一种ε-聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种ε

【技术实现步骤摘要】
一种
ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用


[0001]本专利技术属于食品包装材料
，具体涉及一种ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用。

技术介绍

[0002]食品工业的迅速发展使消费者意识到在食品中广泛使用化学防腐剂可能会引起健康问题。因此，人们对食品加工和储存过程中的天然防腐剂和先进的包装方法进行了许多尝试。在食品包装材料中加入天然抗微生物和/或抗氧化物质等活性成分可以控制食品质量的不良变化，是一种很有前途的包装技术。这些活性成分会从包装材料和食品周围的环境中吸收或释放，以保证食品的质量和安全效益。
[0003]近年来，壳聚糖等可食用、可生物降解、抗菌的食品包装材料被用作活性包装的基础材料。壳聚糖的线性结构由D
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氨基葡萄糖和N
‑
乙酰
‑
D
‑
氨基葡萄糖通过β
‑
(1,4)糖苷键形成，过甲壳素的去乙酰化可以得到无毒和生物相容性的壳聚糖。壳聚糖的抗菌机制可以归因于壳聚糖的正电荷与细胞表面带负电荷的大分子相互作用使细胞膜破裂。然而，由于壳聚糖的亲水性，其较低的耐水性和较差的力学性能限制了其在功能膜中的应用。为了克服这些缺陷，在壳聚糖基包装材料中添加其他天然物质如茶多酚、植物提取物和蛋白分离物已成为当前的研究热点。ε
‑
聚赖氨酸(PL)是一种无臭水溶性物质，是一种很有前途的抗菌物质，可以加入壳聚糖基质，以提高食品的货架期。
[0004]ε
>‑
聚赖氨酸(ε
‑
polylysine，PL)是由白色链霉菌产生的天然多肽。聚合物的分子量通常为2000
‑
5000Da，它是由赖氨酸通过ε
‑
氨基和α
‑
羧基聚合得到。由于其优良的热稳定性和抗菌活性，PL将在食品工业中获得良好的应用前景。目前，PL已被批准用于果蔬保鲜，并在苹果、菠菜、白菜、藕等果蔬保鲜方面得到了研究和应用。PL的抗菌机理在于酸性环境下PL分子结构上游离α
‑
氨基的阳离子表面活性。带正电荷的聚合物可以增强细胞膜和微生物壁的渗透性，使细胞内容物渗出，
[0005]近年来，许多研究成功制备了由壳聚糖和PL组成的生物膜，并将其应用于肉类、水果和蔬菜的保鲜。对于肉类和肉制品，由于水分和营养成分含量高，容易受到微生物的污染，导致其品质变差，失去风味和变色。Lin等(2018)证明了壳聚糖和PL复合组成的生物膜对鸡肉具有良好的抗菌和保鲜效果。Alirezalu等(2021)报告了PL
‑
壳聚糖复合膜对牛肉具有良好的防腐效果。然而，在以往的研究中，PL与壳聚糖在生物膜中的结合方式为物理结合。由于PL的水溶性，PL可以溶解在薄膜中，当应用于高含水量的食品，如肉类和肉制品中时，可能会溶解到食品周围环境中，降低膜的抑菌保鲜性能。因此，需要提供一种新型PL改性壳聚糖膜，通过化学方式将PL接枝到壳聚糖上以进一步扩大其应用范围和食品保鲜效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种ε
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聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种ε
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聚赖氨酸改性的壳聚糖膜，该壳聚糖膜的制备方法包括以下步骤：
[0009](1)采用TEMPO/NaClO/KBr氧化体系制备TEMPO氧化壳聚糖TO
–
CH；
[0010](2)采用EDC/NHS介导反应将ε
‑
聚赖氨酸接枝到壳聚糖上制备ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖TO
‑
CH
‑
PL：先活化所述TO
–
CH的羧基得到活化的TO
–
CH悬浮液，再向活化的TO
‑
CH悬浮液中加入ε
‑
聚赖氨酸进行接枝反应，反应结束后洗涤并收集ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖TO
‑
CH
‑
PL冻干粉末；
[0011](3)制备TO
‑
CH
‑
PL薄膜：将所述的TO
‑
CH
‑
PL粉末溶解于乙酸溶液中后，再加入甘油并搅拌均匀制成TO
‑
CH
‑
PL溶液，将TO
‑
CH
‑
PL溶液成膜并中和干燥得到ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜。
