一种抗菌食品包装膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种食品包装用抗菌膜及其制备方法，所述抗菌膜是由壳聚糖双胍盐酸钛、酪蛋白酸钠、结冷胶、甘油和水按份制备而成的，本发明在复合膜中添加纳米壳聚糖双胍盐酸钛，并采用辐照法制备，无需引发剂，制得的食品包装膜具有较强的物理机械以及抗菌性能，且所选原料易被降解，从而避免了白色污染，保护生态环境，还实现了光催化剂、蛋白质和多糖的复合利用。
【专利说明】
一种抗菌食品包装膜及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于食品包装材料工艺技术领域，涉及一种抗菌包装膜，特别是涉及一种 壳聚糖双胍盐酸钛-酪蛋白酸钠-结冷胶复合抗菌膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料作为目前使用最广的一种食品包装材料，对食品的保鲜和储藏起到了十分重 要的作用，维护并有效延长了食品的货架期。但是塑料包装材料因性质稳定、不易降解的特 性，也引起了严重的环境问题，导致了资源浪费及环境污染。近年来，人们的环保意识不断 增强，对塑料包装材料造成的食品安全和环境污染问题也越来越重视，对食品包装材料提 出了更高的要求。因此，开发一种不产生包装废弃物，有利于资源和环境保护的新型包装材 料，就成为未来包装行业发展的重点之一。
[0003] 可降解可食性的包装膜，其具有原料来源广泛、可食可降解和无污染等优点，成为 替代塑料包装材料的重要手段之一，其研究和应用越来越受到广泛关注。可食性膜通过不 同原料大分子间相互作用形成的具有多孔网络结构的致密薄膜，可用于食品包装及保鲜等 方面。
[0004] 随着社会进步，消费者对食品质量的要求越来越高，活性包装成为未来食品包装 发展的重要方向。使用活性包装膜的主要优势之一，是可在天然高分子基质中加入某些活 性成分或功能性成分，该成分在食品、包装膜及两者之间的空隙中进行迀移分配，以此增强 食品的安全性、营养价值及感官品质。其中，加入抑菌成分是开发活性食品包装最具有应用 价值的方向之一。虽然食品在加工过程中就已经过杀菌工艺处理，但其在储运过程或开封 后仍然存在微生物继续滋生繁殖的风险，而抑菌食品包装就可以对食品表面的细菌生长进 行抑制，提高食品的安全性，必将在未来的食品包装领域中发挥重大作用。
[0005] 壳聚糖双胍盐酸盐是一种壳聚糖的改性衍生物，其既保留了壳聚糖和胍盐的杀菌 特性，又显著提高了溶解性、稳定性等方面的性能。但在目前的研究结果中，壳聚糖双胍盐 酸盐的使用存在以下两个问题：（1)当作为外包装成分使用时，只有当食品和壳聚糖双胍盐 酸盐发生直接接触时，壳聚糖双胍盐酸盐才能对其表面的微生物起到灭杀的作用，即杀菌 方式为"接触死亡"，而对于中心部分的食品，则无法起到杀菌效果；（2)通过表面涂布、浸渍 或是喷洒的方式使壳聚糖双胍盐酸盐均匀分布于食品表面，但是该方法并不适用于干性固 体类预包装食品，如面包、饼干等，因此在推广使用上具有很大的局限性。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种新型抗菌食品包装膜及其制 备方法，旨在提供一种在复合膜中添加纳米GCH · Ti，从而使食品包装膜具有高效抑菌性， 进一步保障了食品品质和卫生安全。
[0007] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0008] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 80-120份， 酪蛋白酸钠 15-25份，
[0009] 结冷胶 72-85份， 甘油 20-30份， 水 850-950 份。
[0010] 作为一种优选实施方式，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 90-110份， 酪蛋白酸钠 18-23份，
[0011] 结冷胶 75-81份， 甘油 22-27份， 水 875-925 份。
[0012] 所述的壳聚糖双胍盐酸钛(GCH · Ti)是一种无色无味，对人体无危害，化学性质稳 定，高温条件下不变色、不分解的复合抗菌剂；其资源丰富，价格便宜，并且具有抗菌能力 强、抗菌谱广、抗菌效果持久等优点。其潜在活性是在近紫外区相对较低波长照射下，在 GCH · Ti表面生成一些具有高反应活性的活性基团，这些基团的活性高于有机物中各类化 学键能（如C-C键，C-N键，C-0键，H-0键等），其不仅能穿过细菌的细胞膜，分解细菌死亡后释 放出来的内毒素等毒害性物质，且还能通过化学反应产生强氧化性活性基团来杀灭细菌。 所以如果包装材料中加入壳聚糖双胍盐酸钛，它就会抑制食物因微生物原因而出现的变质 现象。
[0013] 酪蛋白酸钠是一种白色至淡黄色固体，无毒、无臭、无味。其分子中含有大量吡咯 环结构的脯氨酸残基，且较集中地分布在肽链上，又因疏水残基的分布不均匀和N-末端最 初40~50个氨基酸的聚集，从而具有独特的双亲性，可以降低不同物质界面之间的张力，在 界面中形成平衡，防止收缩变形。
