一種抗菌食品包裝膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種食品包裝用抗菌膜及其制備方法，所述抗菌膜是由殼聚糖雙胍鹽酸鈦、酪蛋白酸鈉、結(jié)冷膠、甘油和水按份制備而成的，本發(fā)明在復(fù)合膜中添加納米殼聚糖雙胍鹽酸鈦，并采用輻照法制備，無(wú)需引發(fā)劑，制得的食品包裝膜具有較強(qiáng)的物理機(jī)械以及抗菌性能，且所選原料易被降解，從而避免了白色污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還實(shí)現(xiàn)了光催化劑、蛋白質(zhì)和多糖的復(fù)合利用。
【專利說(shuō)明】
一種抗菌食品包裝膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于食品包裝材料工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗菌包裝膜，特別是涉及一種 殼聚糖雙胍鹽酸鈦-酪蛋白酸鈉-結(jié)冷膠復(fù)合抗菌膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料作為目前使用最廣的一種食品包裝材料，對(duì)食品的保鮮和儲(chǔ)藏起到了十分重 要的作用，維護(hù)并有效延長(zhǎng)了食品的貨架期。但是塑料包裝材料因性質(zhì)穩(wěn)定、不易降解的特 性，也引起了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致了資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。近年來(lái)，人們的環(huán)保意識(shí)不斷 增強(qiáng)，對(duì)塑料包裝材料造成的食品安全和環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越重視，對(duì)食品包裝材料提 出了更高的要求。因此，開發(fā)一種不產(chǎn)生包裝廢棄物，有利于資源和環(huán)境保護(hù)的新型包裝材 料，就成為未來(lái)包裝行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。
[0003] 可降解可食性的包裝膜，其具有原料來(lái)源廣泛、可食可降解和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，成為 替代塑料包裝材料的重要手段之一，其研究和應(yīng)用越來(lái)越受到廣泛關(guān)注?？墒承阅ねㄟ^(guò)不 同原料大分子間相互作用形成的具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密薄膜，可用于食品包裝及保鮮等 方面。
[0004] 隨著社會(huì)進(jìn)步，消費(fèi)者對(duì)食品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，活性包裝成為未來(lái)食品包裝 發(fā)展的重要方向。使用活性包裝膜的主要優(yōu)勢(shì)之一，是可在天然高分子基質(zhì)中加入某些活 性成分或功能性成分，該成分在食品、包裝膜及兩者之間的空隙中進(jìn)行迀移分配，以此增強(qiáng) 食品的安全性、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及感官品質(zhì)。其中，加入抑菌成分是開發(fā)活性食品包裝最具有應(yīng)用 價(jià)值的方向之一。雖然食品在加工過(guò)程中就已經(jīng)過(guò)殺菌工藝處理，但其在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程或開封 后仍然存在微生物繼續(xù)滋生繁殖的風(fēng)險(xiǎn)，而抑菌食品包裝就可以對(duì)食品表面的細(xì)菌生長(zhǎng)進(jìn) 行抑制，提高食品的安全性，必將在未來(lái)的食品包裝領(lǐng)域中發(fā)揮重大作用。
[0005] 殼聚糖雙胍鹽酸鹽是一種殼聚糖的改性衍生物，其既保留了殼聚糖和胍鹽的殺菌 特性，又顯著提高了溶解性、穩(wěn)定性等方面的性能。但在目前的研究結(jié)果中，殼聚糖雙胍鹽 酸鹽的使用存在以下兩個(gè)問(wèn)題：（1)當(dāng)作為外包裝成分使用時(shí)，只有當(dāng)食品和殼聚糖雙胍鹽 酸鹽發(fā)生直接接觸時(shí)，殼聚糖雙胍鹽酸鹽才能對(duì)其表面的微生物起到滅殺的作用，即殺菌 方式為"接觸死亡"，而對(duì)于中心部分的食品，則無(wú)法起到殺菌效果；（2)通過(guò)表面涂布、浸漬 或是噴灑的方式使殼聚糖雙胍鹽酸鹽均勻分布于食品表面，但是該方法并不適用于干性固 體類預(yù)包裝食品，如面包、餅干等，因此在推廣使用上具有很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種新型抗菌食品包裝膜及其制 備方法，旨在提供一種在復(fù)合膜中添加納米GCH · Ti，從而使食品包裝膜具有高效抑菌性， 進(jìn)一步保障了食品品質(zhì)和衛(wèi)生安全。
[0007] 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 80-120份， 酪蛋白酸鈉 15-25份，
[0009] 結(jié)冷膠 72-85份， 甘油 20-30份， 水 850-950 份。
[0010] 作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 90-110份， 酪蛋白酸鈉 18-23份，
[0011] 結(jié)冷膠 75-81份， 甘油 22-27份， 水 875-925 份。
[0012] 所述的殼聚糖雙胍鹽酸鈦(GCH · Ti)是一種無(wú)色無(wú)味，對(duì)人體無(wú)危害，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn) 定，高溫條件下不變色、不分解的復(fù)合抗菌劑；其資源豐富，價(jià)格便宜，并且具有抗菌能力 強(qiáng)、抗菌譜廣、抗菌效果持久等優(yōu)點(diǎn)。其潛在活性是在近紫外區(qū)相對(duì)較低波長(zhǎng)照射下，在 GCH · Ti表面生成一些具有高反應(yīng)活性的活性基團(tuán)，這些基團(tuán)的活性高于有機(jī)物中各類化 學(xué)鍵能（如C-C鍵，C-N鍵，C-0鍵，H-0鍵等），其不僅能穿過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞膜，分解細(xì)菌死亡后釋 放出來(lái)的內(nèi)毒素等毒害性物質(zhì)，且還能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性活性基團(tuán)來(lái)殺滅細(xì)菌。 所以如果包裝材料中加入殼聚糖雙胍鹽酸鈦，它就會(huì)抑制食物因微生物原因而出現(xiàn)的變質(zhì) 現(xiàn)象。
