具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜及其制备方法、应用，制备薄膜的原料包括：柠檬酸、壳聚糖、姜黄素、甘油、基质。本发明专利技术的有益效果为：通过柠檬酸与壳聚糖的共价或离子交联来增加薄膜的抗水性，以及利用柠檬酸来增加姜黄素在薄膜中的负载量；本发明专利技术中微量姜黄素的添加不仅会起可见光光敏抗菌作用，还会改变薄膜的微观结构，增强薄膜的力学性质，提升抗水性；本发明专利技术中姜黄素在聚乙烯醇-壳聚糖基质中的激发态具有更好的稳定性，有利于光敏抗菌；本发明专利技术中复合在薄膜中的姜黄素具有明显的光诱导的抗菌作用，且姜黄素对暗毒性和光毒性具有协同作用，杀菌效率与浓度和光照时间有关。间有关。间有关。

【技术实现步骤摘要】
具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于保鲜薄膜材料
，具体涉及一种柠檬酸化壳聚糖改性后复合天然植物提取物姜黄素作为抑菌功能因子的具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜及其制备方法，在冷鲜肉及生鲜水产品与生物医药及化妆品材料中的应用。

技术介绍

[0002]随着人民生活水平的提高，消费者对肉类的质量及卫生要求越来越高，冷鲜肉及生鲜水产在市场中占有较大的销售份额。尽管目前贮藏保鲜技术众多，但由细菌、霉菌和酵母菌等微生物造成的食品污染，以及由此引发的一系列食源性疾病仍是一个贯穿食品工业加工、储运、销售等各个环节，尚未得到充分控制的关键问题。
[0003]生鲜肉类常用的保鲜技术有辐照保鲜、气调保鲜、真空包装、防腐剂保鲜、活性包装等。辐照保鲜技术是利用电离辐射与物质相互作用所产生的效应对食品进行加工，以达到延长保质期目的的物理保藏技术属于冷加工处理方法，肉类在辐射杀菌过程中只产生了较少的热效应，最大化保留了其原始风味。但是会有“辐射味”的存在，对社会及环境有可能存在潜在的危害。气调包装技术能够主动调节包装容器内的气体组成成分，并使其在一定的时间内保持相对稳定，起到抑制微生物繁殖和脂肪氧化的作用，从而保证肉品品质并且延长保质期，缺点在于其仅仅是通过改变微环境内气体的成分从而起到抑制微生物的生长繁殖的作用，而无法有效杀死寄生在食品中的细菌微生物。真空包装通过负压方法抽去包装中的空气，降低氧气与肉的接触面积，从而抑制好氧微生物的生长繁殖，同时，兼性厌氧菌和厌氧菌的繁殖使冷鲜肉的pH值降低，同时抑制了其他微生物的生长。真空包装工艺简单、成本较低且储运方便，从而广泛应用于冷鲜肉的保鲜中，缺点在于容易导致产品变形、汁液外漏，不能抑制因厌氧菌的滋生和酶的反应引起的食物腐败变质。
[0004]防腐剂保鲜技术有则有化学保鲜剂、天然保鲜剂、微生物源保鲜剂，随着消费者对健康饮食的日益关注，其中源自香辛料及中药的植物源抗菌保鲜剂和壳聚糖等动物源抑菌防腐剂吸引了越来越多学者的广泛关注。自2015年以来，全球塑料垃圾的产生量持续增加，欧洲、亚洲等地区正在实行越来越严格的“禁塑令"以遏制塑料垃圾的蔓延。以“绿色、环保、可再生、易降解”著称的生物基材料成为目前研究的热点。
[0005]壳聚糖是一种天然的生物聚合物，具有生物相容性好、可降解、无毒、成本低廉、吸附性能好、易于修饰和加工等特性。但是壳聚糖难溶于水，氧气、水气阻隔性能差等缺点，限制了壳聚糖在食品或包装材料上的应用。
[0006]聚乙烯醇是一种理化性能优良的水溶性高分子材料，它具有优良的化学稳定性、成膜性、黏结性、高亲水性、耐油性、气体阻隔性和耐磨性，此外，由于PVA具有生物相容性且无毒，并且具有最小的细胞粘附力和蛋白质吸收性，因此在纺织、食品、建筑、造纸、农业及冶金等行业得到了广泛的应用。
[0007]姜黄素从天然姜科植物中的姜黄提取，天然安全，价格廉价，具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗菌、抑制多种肿瘤细胞的增殖等作用，姜黄素在许多细胞培养和动物研究中均被证明
是无毒、无害的。它在300-500nm范围内有一个相当宽的吸收峰(最大约430nm)。此外，它还具有微摩尔量的强光毒性作用。在食品工业中姜黄素通常被用作香料、防腐剂、调味剂和着色剂，同时它具有良好的光化学性质，是一种极具潜力的高效光动力剂。
[0008]聚乙烯醇(PVA)薄膜与壳聚糖薄膜均具有水溶性、生物降解等特性，是绿色环保材料，但是两者都有抗水性差的缺点，在高湿度条件下，这两种薄膜的力学以及透湿，透氧的性能会受到严重影响。
[0009]为此本专利技术选择以天然高分子聚合物聚乙烯醇为基质复合动物源抑菌材料壳聚糖和植物源光敏抗菌因子姜黄素制备可食性包装薄膜，解决其抗水性差的关键问题，拓展其在食品活性包装中更广泛的应用。同时利用姜黄素的光敏性，通过自然光照射，诱导其释放活性物质，然后迁移到肉制品上而发挥作用，以抑制有害微生物，最大限度保持生鲜类食品原有的品质和商品价值，延长其货架期，该专利技术具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种柠檬酸化壳聚糖改性后复合天然植物提取物姜黄素作为抑菌功能因子的具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜及其制备方法，在冷鲜肉及生鲜水产品、生物医药及化妆品材料等方面的应用。该薄膜既有包装材料的基本功能，而且添加姜黄素有助于薄膜热稳定性的提高，拉伸强度、氧气阻隔性能及抗水性能显著改善，同时作为光敏抗菌剂，又能通过光诱导作用，抑制并杀灭微环境中的有害微生物，保证食品安全，是一种绿色无毒、可降解的新型环保抑菌薄膜，可以满足消费者绿色健康消费的诉求。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]该薄膜是利用柠檬酸与壳聚糖分子链上的氨基进行充分的铵盐化反应，改善壳聚糖的水溶性，并在此基础上对姜黄素进行稳定化分散后与聚乙烯醇溶液共混制备而成。