[0014] 结冷胶主要成分由葡萄糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖按2:1:1的比例，四种单糖为重复 结构单元所组成的线形高分子多聚糖，具有价格低廉，透明度高，成膜性好，高机械性能等 特点。其分子中天然含有〇-酰基(甘油酰基和乙酰基)和羧基，对疏水性物质具有很强的螯 合吸附作用。
[0015] 甘油是一种多元醇(丙三醇），其作为一种亲水性的增塑剂被用于可食性薄膜的制 备中，以降低薄膜脆度，提高弹性和可塑性、硬性和撕裂强度。增塑剂的含量直接决定了薄 膜的柔韧程度，并且柔韧性随着增塑剂含量的增大而不断提高，同时伴随着玻璃转化温度 的降低和薄膜平衡水分含量的增加，因此增塑剂可能通过改变薄膜的水分含量而发挥作 用。
[0016] 本发明还提供一种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0017] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量分别为10kGy、 20kGy、30kGy、40kGy、50kGy，并全程保持搅拌，得混合物A;
[0018] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0019] (3)将上述混合物B放在40-80°C恒温环境下加热30-90min，冷却至室温，过滤、脱 气、成膜；
[0020] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为50-70%的密闭容器中。
[0021 ]与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0022] 1.壳聚糖双胍盐酸钛是壳聚糖双胍盐酸盐和钛的螯合物，不仅可以直接对与其接 触的细菌起到杀灭作用，而且还会受光激发产生多种的自由基成分（Η·、·0Η、0·、 Η02 ·)，这些自由基可以在食物和包装膜和之间迀移，能迅速有效地分解构成细菌的有机 物，使细菌营养蛋白变异，从而杀死细菌。并且壳聚糖双胍盐酸钛还可以对细菌产生的有毒 化合物起到降解作用；
[0023] 2.辐照方法具有反应快、易控制的特点，可连续操作且不需要添加任何的引发剂。 通过辐照，可使结冷胶分子中的甘油酰基和乙酰基离子化，改善其疏水性和分子相容性，增 加其和非亲水物质的结合力；
[0024] 3.结冷胶是线形大分子，整个分子的柔顺性很好，其离子化的亚甲基非极性基团 能很好的螯合吸附于纳米壳聚糖双胍盐酸钛，使纳米壳聚糖双胍盐酸钛粒子被稳定固定在 结冷胶-酪蛋白酸钠网络结构中，既控制了壳聚糖双胍盐酸钛粒子的粒径，又阻碍了纳米壳 聚糖双胍盐酸钛粒子团聚，从而起到很好的分散和稳定壳聚糖双胍盐酸钛的作用；
[0025] 4.本发明在辐照过程中壳聚糖双胍盐酸钛吸附制备步骤是单独进行的，这样避免 一次投料过多大分子因粘度高而阻碍壳聚糖双胍盐酸钛单体均匀扩散和螯合，制得的包装 用抗菌膜具有较强的物理机械性能以及抗菌作用，并且所选原料易被降解，从而避免了白 色污染，保护生态环境。同时，还实现了光催化剂、蛋白质和多糖的复合利用。
【具体实施方式】
[0026]为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、 目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此 列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。
[0027] 本发明下述实施例中所使用的壳聚糖双胍盐酸钛来自于上海江沪实业有限公司。
[0028] 本发明下述实施例中所使用的酪蛋白酸钠来自于青岛海博生物技术有限公司。 [0029]本发明下述实施例中所使用的结冷胶来自于青岛美辰食品有限公司。
[0030]本发明下述实施例中所使用的甘油来自国药集团化学试剂有限公司。
[0031] 实施例1
[0032] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 80份， 酪蛋白酸钠 18份，
[0033] 结冷胶 78份， 甘油 27份， 水 950份。
[0034] -种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0035] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量为10kGy，并全程 保持搅拌，得混合物A;
[0036] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0037] (3)将上述混合物B放在40°C恒温环境下加热90min，冷却至室温，过滤、脱气、成 膜；
[0038] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为70%的密闭容器中。
[0039] 实施例2
[0040] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 90份， 酪蛋白酸钠 20份，
[0041 ] 结冷胶 81份， 甘油 30份， 水 850份。
