本發明涉及包裝材料技術領域，尤其涉及一種可降解抗菌保鮮膜及其制備方法。
背景技術：
殼聚糖（CS）是幾丁質脫去乙酰基的衍生物，由于具有生物可降解性、生物相容性及抗菌性被認為是有巨大潛力的包裝材料。淀粉被認為是包裝材料中非常有吸引力的生物大分子，尤其是直連淀粉在提高膜的機械強度方面具有獨特的優勢，同樣淀粉也具有生物可降解性和生物相容性。
目前，殼聚糖和淀粉在包裝材料行業已有應用，但是現有的采用殼聚糖和淀粉制備的保鮮膜抗菌性能明顯不足。
因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現要素：
鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可降解抗菌保鮮膜及其制備方法，從而解決現有的保鮮膜的抗菌性能不足的問題。
本發明的技術方案如下：
一種可降解抗菌保鮮膜的制備方法，包括步驟：
A、制備0.5%-4%的殼聚糖的醋酸溶液和0.1%-2%的淀粉水溶液；取殼聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混勻后，加入甘油，得到膜溶液；然后將膜溶液倒入模板中，30-60℃干燥24-48h后撕膜，再在50-60%濕度下，25-30℃保持12-48h，之后，浸泡、沖洗、干燥，得到保鮮膜；
B、在室溫下稱取1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺溶解在磷酸緩沖液中，攪拌后得到混合液；將混合液加入裝有步驟A得到的保鮮膜的器皿中，再加入抗菌肽，然后將器皿封口，用擺床在室溫下震蕩，得到復合保鮮膜；將復合保鮮膜清洗后，25-37℃干燥24-48h，撕膜，再在50-60%濕度下放置1-3h，得到可降解抗菌保鮮膜。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟A中，所述膜溶液中殼聚糖的質量為0.2-1.6g。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟A中，按質量計，所述膜溶液中，殼聚糖：淀粉= 1- 16 : 1。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟A中，甘油的加入量為所述膜溶液總體積的0.2-25%。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟B中，稱取15-60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和10-50 mg N-羥基琥珀酰亞胺溶解在100 ml磷酸緩沖液中，攪拌15-30min后得到混合液。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟B中，所述膜溶液中加入0.5-100 mg抗菌肽。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟B中，所述抗菌肽包括鱟素。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟B中，用擺床在室溫下震蕩2-24h，得到復合保鮮膜。
所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其中，所述步驟B中，將復合保鮮膜用磷酸緩沖液和去離子水分別清洗數次后，25-37℃干燥24-48h，撕膜。
一種可降解抗菌保鮮膜，所述可降解抗菌保鮮膜采用以上所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法制備而成。
有益效果：本發明通過將殼聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定體積的甘油，干燥成膜，然后通過交聯劑將抗菌肽分子的羧基與膜上殼聚糖分子的氨基進行共價交聯，得到可降解抗菌保鮮膜。采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜，具有很強的抗菌能力及良好的機械性能，可廣泛用于食品保鮮、食品包裝及餐具包裝等領域。
具體實施方式
本發明提供一種可降解抗菌保鮮膜及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
本發明提供一種可降解抗菌保鮮膜的制備方法，其包括步驟：
S100、制備0.5%-4%的殼聚糖的醋酸溶液和0.1%-2%的淀粉水溶液；取殼聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混勻后，加入甘油，得到膜溶液；然后將膜溶液倒入模板中，30-60℃干燥24-48h后撕膜，再在50-60%濕度下，25-30℃保持12-48h，之后，浸泡、沖洗、干燥，得到保鮮膜；
S200、在室溫下稱取1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽（EDC-HCl）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）溶解在磷酸緩沖液（PBS）中，攪拌后得到混合液；將混合液加入裝有步驟S100得到的保鮮膜的器皿中，再加入抗菌肽，然后將器皿封口，用擺床在室溫下震蕩，得到復合保鮮膜；將復合保鮮膜清洗后，25-37℃干燥24-48h，撕膜，再在50-60%濕度下放置1-3h，得到可降解抗菌保鮮膜。