[0013]一种具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜，包括下述原料：柠檬酸、壳聚糖、姜黄素、甘油、基质。
[0014]所述一种具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜，包括下述重量份的原料：柠檬酸8-10％、壳聚糖4-6％、姜黄素0.005-0.01％、甘油28-32％、基质52-60％；
[0015]优选地，所述基质为：聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素或乙烯-乙烯醇共聚物。
[0016]所述一种具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)按上述重量份称取柠檬酸、甘油加入水中，加热混合搅拌均匀，加入壳聚糖，使柠檬酸与壳聚糖分子链上的氨基进行充分的铵盐化反应，得柠檬酸化壳聚糖水溶液；向柠檬酸化壳聚糖水溶液中加入姜黄素，继续加热搅拌均匀得壳聚糖-姜黄素混合液；柠檬酸可以增加姜黄素在水中的溶解度(姜黄素在水中最大溶解度是11μg/L)；
[0018](2)按上述重量份称取基质加入水中，加热搅拌至其充分溶解得基质水溶液；
[0019](3)将步骤(1)所得混合液与步骤(2)所得基质水溶液，混合、加热搅拌均匀得膜液；
[0020](4)将膜液倒入用于薄膜浇铸的玻璃板中，干燥至玻璃板恒重，揭膜，将所得薄膜真空干燥，促进薄膜中壳聚糖的铵盐化和美拉德反应，得到具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜。
[0021]优选地，骤(1)中，所用水的量为柠檬酸、壳聚糖和甘油总量的15-25 倍，优选地，
所用水的量为柠檬酸、壳聚糖和甘油总量的20倍；
[0022]步骤(1)中，加热的温度为38-42℃，搅拌的速度为700-750r/min，在此条件下搅拌的时间为3.5-4.5h，优选地，加热的温度为40℃，搅拌的速度为 720r/min，在此条件下搅拌的时间为4h。
[0023]步骤(1)中，继续加热的温度为38-42℃，继续加热搅拌的速度为700-750 r/min，在此条件下搅拌的时间为1.5-2.5h，优选地，继续加热的温度为40℃，继续加热搅拌的速度为720r/min，在此条件下搅拌的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜，其特征在于，包括下述原料：柠檬酸、壳聚糖、姜黄素、甘油、基质。2.根据权利要求1所述具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜，其特征在于，包括下述重量百分比的原料：柠檬酸8-10％、壳聚糖4-6％、姜黄素0.005-0.01％、甘油28-32％、基质52-60％；优选地，所述基质为：聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素或乙烯-乙烯醇共聚物。3.权利要求1-2任一项所述具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按上述重量份称取柠檬酸、甘油加入水中，加热混合搅拌均匀，加入壳聚糖，使柠檬酸与壳聚糖分子链上的氨基进行充分的铵盐化反应，得柠檬酸化壳聚糖水溶液；向柠檬酸化壳聚糖水溶液中加入姜黄素，继续加热搅拌均匀得壳聚糖-姜黄素混合液；(2)按上述重量份称取基质加入水中，加热搅拌至其充分溶解得基质水溶液；(3)将步骤(1)所得混合液与步骤(2)所得基质水溶液，混合、加热搅拌均匀得膜液；(4)将膜液倒入用于薄膜浇铸的玻璃板中，干燥至玻璃板恒重，揭膜，将所得薄膜真空干燥，促进薄膜中壳聚糖的铵盐化和美拉德反应，得到具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜。4.根据权利要求3所述具有光敏抑菌功能可降解活性薄膜，其特征在于，步骤(1)中，所用水的量为柠檬酸、壳聚糖和甘油总量的15-25倍，优选地，所用水的量为柠檬酸、壳聚糖和甘油总量的20倍；步骤(1)中，加热的温度为38-42℃，搅拌的速度为700-750r/min，在此条件下搅拌的时间为3.5-4.5h，优选地，加热的温度为40℃，搅拌的速度为720r/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：智秀娟，贾春琪，杜斌，仝其根，
申请(专利权)人：北京农学院，
类型：发明
国别省市：