[0042] -种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0043] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量为20kGy，并全程 保持搅拌，得混合物A;
[0044] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0045] (3)将上述混合物B放在80°C恒温环境下加热30min，冷却至室温，过滤、脱气、成 膜；
[0046] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为50%的密闭容器中。
[0047] 实施例3
[0048] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 100份， 酪蛋白酸钠 23份，
[0049] 结冷胶 85份， 甘油 20份， 水 875份。
[0050] -种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0051] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量为30kGy，并全程 保持搅拌，得混合物A;
[0052] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0053] (3)将上述混合物B放在60°C恒温环境下加热60min，冷却至室温，过滤、脱气、成 膜；
[0054] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为60%的密闭容器中。
[0055] 实施例4
[0056] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 110份， 酪蛋白酸钠 25份，
[0057] 结冷胶 72份， 甘油 22份， 水 900份。
[0058] 一种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0059] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量分别为40kGy，并 全程保持搅拌，得混合物A;
[0060] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0061] (3)将上述混合物B放在52°C恒温环境下加热75min，冷却至室温，过滤、脱气、成 膜；
[0062] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为57%的密闭容器中。
[0063] 实施例5
[0064] -种食品包装用抗菌膜，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 120份，
[0065] 酪蛋白酸钠 15份， 结冷胶 75份，
[0066] 甘油 25份， 水 925份。
[0067] -种所述抗菌膜的制备方法，是通过如下步骤实现的：
[0068] (1)将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量分别为50kGy，并 全程保持搅拌，得混合物A;
[0069] (2)在上述混合物A中加入一定重量的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混 合物B;
[0070] (3)将上述混合物B放在73°C恒温环境下加热46min，冷却至室温，过滤、脱气、成 膜；
[0071] (4)干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为62%的密闭容器中。
[0072] 实施例1-5所得材料性能测试结果如下所示：
【主权项】
1. 一种食品包装用抗菌膜，其特征在于，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成的： 壳聚糖双胍盐酸钛 80-120份， 酪蛋白酸钠 15-25份， 结冷胶 72-85份， 甘油 20-30份， 水 850-950 份。2. 如权利要求1所述抗菌膜，其特征在于，所述抗菌膜是由如下重量份的原料配制成 的： 壳聚糖双胍盐酸钛 90-110份， 酪蛋白酸钠 18-23份， 结冷胶 75-81份， 甘油 22-27份， 水 875-925 份。3. 如权利要求1或2所述抗菌膜的制备方法，其特征在于是通过如下步骤实现的： (1) 将结冷胶和壳聚糖双胍盐酸钛进行电子束预辐照，辐照剂量分别为IOkGy、20kGy、 30kGy、40kGy、50kGy，并全程保持搅拌，得混合物A; (2) 在上述混合物A中加入相应重量份的酪蛋白酸钠、甘油和水，充分搅拌均匀，得混合 物B; (3) 将上述混合物B放在40~80°C恒温环境下加热30-90min，冷却至室温，过滤、脱气、 成膜； (4) 干燥后揭膜，将其保存在环境湿度为50-70 %的密闭容器中。
【文档编号】C08L5/08GK105885119SQ201610264752
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】魏亮
【申请人】宁波高新区夏远科技有限公司