本發(fā)明屬于食品保鮮，具體涉及一種殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物及其制備方法和應用。

背景技術：

1、易腐水果的安全性和有效保鮮是目前全球關注的問題。一方面，易腐水果的保質期非常有限，容易造成養(yǎng)分的快速流失。另一方面，不恰當?shù)厥秤米冑|的水果會因微生物污染而導致嚴重的健康問題，還可能導致巨大的經(jīng)濟損失。例如，金黃色葡萄球菌是一種常見的食源性致病微生物，常附著在食物表面，導致食物中毒。因此，實施適當?shù)谋４婕夹g對于最大限度地減少資源浪費和確保易腐食品供應鏈中的食品安全至關重要。目前，塑料保鮮材料因其成本效益、成熟的制造工藝、便攜性和耐用性在食品保藏中占據(jù)主導地位。然而，隨著人們對食品安全和環(huán)境可持續(xù)性的日益重視，開發(fā)和采用生物可降解的環(huán)保材料越來越受歡迎。

2、生物聚合物，特別是多糖，已被廣泛研究用于開發(fā)生物可降解膜作為常規(guī)塑料包裝的替代品。殼聚糖(cs)是一種由β-(1-4)-糖苷鍵連接的天然碳水化合物共聚物，來源于昆蟲、植物和貝殼等廣泛的天然來源。由于cs具有生物可降解性、生物相容性、抗菌活性和良好的成膜能力等優(yōu)點，可加工成膜、纖維、海綿、凝膠和納米粒子等多種形式，受到越來越多的關注。例如，cs薄膜已被有效地用作包裝材料，為各種食品提供了優(yōu)越的保護，包括豬肉、草莓、葡萄和獼猴桃。然而，僅由單一多糖組成的cs膜往往表現(xiàn)出欠佳的機械性能和有限的生物活性。因此，許多研究逐漸集中于將兩種或多種成分結合起來以增強薄膜的不同性質。聚乙烯醇(pva)是一種水溶性、無毒、高效的聚合物，已被廣泛用作食品包裝薄膜的基質。將pva與cs結合制備復合薄膜，可以極大地彌補cs基薄膜的力學性能和光透射性能。

3、在薄膜中加入活性成分可以有效地解決與保存易腐食品相關的挑戰(zhàn)。啤酒花是一種多年生植物，屬于葎草屬，在釀造工業(yè)中被廣泛重視。從啤酒花提取物中分離得到的有效成分β-酸具有顯著的抗菌和抗氧化活性。我們之前的研究表明，將β-酸作為活性成分摻入cs膜中，可以顯著改善cs膜的物理性能和生物活性。然而，β-酸的水溶性差限制了它們的持續(xù)功效。環(huán)糊精(cyclodextrins,cds)是由淀粉酶解產(chǎn)生的環(huán)狀低聚糖，具有外部親水性和內部疏水性。盡管由各種材料制備的復合薄膜的性能有了很大的進步，但開發(fā)具有優(yōu)異抗氧化和抗菌性能的耐用食品包裝薄膜仍然是實現(xiàn)更高水平保存的一大挑戰(zhàn)。因此，亟需開發(fā)一種具有多功能保鮮和抗菌性能的復合薄膜，為食品保鮮領域提供新的思路。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物及其制備方法和應用，本發(fā)明以天然產(chǎn)物β-酸為活性物質，制備為β-酸/β-環(huán)糊精(羥乙基-β-環(huán)糊精)包合物后負載于殼聚糖/聚乙烯醇復合膜中，制備出的薄膜具有良好的物理性能和穩(wěn)定性，以及具有良好的抗氧化性和抑菌活性，能夠抑制易腐水果表面金黃色葡萄球菌等病原微生物的附著，延長易腐水果的保質期。

2、本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將β-酸/β-環(huán)糊精加入蒸餾水后經(jīng)研磨離心后將所得上清液冷凍干燥后即得β-酸/β-環(huán)糊精包合物；

