一种聚乙烯抗菌膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯抗菌膜，由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖‑柠檬精油复合膜组成。还公开了该聚乙烯保鲜膜的制备方法以及该聚乙烯保鲜膜在制备具有抗菌功效的包装材料中的应用以及在冷鲜肉保鲜中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯抗菌膜及其制备方法和应用
本专利技术属于保鲜膜
，具体涉及一种聚乙烯抗菌膜及其制备方法和应用。
技术介绍
PE即聚乙烯，聚乙烯是塑料中产量最大的热塑性材料，也是目前用量最大的塑料品种，近年来在食品包装领域中也发挥着重要作用。PE膜本身无抗菌性，可以将抗微生物剂掺进PE膜中，然而该方法制备PE膜会受到挤出期间抗微生物剂的热稳定性或与聚合物的不相容性的限制，因此先对PE膜进行表面改性，再用涂层技术是更优选择。表面改性常用方法是等离子体表面处理法，电晕处理法作用效果与等离子体处理法相同，只是电晕处理法工艺比较简便，在表面改性后的PE膜上涂覆抗菌物质，能够改善PE的非极性问题，实现稳定性和粘附性，是最理想的方式。甲壳素是天然高分子化合物的一种，由β-1,4糖苷键连接而成，化学名称是(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖；而由甲壳素通过不同程度脱乙酰基反应得到的，一般甲壳素脱乙酰基度达到70％以上的，就是甲壳素的重要衍生物——壳聚糖，其化学名称是(1,4)-2-氨基-2-脱氧-8-D-葡萄糖。壳聚糖是一种无毒安全的高分子材料，具有良好的抗菌性、成膜性、生物兼容性，与人体细胞有良好的亲和性，已被应用于生物医药、化学和食品工业。在食品应用中，壳聚糖可用作肉制品、水果和鸡蛋的表面涂层，或酸性食品的添加剂。其防护屏障可以延缓成熟和减少水分流失，从而对食品起保鲜作用。壳聚糖的抗菌性与其自身的分子量、脱乙酰度以及菌的种类等有关系。有关于壳聚糖最新抗菌机理的研究表示：壳聚糖先是引起细菌细胞内的酶向外溢出，再通过损坏细菌细胞壁来影响其正常功能。有关于壳聚糖抗菌能力的研究表示：壳聚糖的分子质量、乙酰化程度和所处环境条件限制了其自身抗菌能力。壳聚糖膜对水蒸汽有良好的阻隔性能，可以阻止食品表面水分的转移，但壳聚糖浓度过高或过低都会影响其膜的质量，因此可以通过添加乳化剂、增塑剂或用涂层法改善其成膜性。目前，壳聚糖已经作为涂层用于食品包装纸上，并且已经报道了壳聚糖涂布纸张后显着增强了纸张的光泽度和氧气阻隔性能。然而在壳聚糖涂覆的产品中，关于壳聚糖涂覆PE膜的研究数量有限，因为PE不带有任何极性基团，其表面能低，因此难以将PE用于涉及粘合的应用中，如印刷和涂布。根据这些限制，需要在壳聚糖涂覆之前对PE膜进行表面改性。食品工业中常用的合成抗菌化合物的安全性问题促使了人们对天然精油抗菌性的兴趣。天然精油(EOs)是从芳香植物中提取的天然物质，其高含量的酚类化合物对食源性病原体具有有效的抗菌特性，当用作食品添加剂时，在当前较低的摄入量下不会对人体健康造成风险。天然精油及其成分在EU被归类为食品添加剂并被药物管理局公认为安全物质，可用于食品包装，提高食物链的可持续发展性。在未来的发展中，精油的出现可以适当取代合成添加剂，减少化学成分的危害，广泛应用于食品工业。柠檬外果皮的油细胞中存在柠檬精油，平均含量约0.7％～0.8％，柠檬精油的主要成分包含香茅油、柠檬烯、柠檬醛等，可用于薰身洗面，对皮肤有保护功能，能够促进新陈代谢，有抗菌防腐作用，目前广泛应用于食品保鲜，其柠檬香味可做食品添加剂来增加食品的香鲜味。屠宰产品主要分为热鲜肉、冷冻肉、冷鲜肉，其中热鲜猪肉在目前消费中占据主要地位。热鲜肉易被污染和腐化，无法迎合消费者对健康的要求，而冷鲜肉具有营养价值高、安全系数高、感官舒适性高等优势，因此冷鲜肉将是未来消费升级的主要产品。据统计，我国冷鲜肉消费量占猪肉总消费量的比例由2005年的2％增至2015年的20％。冷鲜肉在生产和运输过程中虽然一直处于冷链状态，但是在冷藏的条件下依然会受微生物的污染导致腐败变质和褐变等问题，而消费者对食品质量和保鲜的要求也越来越高。传统保鲜膜虽然能对冷鲜肉起保鲜作用，但无抗菌效果且保鲜时间不宜过长，因此抗菌膜的应用在今后的食品包装市场中将会更广泛。PE膜安全无毒、价格低廉，具有优良机械性能，良好的阻气保鲜和阻湿效果，但无抗菌性，被广泛用于肉类食品中；壳聚糖是天然的抗菌剂和成膜物质，但机械强度、阻隔性能以及与PE的相容性差。目前，层层自组装技术被广泛应用于薄膜的制备中，其作用力实际是分子单元通过识别、装配、结合的过程，成为功能性超分子材料。作用力主要包括电荷转移、共价键、配位键、氢键和静电引力等形式。而静电作用力是制备薄膜过程中最常见的一种，能保证带有相反电荷的物质在基材中充分地吸附，是成膜的驱动力。目前，现有技术中还没有采用层层自组装技术将壳聚糖、柠檬精油等引入PE薄膜上并获得良好抗菌效果的研究以及用于冷鲜肉保鲜等方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚乙烯抗菌膜，该聚乙烯抗菌膜具有较好的抗菌效果。