[0013] 酪蛋白酸鈉是一種白色至淡黃色固體，無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味。其分子中含有大量吡咯 環(huán)結(jié)構(gòu)的脯氨酸殘基，且較集中地分布在肽鏈上，又因疏水殘基的分布不均勻和N-末端最 初40~50個(gè)氨基酸的聚集，從而具有獨(dú)特的雙親性，可以降低不同物質(zhì)界面之間的張力，在 界面中形成平衡，防止收縮變形。
[0014] 結(jié)冷膠主要成分由葡萄糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖按2:1:1的比例，四種單糖為重復(fù) 結(jié)構(gòu)單元所組成的線形高分子多聚糖，具有價(jià)格低廉，透明度高，成膜性好，高機(jī)械性能等 特點(diǎn)。其分子中天然含有〇-?；?甘油?；鸵阴；?和羧基，對(duì)疏水性物質(zhì)具有很強(qiáng)的螯 合吸附作用。
[0015] 甘油是一種多元醇(丙三醇），其作為一種親水性的增塑劑被用于可食性薄膜的制 備中，以降低薄膜脆度，提高彈性和可塑性、硬性和撕裂強(qiáng)度。增塑劑的含量直接決定了薄 膜的柔韌程度，并且柔韌性隨著增塑劑含量的增大而不斷提高，同時(shí)伴隨著玻璃轉(zhuǎn)化溫度 的降低和薄膜平衡水分含量的增加，因此增塑劑可能通過(guò)改變薄膜的水分含量而發(fā)揮作 用。
[0016] 本發(fā)明還提供一種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0017] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為10kGy、 20kGy、30kGy、40kGy、50kGy，并全程保持?jǐn)嚢?，得混合物A;
[0018] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆颍没?合物B;
[0019] (3)將上述混合物B放在40-80°C恒溫環(huán)境下加熱30-90min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫 氣、成膜；
[0020] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為50-70%的密閉容器中。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1.殼聚糖雙胍鹽酸鈦是殼聚糖雙胍鹽酸鹽和鈦的螯合物，不僅可以直接對(duì)與其接 觸的細(xì)菌起到殺滅作用，而且還會(huì)受光激發(fā)產(chǎn)生多種的自由基成分（Η·、·0Η、0·、 Η02 ·)，這些自由基可以在食物和包裝膜和之間迀移，能迅速有效地分解構(gòu)成細(xì)菌的有機(jī) 物，使細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)蛋白變異，從而殺死細(xì)菌。并且殼聚糖雙胍鹽酸鈦還可以對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生的有毒 化合物起到降解作用；
[0023] 2.輻照方法具有反應(yīng)快、易控制的特點(diǎn)，可連續(xù)操作且不需要添加任何的引發(fā)劑。 通過(guò)輻照，可使結(jié)冷膠分子中的甘油酰基和乙?；x子化，改善其疏水性和分子相容性，增 加其和非親水物質(zhì)的結(jié)合力；
[0024] 3.結(jié)冷膠是線形大分子，整個(gè)分子的柔順性很好，其離子化的亞甲基非極性基團(tuán) 能很好的螯合吸附于納米殼聚糖雙胍鹽酸鈦，使納米殼聚糖雙胍鹽酸鈦粒子被穩(wěn)定固定在 結(jié)冷膠-酪蛋白酸鈉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，既控制了殼聚糖雙胍鹽酸鈦粒子的粒徑，又阻礙了納米殼 聚糖雙胍鹽酸鈦粒子團(tuán)聚，從而起到很好的分散和穩(wěn)定殼聚糖雙胍鹽酸鈦的作用；
[0025] 4.本發(fā)明在輻照過(guò)程中殼聚糖雙胍鹽酸鈦吸附制備步驟是單獨(dú)進(jìn)行的，這樣避免 一次投料過(guò)多大分子因粘度高而阻礙殼聚糖雙胍鹽酸鈦單體均勻擴(kuò)散和螯合，制得的包裝 用抗菌膜具有較強(qiáng)的物理機(jī)械性能以及抗菌作用，并且所選原料易被降解，從而避免了白 色污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了光催化劑、蛋白質(zhì)和多糖的復(fù)合利用。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本技術(shù)領(lǐng)域人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述特征、 目的及優(yōu)點(diǎn)更加清晰易懂，現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，在此 列出的所有實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，并不意味著對(duì)本發(fā)明范圍進(jìn)行限定。
[0027] 本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的殼聚糖雙胍鹽酸鈦來(lái)自于上海江滬實(shí)業(yè)有限公司。
[0028] 本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的酪蛋白酸鈉來(lái)自于青島海博生物技術(shù)有限公司。 [0029]本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的結(jié)冷膠來(lái)自于青島美辰食品有限公司。
[0030]本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的甘油來(lái)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 80份， 酪蛋白酸鈉 18份，
[0033] 結(jié)冷膠 78份， 甘油 27份， 水 950份。
[0034] -種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0035] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量為10kGy，并全程 保持?jǐn)嚢瑁没旌衔顰;
[0036] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得?合物B;