5、(2)將聚乙烯醇攪拌溶解于50ml蒸餾水中，得到pva溶液；將殼聚糖溶解于醋酸水溶液中得到殼聚糖溶液；

6、(3)將pva溶液與殼聚糖溶液混合并加入甘油，得到混合溶液，后將β-酸/β-環(huán)糊精包合物溶于水后加入混合溶液中得到混合物；

7、(4)將混合物經(jīng)攪拌靜置干燥后，即得薄膜。

8、進一步的，在步驟(1)中，所述研磨的具體條件為在室溫、頻率40-60hz下研磨0.5-2h。

9、進一步的，在步驟(1)中，所述β-酸加入量為0.1-0.3gβ-環(huán)糊精加入量為0.1-6g蒸餾水加入量為0.1-5ml。

10、進一步的，在步驟(2)中，所述聚乙烯醇攪拌溶解時的溫度為60-100℃；所述殼聚糖溶解時的溫度為40-80℃。

11、進一步的，在步驟(3)中，所述pva溶液的加入量為30-70ml，殼聚糖溶液的加入量為30-70ml，甘油的加入量為0.1-2ml。

12、進一步的，在步驟(3)中，所述β-酸/β-環(huán)糊精包合物溶于水為溶于2-20ml的水。

13、進一步的，在步驟(4)中，所述攪拌為室溫攪拌0.5-2小時；所述靜置為靜置12h；所述干燥為在25-40℃條件下干燥24h。

14、本發(fā)明還提供了一種利用所述的制備方法所制得的殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物。

15、本發(fā)明還提供了一種所述的殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物在食品保鮮中的應用。

16、進一步的，所述殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物能夠抑制易腐水果表面金黃色葡萄球菌等病原微生物的附著。

17、本發(fā)明有益效果在于：

18、β-酸作為一種出自于天然植物啤酒花中的有效成分，前期的研究發(fā)現(xiàn)β-酸具有良好的抗氧化和抑菌作用。然而由于β-酸的水溶性差以及易氧化，限制了其有效的發(fā)揮作用。為了提高β-酸的穩(wěn)定性，拓展β-酸的應用范圍，本發(fā)明設計了利用球磨機將β-酸制備為環(huán)糊精包合物的形式，并負載于殼聚糖-聚乙烯醇復合膜中，制備為可用于食物保鮮的薄膜。申請人利用紅外、掃描電鏡、xrd、接觸角、熱重分析、厚度測定、水溶性測試、含水量測試、水蒸氣透過率測試等表征技術對包合物及薄膜性質進行了驗證。在性質研究中，明確了聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包和物具有良好的抗氧化性能(dpph為73.7％)，對金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌活性，并且薄膜能夠緩慢釋放活性成分，在草莓的保鮮應用中顯示良好的保鮮效果。

技術特征：

1.一種殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述研磨的具體條件為在室溫、頻率40-60hz下研磨0.5-2h。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述β-酸加入量為0.1-0.2gβ-環(huán)糊精加入量為0.1-6g蒸餾水加入量為0.1-5ml。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述聚乙烯醇攪拌溶解時的溫度為60-100℃；所述殼聚糖溶解時的溫度為40-80℃。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述pva溶液的加入量為30-70ml，殼聚糖溶液的加入量為30-70ml，甘油的加入量為0.1-2ml。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述β-酸/β-環(huán)糊精包合物溶于水為溶于2-20ml的水。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述攪拌為室溫攪拌0.5-2小時；所述靜置為靜置12h；所述干燥為在25-40℃條件下干燥24h。

8.一種利用權利要求1-7任一項所述的制備方法所制得的殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物。

9.如權利要求8所述的殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物在食品保鮮中的應用。

10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，所述殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β-酸/β-環(huán)糊精包合物能夠抑制易腐水果表面金黃色葡萄球菌等病原微生物的附著。

技術總結
本發(fā)明屬于食品保鮮技術領域，具體涉及一種殼聚糖/聚乙烯醇薄膜負載β?酸/β?環(huán)糊精包合物及其制備方法和應用，該方法包括以下步驟：將β?酸/β?環(huán)糊精加入蒸餾水后經(jīng)研磨離心后將所得上清液冷凍干燥后即得β?酸/β?環(huán)糊精包合物；將PVA溶液與殼聚糖溶液混合并加入甘油，得到混合溶液，后將β?酸/β?環(huán)糊精包合物溶于水后加入混合溶液中經(jīng)攪拌靜置干燥后，即得薄膜。本發(fā)明制備出的薄膜具有良好的物理性能和穩(wěn)定性，以及具有良好的抗氧化性和抑菌活性，能夠抑制易腐水果表面金黃色葡萄球菌等病原微生物的附著，延長易腐水果的保質期。

技術研發(fā)人員：田秉仁,李雙鶴,羅桑,王慧,劉慧,劉甲躍,張旭
受保護的技術使用者：寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28