溶菌酶-壳聚糖膜制造技术

本公开一方面涉及一种复合膜，其包含结合在壳聚糖聚合物基质内的溶菌酶。另一方面，公开了一种膜，其包含壳聚糖和以壳聚糖重量计大约１０到大约２００重量％的溶菌酶。还公开了制造该膜的方法，包括将壳聚糖和溶菌酶溶解或分散在水性介质中，产生成膜溶液或分散液；将成膜溶液或分散液施加于基体表面；和使成膜溶液或分散液转变成膜。在特别有用的应用中，该膜是用于食品的抗微生物保护剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开是特别适用于保护食品的抗微生物膜。
技术介绍
在固体或半固体食品中，微生物生长主要发生在表面上。热处理 和化学防腐剂是最广泛使用的保持微生物安全性和食物质量的方法。 抗微生物性加强的包装膜通过抗微生物物质从载体膜结构向食物表面 的受控释放，来确保食物表面的微生物安全性。此外，消费者对合成 的化学性食物防腐剂的顾虑也导致对替代的更"有益于消费者"的可 食用保护膜的关注日益增加。溶菌酶是在许多自然体系中发现的裂解酶，已得到了充分研究。 它是小而稳定的酶，具有已研究清楚的维度结构和序列。溶菌酶在食 物防腐中具有潜在的用途，因为它在范围很广的pH和温度条件下都具有稳定性。但是，它对革兰氏阴性菌的抗微生物效用有限，限制了它 在食品工业中的应用。壳聚糖是己知的也表现出抗微生物活性的成膜 生物聚合物。对于具有增强的抗微生物活性且机械性能没有明显降低的膜，存在着持续的需求。 概述本公开的一个方面涉及一种复合膜，其包括结合在壳聚糖聚合物 基质内的溶菌酶。在另一个方面，公开了一种膜，其包含壳聚糖，以 及以壳聚糖的重量计大约10到大约200重量百分比的溶菌酶。还公开了制造膜的方法，包括在产生成膜溶液或分散液的水性介 质中溶解或分散壳聚糖和溶菌酶；将成膜溶液或分散液施加到基体表 面；并将成膜溶液或分散液转变为膜。在特别有用的应用中，该膜是食品的抗微生物保护剂。附图说明图1是描绘溶菌酶从溶菌酶-壳聚糖复合膜基质向0.15 M磷酸盐缓 冲液的释放模式作为时间函数的图。N=6; L0-0。/。溶菌酶(w/w壳聚 糖)；L20 = 20%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚 糖)；L100 = 100%溶菌酶(w/w壳聚糖)。膜厚度为72.6 ±8.2 pm。图2A和2B是描绘溶菌酶-壳聚糖复合膜对抗BHI肉汤中的大肠 杆菌(E. coli) (2A)和MRS肉汤中的粪链球菌(S. faecalis) (2B)效果 的图。N-6;对照=没有膜；L0 = 0%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L20 = 20% 溶菌酶(w/w壳聚糖)；1^60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚糖)；LIOO-100% 溶菌酶(w/w壳聚糖)。图3A-3D是在1,000X放大倍数下观察到的溶菌酶-壳聚糖复合膜 表面的扫描电镜照片;L0(3A)， L20(3B)， L60 (3C)， L100 (3D)。 L0 = 0%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L20 = 20%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L100 = 100%溶菌酶(w/w壳聚糖)。图4A-4D是在1,000X放大倍数下观察到的溶菌酶-壳聚糖复合膜 横截面的扫描电镜照片；L0 (4A)， L20 (4B)， L60 (4C)， L100 (4D)。 L0 = 0%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L20 = 20%溶菌酶(w/w壳聚糖)；6L60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚糖)；L100 = 100%溶菌酶(w/w壳聚 糖)。图5是描绘壳聚糖和壳聚糖-溶菌酶(CL)复合独立膜在10°C保存 期间对抗马苏里拉奶酪上的单核细胞增生李斯特菌(L. monocytogenes)效果的图(对照未应用CL膜；L0 = 0%溶菌酶(W/W壳聚糖)膜；L60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚糖)膜)。