[0037] (3)將上述混合物B放在40°C恒溫環(huán)境下加熱90min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、成 膜；
[0038] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為70%的密閉容器中。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 90份， 酪蛋白酸鈉 20份，
[0041 ] 結(jié)冷膠 81份， 甘油 30份， 水 850份。
[0042] -種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0043] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量為20kGy，并全程 保持?jǐn)嚢?，得混合物A;
[0044] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得?合物B;
[0045] (3)將上述混合物B放在80°C恒溫環(huán)境下加熱30min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、成 膜；
[0046] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為50%的密閉容器中。
[0047] 實(shí)施例3
[0048] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 100份， 酪蛋白酸鈉 23份，
[0049] 結(jié)冷膠 85份， 甘油 20份， 水 875份。
[0050] -種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0051] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量為30kGy，并全程 保持?jǐn)嚢?，得混合物A;
[0052] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得?合物B;
[0053] (3)將上述混合物B放在60°C恒溫環(huán)境下加熱60min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、成 膜；
[0054] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為60%的密閉容器中。
[0055] 實(shí)施例4
[0056] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 110份， 酪蛋白酸鈉 25份，
[0057] 結(jié)冷膠 72份， 甘油 22份， 水 900份。
[0058] 一種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0059] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為40kGy，并 全程保持?jǐn)嚢?，得混合物A;
[0060] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得?合物B;
[0061] (3)將上述混合物B放在52°C恒溫環(huán)境下加熱75min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、成 膜；
[0062] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為57%的密閉容器中。
[0063] 實(shí)施例5
[0064] -種食品包裝用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 120份，
[0065] 酪蛋白酸鈉 15份， 結(jié)冷膠 75份，
[0066] 甘油 25份， 水 925份。
[0067] -種所述抗菌膜的制備方法，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0068] (1)將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為50kGy，并 全程保持?jǐn)嚢瑁没旌衔顰;
[0069] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得?合物B;
[0070] (3)將上述混合物B放在73°C恒溫環(huán)境下加熱46min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、成 膜；
[0071] (4)干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為62%的密閉容器中。
[0072] 實(shí)施例1-5所得材料性能測(cè)試結(jié)果如下所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種食品包裝用抗菌膜，其特征在于，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 80-120份， 酪蛋白酸鈉 15-25份， 結(jié)冷膠 72-85份， 甘油 20-30份， 水 850-950 份。2. 如權(quán)利要求1所述抗菌膜，其特征在于，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成 的： 殼聚糖雙胍鹽酸鈦 90-110份， 酪蛋白酸鈉 18-23份， 結(jié)冷膠 75-81份， 甘油 22-27份， 水 875-925 份。3. 如權(quán)利要求1或2所述抗菌膜的制備方法，其特征在于是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的： (1) 將結(jié)冷膠和殼聚糖雙胍鹽酸鈦進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為IOkGy、20kGy、 30kGy、40kGy、50kGy，并全程保持?jǐn)嚢瑁没旌衔顰; (2) 在上述混合物A中加入相應(yīng)重量份的酪蛋白酸鈉、甘油和水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混? 物B; (3) 將上述混合物B放在40~80°C恒溫環(huán)境下加熱30-90min，冷卻至室溫，過(guò)濾、脫氣、 成膜； (4) 干燥后揭膜，將其保存在環(huán)境濕度為50-70 %的密閉容器中。
【文檔編號(hào)】C08L5/08GK105885119SQ201610264752
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】魏亮
【申請(qǐng)人】寧波高新區(qū)夏遠(yuǎn)科技有限公司