本专利技术的目的还在于提供上述聚乙烯抗菌膜的制备方法，该制备方法采用层层自组装方法，将壳聚糖、柠檬精油引入经过丙烯酸处理过的聚乙烯膜表面。本专利技术的目的还在于提供上述聚乙烯抗菌膜在制备具有抗菌效果的包装材料中的应用以及在冷鲜肉保鲜中的应用。本专利技术的上述第一个目的是通过如下技术方案来实现的：一种聚乙烯抗菌膜，由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖-柠檬精油复合膜组成。进一步的，所述聚乙烯抗菌膜从外层到内层依次由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖-柠檬精油复合膜组成。优选的，本专利技术所述聚乙烯膜为电晕处理过的聚乙烯膜。电晕聚乙烯(PE)膜，跟一般的聚乙烯(PE)膜相比，有更强的极性，能够与更多的物质发生化学作用。大多数塑料薄膜(如聚烃薄膜)属非极性聚合物，表面张力较低，一般在29-30mN/m。电晕处理薄膜尤其是聚乙烯薄膜时，空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下，加速并冲击处理装置内的塑料薄膜，使塑料分子的化学键断裂而降解，可以增加表面粗糙度和表面积，放电时还会产生大量的臭氧，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能。优选的，本专利技术所述丙烯酸膜为食品级水性丙烯酸膜。与非水性丙烯酸膜相比，水性丙烯酸膜配方灵活，耐水性好，基材附着力好，机械性能好，耐酸碱性好，耐紫外线好。优选的，本专利技术所述壳聚糖-柠檬精油复合膜的层数为三层。不同层数的壳聚糖-柠檬精油复合膜涂布PE膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果不同，抑菌圈越大表示抑菌作用越强，结果表明，随着壳聚糖-柠檬精油复合膜涂布的层数增加，对两种菌的协同抑菌作用越强，壳聚糖-柠檬精油复合膜涂布层数为三层时抑菌作用最强。优选的，本专利技术所述聚乙烯膜的厚度为15～25μm，所述丙烯酸膜的厚度为1～10μm，所述壳聚糖-柠檬精油复合膜的厚度为5～20μm。此时，聚乙烯抗菌膜具有较佳的抗菌效果以及较好的适用性。本专利技术的上述第二个目的是通过以下技术方案来实现的：上述聚乙烯抗菌膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备壳聚糖溶液：选取壳聚糖，溶于醋酸溶液中，磁力搅拌后，得到壳聚糖溶液；(2)制备柠檬精油溶液：选取柠檬精油，溶于水中，同时加入吐温80，磁力搅拌后，得柠檬精油溶液；(3)制备壳聚糖-柠檬精油复合溶液：将步骤(1)中的壳聚糖溶液和步骤(2)中的柠檬精油溶液按比例混合，制得壳聚糖-柠檬精油复合溶液；(4)层层自组装制备聚乙烯抗菌膜：选取聚乙烯膜，先在所述聚乙烯膜上涂布丙烯酸乳液，干燥后再涂布至少一层步骤(3)中所述的壳聚糖-柠檬精油复合溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯抗菌膜，其特征是由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖‑柠檬精油复合膜组成。

【技术特征摘要】
2018.04.16 CN 20181033615991.一种聚乙烯抗菌膜，其特征是由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖-柠檬精油复合膜组成。2.根据权利要求1所述的聚乙烯抗菌膜，其特征是：所述聚乙烯抗菌膜从外层到内层依次由聚乙烯膜、丙烯酸膜和至少一层壳聚糖-柠檬精油复合膜组成。3.根据权利要求2所述的聚乙烯抗菌膜，其特征是：所述聚乙烯膜为电晕处理过的聚乙烯膜，所述丙烯酸膜为食品级水性丙烯酸膜，所述壳聚糖-柠檬精油复合膜的层数为三层。4.根据权利要求1-3任一项所述的聚乙烯抗菌膜，其特征是：所述聚乙烯膜的厚度为15～25μm，所述丙烯酸膜的厚度为1～10μm，所述壳聚糖-柠檬精油复合膜的厚度为5～20μm。5.权利要求1-3任一项所述的聚乙烯抗菌膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)制备壳聚糖溶液：选取壳聚糖，溶于醋酸溶液中，磁力搅拌后，得到壳聚糖溶液；(2)制备柠檬精油溶液：选取柠檬精油，溶于水中，同时加入吐温80，磁力搅拌后，得柠檬精油溶液；(3)制备壳聚糖-柠檬精油复合溶液：将步骤(1)中的壳聚糖溶液和步骤(2)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖乃玉，何娟，张海彤，李湘銮，张雪琴，徐依斌，翟万京，张文，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：广东,44