本發明實施例中，所述步驟S100也即是配制膜溶液及得到保鮮膜的過程，而所述步驟S200也即是進行膜的抗菌肽接枝。
優選地，所述步驟S100中，制備0.5%-4%的殼聚糖的醋酸溶液的方法為：稱取殼聚糖加入到1-2%醋酸溶液中，攪拌12-24h，完全溶解后用紗布過濾，得到0.5%-4%的殼聚糖的醋酸溶液。例如，稱取4 g CS 到200 ml 2%醋酸溶液中，攪拌12h，完全溶解后用紗布過濾，制備得到2%CS溶液。
優選地，所述步驟S100中，制備0.1%-2%的淀粉水溶液（淀粉溶液）的方法為：稱取淀粉加入到去離子水中，加熱至80-100℃，攪拌10-30min，得到0.1%-2%的淀粉水溶液。例如，稱取0.5g 淀粉到100 ml蒸餾水中，加熱至90 ℃，保持20分鐘，并不斷攪拌，制備得到0.5% 淀粉溶液。
優選地，所述步驟S100中，所述模板包括丙烯酸盤、玻璃盤等。本發明所述步驟S100中，以培養皿為例，可以在9cm培養皿倒入20ml膜溶液，得到厚約0.02mm的膜，倒入膜溶液的量與膜的厚度相關，倒入膜溶液時，大概倒到培養皿將滿為止。
優選地，所述步驟S100中，所述膜溶液中殼聚糖的質量為0.2-1.6g。
優選地，所述步驟S100中，按質量計，所述膜溶液中，殼聚糖：淀粉= 1- 16 : 1。
優選地，所述步驟S100中，甘油的加入量為所述膜溶液總體積的0.2-25%。
優選地，所述步驟S100中，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5-1h，再用去離子水多次沖洗后，用去離子水浸泡12-48h，干燥，得到保鮮膜。
優選地，所述步驟S200中，稱取15-60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和10-50 mg N-羥基琥珀酰亞胺溶解在100 ml磷酸緩沖液中，攪拌15-30min后得到混合液。其中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺為交聯劑，用于將抗菌肽分子的羧基與膜上殼聚糖分子的氨基進行共價交聯。
優選地，所述步驟S200中，將混合液加入裝有步驟S100得到的保鮮膜的器皿中，其中膜的總面積為200 cm2以內。
優選地，所述步驟S200中，所述膜溶液中加入0.5-100 mg抗菌肽。本發明所述抗菌肽包括鱟素在內的陽離子抗菌肽，其中，優選為鱟素。本發明所述鱟素是一種陽離子抗菌肽，由17個氨基酸組成，其中含有6個堿性氨基酸以及4個形成二硫鍵的半胱氨酸。2個二硫鍵是維持鱟素β-折疊剛性結構及抗菌活性至關重要的因素，6個堿性氨基酸使抗菌肽表面帶正電，帶正電的鱟素更加容易與帶負電的細胞膜結合，從而執行抑殺功。鱟素作為抗菌肽具高效快速的抗菌活性、抗菌譜較廣、良好的穩定性及環境相容性等特點，在畜牧、食品、醫藥及環保等領域極具研發價值及應用前景。
優選地，所述步驟S200中，用擺床在室溫下震蕩2-24h，保證膜的兩面跟溶液充分接觸，得到復合保鮮膜。
優選地，所述步驟S200中，將復合保鮮膜用磷酸緩沖液和去離子水分別清洗數次后，25-37℃干燥24-48h，撕膜。
本發明實施例還提供了一種可降解抗菌保鮮膜，其采用以上所述的可降解抗菌保鮮膜的制備方法制備而成。
進一步的，如表1所示，表1是采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜的元素分析表。
表1 可降解抗菌保鮮膜的元素分析表
注：表1中“a”表示T測驗P<0.05， “b” 表示T測驗P<0.01
從表1中可以看出：結果顯示保鮮膜偶聯鱟素以后，氮含量和C/N比均顯著上升。保鮮膜偶聯鱟素以后，硫元素含量顯著上升。這些證據說明在復合膜的表面已經存在鱟素小肽分子。
進一步的，以下對采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜進行膜抑菌實驗，按照以下步驟進行：
1、用接種針或接種環挑取病原菌菌種于液體培養基中，在37℃，120-200轉/分鐘條件下震蕩培養約20h，至OD600（溶液在600nm波長處的吸光值）約為0.5-0.6。
2、將制備的可降解抗菌保鮮膜切成0.5-3.0cm直徑的圓片，并在無菌條件下，用無菌術清洗5-8次，并將4-5片膜圓片平鋪在制備好的LB培養基上。
3、取步驟1培養的菌液用培養基稀釋100倍，然后在每片步驟2制備的膜圓片上接入10μl稀釋后的菌液，涂勻，37℃培養過夜。用未接鱟素的膜作為對照。
進一步的，如表2所示，表2是采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜對不同細菌的抗菌活性。
表2 可降解抗菌保鮮膜對不同細菌的抗菌活性
注：表2中“-”代表無抗菌活性，“+”代表強抗菌活性，“+”越多代表抗菌活性越強，5個“+”為最大抗菌活性
從表2中可以看出：可降解抗菌保鮮膜結合鱟素后，均對上述五種微生物具有顯著的強抗菌活性，因此本發明制備的可降解抗菌保鮮膜相比現有的保鮮膜對病原菌具有強抑殺作用。
