆于聚四氟乙烯模具中，60℃干燥24h，即得膜材料，将所得膜材料进行抗菌实验。
[0025]
对比例1
[0026]
称取0.5g壳聚糖溶于1％(w/v)l-苹果酸中，使得壳聚糖溶液浓度为1.5％(w/v)，加入为壳聚糖质量的15％的甘油，充分搅拌，混合均匀；称取0.5g玉米淀粉溶于水中，制得浓度为3％(w/v)淀粉溶液，加入为淀粉质量的15％的甘油，80℃下糊化30min，冷却到室温后与壳聚糖溶液混合均匀，超声脱泡30min后，将混合液涂覆于聚四氟乙烯模具中，60℃干燥24h，即得膜材料，将所得膜材料进行抗菌实验。
[0027]
对比例2
[0028]
称取0.5g壳聚糖溶于1％(w/v)乙酸中，使得壳聚糖溶液浓度为1.5％(w/v)，加入为壳聚糖质量的15％的甘油，充分搅拌，混合均匀；称取0.5g玉米淀粉溶于水中，使得淀粉溶液浓度为3％(w/v)，加入为淀粉质量的15％的甘油，80℃下糊化30min，冷却到室温后与壳聚糖溶液混合均匀，加入0.12g纳米zno，2000r/min转速下剪切混合，超声脱泡30min后，将混合液涂覆于聚四氟乙烯模具中，60℃干燥24h，即得膜材料，将所得膜材料进行抗菌实验。
[0029]
表1可食用抗菌膜抑菌圈大小
[0030] 可食用抗菌膜配方壳聚糖溶剂抑菌圈直径/mm实施例1壳聚糖/淀粉/纳米znol-苹果酸46对比例1壳聚糖/淀粉/纳米zno乙酸38对比例2壳聚糖/淀粉l-苹果酸32
[0031]
图1为复合膜抗菌效果图：a为实施例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；b为对比例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；c为对比例2制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；图d为纳米zno粉末对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图。
[0032]
表1和图1所示，实施例1制得的抗菌膜抑菌圈直径最大，对比例1制得的抗菌膜次之，对比例2制得的抗菌膜最小。比较实施例1和比较例1可得以l-苹果酸作溶剂可提升膜的抗菌性能，这是因为壳聚糖在l-苹果酸中比在乙酸中的质子化程度高，分子链上带正电的nh
3+
增多，可以更多地与带负电荷的细菌发生静电吸引作用，故膜的抗菌性得到进一步地提升。比较实施例1和比较例2，可得纳米zno的加入可以显著提高膜的抗菌性。结合图a,c,d可知纳米zno抗菌作用的发挥依赖于其在膜中的扩散作用，单纯的纳米zno粉末无法发挥出真实的抗菌效果。
[0033]
实施例2
[0034]
本实施例与实施例1基本相同，唯一不同的是l-苹果酸的浓度为3％(w/v)。
[0035]
实施例3
[0036]
本实施例与实施例1基本相同，唯一不同的是l-苹果酸的浓度为5％(w/v)。
[0037]
表2复合膜抑菌圈大小
[0038] 复合膜配方溶剂浓度(l-苹果酸)抑菌圈直径/mm
实施例1壳聚糖/淀粉/纳米zno1％46实施例2壳聚糖/淀粉/纳米zno3％44实施例3壳聚糖/淀粉/纳米zno5％43
[0039]
图2为复合膜抗菌效果图：a为实施例1制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；b为实施例2制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图；c为实施例3制得的抗菌膜对金黄色葡萄糖菌的抗菌效果图。
[0040]
表2和图2所示，实施例1制得的抗菌膜抑菌圈直径最大，随着l-苹果酸的浓度增加，抑菌圈直径略微减小，这可能是壳聚糖在1％l-苹果酸中其质子化程度已达到饱和，抑菌效果最佳，之后随着l-苹果酸浓度的增大，对抗菌性能产生一定的抑制，抑菌效果下降。

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