[0012]作为一种优选技术方案，步骤(1)中采用TEMPO/NaClO/KBr氧化体系制备TEMPO氧化壳聚糖TO
–
CH的过程为：先将KBr和TEMPO均匀溶解于去离子水中制成溶解溶液，再将干燥的壳聚糖与所述的溶解溶液混合均匀制成悬浮液，将pH调整在10.5～11范围内得到混合液，将所述的混合液在室温下搅拌反应得到TEMPO氧化壳聚糖(TO
‑
CH)。
[0013]进一步优选的，上述的混合液中各成分的浓度含量为：KBr为0.25～0.35g/100mL，TEMPO为0.05～0.06g/100mL，壳聚糖为1.9～2.1g/100mL。更进一步优选为：KBr为0.3g/100mL，TEMPO为0.06g/100mL，壳聚糖为2g/100mL。
[0014]进一步优选的，将所述的混合液在室温下搅拌反应6～6.5h后，加入乙醇停止反应得到TEMPO氧化壳聚糖TO
‑
CH，将得到的TEMPO氧化壳聚糖TO
‑
CH用纯水离心洗涤后制成冻干粉。
[0015]进一步优选的，调整pH时，先滴加10％
‑
14％的NaClO溶液于悬浮液中，再采用0.5MHCl将pH调整在10.5～11范围内。
[0016]作为一种优选技术方案，步骤(2)中活化所述TO
–
CH的羧基的过程为：将TO
–
CH冻干粉在去离子水中均匀搅拌，再加入EDC和NHS，在24～25℃下反应10～15min活化TO
‑
CH的羧基得到悬浊液，然后将所述的悬浊液离心除去未反应的EDC和NHS得到活化的TO
‑
CH悬浮液；
[0017]所述TO
–
CH冻干粉、EDC和NHS的质量比为：(4.9～5.1)：(1.7～1.74)：(1.03～1.05)；
[0018]所述的TO
–
CH在活化的TO
‑
CH悬浮液中的浓度为：0.82～0.85％(w/v，g/100ml)。
[0019]进一步优选的，步骤(2)中所述的TO
–
CH与ε
‑
聚赖氨酸的质量比为：(4.9
‑
5.1):(4.5～5.0)；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜，其特征在于，该壳聚糖膜的制备方法包括以下步骤：(1)采用TEMPO/NaClO/KBr氧化体系制备TEMPO氧化壳聚糖TO
–
CH；(2)采用EDC/NHS介导反应将ε
‑
聚赖氨酸接枝到壳聚糖上制备ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖TO
‑
CH
‑
PL：先活化所述TO
–
CH的羧基得到活化的TO
–
CH悬浮液，再向活化的TO
‑
CH悬浮液中加入ε
‑
聚赖氨酸进行接枝反应，反应结束后洗涤并收集ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖TO
‑
CH
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PL冻干粉末；(3)制备TO
‑
CH
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PL薄膜：将所述的TO
‑
CH
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PL粉末溶解于乙酸溶液中后，再加入甘油并搅拌均匀制成TO
‑
CH
‑
PL溶液，将TO
‑
CH
‑
PL溶液成膜并中和干燥得到ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜。2.根据权利要求1所述的ε
‑
聚赖氨酸改性的壳聚糖膜，其特征在于，步骤(1)中采用TEMPO/NaClO/KBr氧化体系制备TEMPO氧化壳聚糖TO
–
CH的过程为：先将KBr和TEMPO均匀溶解于去离子水中制成溶解溶液，再将干燥的壳聚糖与所述的溶解溶液混合均匀制成悬浮液，将pH调整在10.5～11范围内得到混合液，将所述的混合液在室温下搅拌反应得到TEMPO氧化壳聚糖(TO
‑
CH)。3.根据权利要求2所述的ε
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聚赖氨酸改性的壳聚糖膜，其特征在于，所述的混合液中各成分的浓度含量为：KBr为0.25～0.35g/100mL，TEMPO为0.05～0.06g/100mL，壳聚糖为1.9～2.1g/100mL。4.根据权利要求2所述的ε
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聚赖氨酸改性的壳聚糖膜，其特征在于，将所述的混合液在室温下搅拌反应6～6.5h后，加入乙醇停止反应得到TEMPO氧化壳聚糖TO
‑
CH，将得到的TEMPO...

【专利技术属性】
技术研发人员：康大成，倪来学，姚现琦，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：