現有技術中未出現過結合抗菌性能更好的鱟素研制抗菌復合保鮮膜的相關研究，本發明所述可降解抗菌保鮮膜的制備方法，通過將殼聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定體積的甘油，干燥成膜，然后通過交聯劑將抗菌肽分子的羧基與膜上殼聚糖分子的氨基進行共價交聯，得到可降解抗菌保鮮膜。采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜，具有很強的抗菌能力及良好的機械性能，可廣泛用于食品保鮮、食品包裝及餐具包裝等領域。
下面以具體實施例對本發明做詳細說明：
實施例1：
（1）、制備2%的殼聚糖的醋酸溶液和0.5%的淀粉水溶液；取殼聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混勻后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中殼聚糖的質量為0.8g，按質量計，殼聚糖：淀粉= 4 : 1；甘油的加入量為所述膜溶液總體積的10%；然后將膜溶液倒入玻璃盤中，50℃干燥40h后撕膜，再在50%濕度下，27℃保持48h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5h，再用去離子水多次沖洗后，用去離子水浸泡24h，干燥，得到保鮮膜；
（2）、稱取30 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和20 mg N-羥基琥珀酰亞胺溶解在100 ml磷酸緩沖液中，攪拌20min后得到混合液；將混合液加入裝有步驟1得到的保鮮膜的器皿中，再加入5 mg抗菌肽，然后將器皿封口，用擺床在室溫下震蕩24h，得到復合保鮮膜；將復合保鮮膜用磷酸緩沖液和去離子水分別清洗數次后，37℃干燥24h，撕膜，再在50%濕度下放置2h，得到可降解抗菌保鮮膜。
實施例2：
（1）、制備0.5%的殼聚糖的醋酸溶液和2%的淀粉水溶液；取殼聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混勻后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中殼聚糖的質量為0.2g，按質量計，殼聚糖：淀粉= 1 : 1；甘油的加入量為所述膜溶液總體積的0.2%；然后將膜溶液倒入玻璃盤中，30℃干燥24h后撕膜，再在50%濕度下，25℃保持12h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5h，再用去離子水多次沖洗后，用去離子水浸泡12h，干燥，得到保鮮膜；
（2）、稱取15mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和10 mg N-羥基琥珀酰亞胺溶解在100 ml磷酸緩沖液中，攪拌15min后得到混合液；將混合液加入裝有步驟1得到的保鮮膜的器皿中，再加入0.5 mg抗菌肽，然后將器皿封口，用擺床在室溫下震蕩2h，得到復合保鮮膜；將復合保鮮膜用磷酸緩沖液和去離子水分別清洗數次后，25℃干燥24h，撕膜，再在50%濕度下放置1h，得到可降解抗菌保鮮膜。
實施例3：
（1）、制備4%的殼聚糖的醋酸溶液和0.1%的淀粉水溶液；取殼聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混勻后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中殼聚糖的質量為1.6g，按質量計，殼聚糖：淀粉= 16 : 1；甘油的加入量為所述膜溶液總體積的25%；然后將膜溶液倒入玻璃盤中，60℃干燥48h后撕膜，再在60%濕度下， 30℃保持48h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡1h，再用去離子水多次沖洗后，用去離子水浸泡48h，干燥，得到保鮮膜；
（2）、稱取60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和50 mg N-羥基琥珀酰亞胺溶解在100 ml磷酸緩沖液中，攪拌30min后得到混合液；將混合液加入裝有步驟1得到的保鮮膜的器皿中，再加入100 mg抗菌肽，然后將器皿封口，用擺床在室溫下震蕩24h，得到復合保鮮膜；將復合保鮮膜用磷酸緩沖液和去離子水分別清洗數次后，37℃干燥48h，撕膜，再在60%濕度下放置3h，得到可降解抗菌保鮮膜。
綜上所述，本發明所述可降解抗菌保鮮膜的制備方法，通過將殼聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定體積的甘油，干燥成膜，然后通過交聯劑將抗菌肽分子的羧基與膜上殼聚糖分子的氨基進行共價交聯，得到可降解抗菌保鮮膜。采用本發明所述制備方法制備的可降解抗菌保鮮膜，具有很強的抗菌能力及良好的機械性能，可廣泛用于食品保鮮、食品包裝及餐具包裝等領域。
應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。