图6是描绘壳聚糖和CL复合层合体在10°C保存期间对抗马苏里 拉奶酪上的单核细胞增生李斯特菌效果的图(对照未应用CL膜；L0 =0%溶菌酶(w/w壳聚糖)膜；L60 = 60%溶菌酶(w/w壳聚糖)膜)。具体说明为了容易理解，下面对本文使用的下列术语加以详细描述"环境室内条件"是指大约10°C到大约40°C的室温，通常为大 约20。C到大约25。C，压力约为l个大气压，以及含有一定量水分的气 氛。"类似物"是化学结构与母体化合物不同的分子，例如同系物(化 学结构中的增量不同，例如烷基链的长度不同)、分子片段、 一个或 多个官能团不同的结构、或离子化的变化。"抗微生物有效量"是抗微生物组分或组分的混合物与缺乏该抗 微生物组分的对照样品相比，足以抑制至少一种微生物在样品中的生 长到达统计学显著性程度的量，优选抑制至少大约25%、更优选至少 大约50%和最优选完全抑制微生物的生长。"壳聚糖"(也称为聚-(1—4)-卩-D-葡糖胺)包括下面更详细描述 的脱乙酰几丁质(几丁质也称为p-(l-4)-聚-N-乙酰基-D-葡糖胺)及其盐在。贝壳类和甲壳类的壳是几丁质的通常来源，而壳聚糖从几丁质 衍生。"膜"包括涂层，并且膜在其施加或在其上形成的食品表面上可 以是不连续的或基本连续的。例如，"膜"包括可以包裹在食品上的 独立膜以及通过喷雾、浸渍、滴落或类似的技术在食品上形成的涂层。"抑制"意指本文公开的膜将在一定时间段内减慢或终止某些微 生物的生长或增殖。"溶菌酶"是指一类酶家族，其催化细菌细胞壁某些粘多糖的水解，特别是N-乙酰基胞壁酸与N-乙酰基葡糖胺之间的p (l-4)糖苷键，并导致细菌溶解。可以在本文中使用的溶菌酶包括以下详述的天然存 在的溶菌酶，合成的溶菌酶以及重组的溶菌酶。"微生物"用于指显微生物体或物质，包括真菌和细菌生物体， 其能够感染人类或动物和/或导致食物腐败或其它有害的食物分解或变 质。术语"抗微生物"因此用在这里指杀死或者抑制真菌和/或细菌有 机体的物质或药剂。以上提供的术语说明只为了帮助读者，不应解释为具有小于本领 域普通技术人员所理解的范围或者作为对所附权利要求范围的限制。单数术语包括复数指示物，除非文中明确地另有指示。同样，单 词"或"旨在包括"和"，除非文中明确地另有指示。单词"包含" 指的是"包括"。除非另有指示，化学命名组分的描述是指添加到说 明书中指明的任何组合中时的组分，但是不必排除混合物的组分一旦 混合后之间的化学相互作用。本文中公开的膜包括至少一种壳聚糖和至少一种溶菌酶，二者都 是可大量获得的可再生材料。已经发现，基于壳聚糖的膜基质能够有 效携带高浓度溶菌酶，产生溶菌酶-壳聚糖复合膜。溶菌酶能够以受控 的方式从聚合壳聚糖膜基质释放，并保持其对细菌细胞壁基体的溶解8活性。例如抗微生物组分溶菌酶(和在某些情况下的壳聚糖)能够从 膜释放并迁移到食品结构中。这样的复合膜与单用壳聚糖或单用溶菌 酶相比，对于革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有增强的协同抗微生物 活性，同时不降低膜的防潮性质。在膜的某些实施例中，所有组分对 于人类或动物的安全食用来说，都是可食的，并且可以从可再生来源 获得。此外，该膜是可生物降解的。溶菌酶基本均匀地分布在壳聚糖分子形成的整个聚合网络中。溶 菌酶可以分布在壳聚糖网络内的微粒形式存在，其中溶菌酶分子与壳 聚糖分子形成氢键和/或范德华相互作用。壳聚糖是丰富的、可再生的和无毒的聚合物，其与许多其他物质 生物相容。膜可以采用任何形式或级别(例如，食品级或医用级)的壳聚糖来制造。例如，壳聚糖的粘均分子量可以从大约20到大约2,000 kDa，脱乙酰作用的程度可以从大约70到大约90%。根据生产膜的一 个示例性方法，壳聚糖成分(或不同壳聚糖的混合物)起初溶解于水 性酸溶液中，引起壳聚糖盐的形成。在膜中存在的形成的壳聚糖盐例 子包括壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
多层层合体膜结构，包括至少一层复合膜和至少一层另一种类型的膜，所述复合膜包含结合在壳聚糖聚合物基质内的溶菌酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳云，朴首一，马克A达埃舍尔，
申请(专利权)人：俄勒冈州，由高等教育州委员会代表俄勒冈州立大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]