背景技術:
1、隨著食品保鮮需求的不斷增加,傳統的食品保鮮方法多依賴于化學防腐劑和人工添加劑。雖然這些方法能夠延長食品保質期,但可能對人體健康和環境造成潛在危害。因此,天然保鮮材料的研究日益受到關注。植物精油作為一種天然抗菌、抗氧化成分,在食品保鮮中展現出良好的應用前景。然而,植物精油的高揮發性和快速釋放特性限制了其廣泛應用。
2、現有技術中,發明專利cn115246945a提供了一種殼聚糖/淀粉/復合氨基酸鋅可食性膜的制備方法,用于草莓及其他果蔬的保鮮。該膜通過將殼聚糖溶液與玉米淀粉溶液共混,并加入復合氨基酸鋅作為第三組分,制備出具有抗菌和抗氧化活性的可食性膜。然而,復合氨基酸鋅的抗菌譜較窄,對某些特定微生物的抑制效果有限。發明專利cn118240285a提供了一種氧化玉米淀粉/聚乙烯亞胺/羧甲基殼聚糖復合膜材料,通過高碘酸鈉氧化玉米淀粉,利用氧化玉米淀粉的醛基與聚乙烯亞胺的氨基進行化學交聯,再通過京尼平(京尼平(genipin)是梔子苷經b-葡萄糖苷酶水解后的產物,是一種優良的天然生物交聯劑,可以與蛋白質、膠原、明膠和殼聚糖等交聯制作生物材料)與羧甲基殼聚糖的氨基交聯,制備出具有良好拉伸性能和可生物降解性的復合膜材料。但該膜的抗菌性、抗氧化性和緩釋速率沒有報道,因而保鮮效果可想一般。發明專利cn106883465a提供了一種殼聚糖復合保鮮膜的制備方法,通過將殼聚糖與改性納米碳晶復合,制備出具有優異機械性能、抗菌性能和阻隔性能的保鮮膜,但緩釋性并不好。
3、為解決上述保鮮膜抗菌性、抗氧化性和緩釋速率等方面存在的問題,本發明提出將植物精油負載于具有緩釋性能的載體上,以控制抗菌抗氧化劑釋放速率。采用多孔玉米淀粉,因其天然、可降解、無毒等特性,成為一種理想的緩釋載體材料。采用殼聚糖作為一種生物可降解的天然高分子材料,具有良好的生物相容性和抗菌性能,可被用于食品包裝材料。將玉米淀粉與殼聚糖交聯,不僅能改善膜的力學性能,還能增強其抗菌和抗氧化功能和緩釋性能,達到多功能保鮮的目的。
技術實現思路
1、本發明的首要目的是克服現有殼聚糖/玉米淀粉膜抗菌抗氧化能力不足的缺陷,同時提高膜的力學性能和緩釋性能,為食品保鮮提供一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜及制備方法。
2、本發明首先采用殼聚糖和玉米淀粉作為主要原料,分別制備了殼聚糖的乙酸水溶液和糊化玉米淀粉液,將兩溶液均勻混合,再加入交聯劑,在一定溫度下交聯反應,得到了殼聚糖/玉米淀粉交聯液,再將抗菌抗氧化劑吸附于多孔玉米淀粉緩釋載體中;接著將其均勻分散于殼聚糖/淀粉交聯液中,再加入增塑劑,制得成膜液;最后依次采用抽真空脫泡和干燥成膜的方法,得到了殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,從而提高其力學性能、緩釋性能和抗菌抗氧化性能,顯著提高了該多功能復合膜的保鮮效果。
3、一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,包括以下組分(按重量份計):
4、玉米淀粉:10~20份;
5、殼聚糖:4~8份;
6、多孔玉米淀粉:2~3份;
7、交聯劑:10~12份;
8、增塑劑:6~8份;
9、抗菌抗氧化劑:0.3~0.4份。
10、優選地,所述殼聚糖的脫乙酰度大于97%。
11、優選地,所述交聯劑為檸檬酸或蘋果酸至少一種。
12、優選地,所述抗菌抗氧化劑為植物精油百里香酚或茶多酚中的至少一種。
13、優選地,所述增塑劑為甘油、1,3-丁二醇或其組合。
14、優選地,所述多孔玉米淀粉顆粒大小1~10μm,比表面積為2~5m2/g,孔容積為0.8~1.5cm3/g。
15、優選地,上述的多功能復合保鮮膜的制備方法,包括以下步驟:
16、(1)將殼聚糖溶于質量分數為1wt%的乙酸水溶液中,超聲處理脫泡10~20min,得到澄清透明的殼聚糖乙酸水溶液。
17、(2)將玉米淀粉按玉米淀粉與水的質量比1:10~20分散于水中,在80-90℃下糊化1~2h,得到糊化玉米淀粉液。
18、(3)將多孔玉米淀粉分散于體積比為1:3的乙醇-水體系中,再加入抗菌抗氧化劑植物精油,在室溫下攪拌,吸附3~5h,使得植物精油活性成分充分負載于多孔玉米淀粉中,抽濾并干燥,得到吸附了植物精油的多孔玉米淀粉顆粒。
19、(4)將步驟(1)得到的溶解了殼聚糖的乙酸水溶液和步驟(2)得到的糊化玉米淀粉液均勻混合,再加入交聯劑,攪拌升溫至50~60℃,交聯反應30~60min,再冷卻至室溫,得到了殼聚糖/玉米淀粉交聯液。
20、(5)將步驟(3)得到的吸附了植物精油的多孔玉米淀粉顆粒加入到步驟(4)得到的殼聚糖/玉米淀粉交聯液中,再加入增塑劑,控制攪拌速率在150~400rpm,攪拌時間10~15min,得到了成膜液。
21、(6)將步驟(5)所得的成膜液在長方形鋼化玻璃托盤中流延成膜后,先于常溫真空烘箱中抽真空2~3h,脫去氣泡,得到真空脫泡膜。
22、(7)將裝有真空脫泡膜的托盤放于40~50℃鼓風烘箱中干燥成膜12~15h,用鑷子輕輕撕下保鮮膜,得到殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜。
23、本發明的優點如下:
24、(1)天然環保:采用玉米淀粉和殼聚糖作為主要原料,均為天然可降解材料,無毒無害,符合綠色環保理念。
25、(2)緩釋性能優異:通過多孔玉米淀粉負載植物精油,有效控制精油的釋放速率,延長抗菌抗氧化作用時間。
26、(3)抗菌抗氧化性能強:殼聚糖與玉米淀粉交聯后,協同植物精油,顯著提升膜的抗菌和抗氧化能力。
27、(4)力學性能增強:殼聚糖與玉米淀粉交聯后,拉伸強度增加。
28、(5)制備工藝簡單:制備方法操作簡便,原料易得,適合規模化生產。
29、下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細描述。以下實施例中,殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜的各項指標測試方法都是行業內保鮮膜性能測試常用的方法,分別如下:
30、(1)力學性能:參考gb/t?1040標準,測試膜的拉伸強度和斷裂伸長率。
31、(2)抗菌性:采用涂布法檢測本專利申請所述保鮮膜抗菌能力進行檢測。
32、(3)抗氧化活性:通過dpph自由基清除試驗測定膜的抗氧化活性。
33、(4)緩釋性能:將3g膜在常溫下浸泡在250ml的95%的乙醇溶液中,在不同時間間隔取1ml溶液采用紫外光分光光度法來測試其中的百里香酚或茶多酚的量。確定膜釋放百里香酚或茶多酚達到平衡時即溶液中百里香酚或茶多酚的量不發生變化時的時間和釋放率。
1.一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,包括以下組分(按重量份計):
2.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述殼聚糖的脫乙酰度大于97%。
3.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述交聯劑為檸檬酸或蘋果酸至少一種。
4.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述抗菌抗氧化劑為植物精油百里香酚或茶多酚中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述增塑劑為甘油、1,3-丁二醇或其組合。
6.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述多孔玉米淀粉顆粒大小1~10μm,比表面積為2~5m2/g,孔容積為0.8~1.5cm3/g。
7.根據權權利要求1所述的一種殼聚糖/玉米淀粉緩釋抗菌抗氧化多功能復合保鮮膜,其特征在于,所述的該保鮮膜的制備方法,包括以下步驟: