CN102619121B - 一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，主要包括以下步骤：漆酶/酚类物质处理未漂KP浆的工艺条件以及纤维处理后获得具有抗菌性能的纸张。本发明中漆酶/酚类物质处理未漂KP浆后的纸张与未处理浆料相比，可以较好地抑制细菌的生长，与其他方式获得的抗菌纸张相比，处理后获得的纸张属于非溶出型，在包装食品的过程中避免了防腐剂与食品的直接接触，既可以延长食品的货架期，也有利于人体的健康。本发明处理方法简单、易于操作，为抗菌纸的生产提供新的处理方式。
Description
技术领域
本发明涉及到食品包装领域及造纸领域，特别涉及到一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法。
背景技术
近年来，随着材料科学与食品包装理念的迅速发展，以及人们对食品质量安全意识的不断提高，食品包装技术也在不断发展，活性包装(Active Packaging)便是其一。与传统包装相比，活性包装是一种新的包装，其可以通过改变包装环境来延长货架期、提高食品感官性和安全期，进而保持食品品质，而抗菌包装作为活性包装的一种。抗菌包装技术是在包装材料中添加一定的抗菌剂，使抗菌成分接触包装材料表面附着的微生物并抑制其生长、繁殖或直接将其杀灭，从而延长食品货架期的一种活性包装技术。
纸是人们生活中不可缺少的日常用品，但是纸制品的频繁流通容易造成细菌传播或交叉感染；特别是食品行业，随着消费者对减少防腐剂的用量的要求，尤其是消费者希望防腐剂不是直接添加到食品当中而是添加到包装材料中，进而最大限度地降低食品与防腐剂的接触时间，因此抗菌纸的研究已引起越来越多学者的关注。生活中大部分的抗菌纸是在纸张生产过程中，通过湿部添加、表面施胶、喷淋、浸渍、涂布等方式制得，使其获得抗菌性。但是这种生产方式虽然赋予了纸张抗菌性能，也存在一定的缺陷，即大部分抗菌纸张抗菌剂都是分布在纸样表面容易溶出或迁移至被包装食品表面，长期的使用对人类的健康还是有一定的影响。因此，采用一定的技术将抗菌剂引入到纤维中并与纤维结合，所得纸张既具有抗菌性又不溶出已成为人们研究的热点。
酚类物质作为有机抗菌剂的一种，可以作为自由基吸收剂而起到抗氧化作用，已有研究表明一些天然物中提取的酚类物质可以有效的抵制微生物的生长。漆酶是一种含铜多酚氧化酶，可催化氧化多种酚类及芳香胺底物，进而赋予纤维一些特性。因此若能恰当利用漆酶与酚类物质的作用机理，在造纸浆料体系中适当的用漆酶和酚类物质处理，使酚类物质在漆酶的作用下与纸浆纤维表面结合而不溶出，利用酚类物质的特性来增加纸张的抗菌性能，从而开发其在食品包装纸中作为抗菌纸的应用。
检索后的文献包括如下几篇：1、Fillat，A.，Gallardo，O.，Vidal，T.Evaluationof natural mediators for developing antimicrobial properties to pulp fibres(C).ISWFPC，2009：46一文报道，应用漆酶/对香豆酸对丙酮抽提后的麻浆进行处理后可有效地改善纤维的性能，其中纤维Kappa值相比较空白样有较明显的提高。2、G.Elegir，A.Kindl，P.Sadocco，M.Orlandi.Developmentof antimicrobial cellulose packagingthrough laccase-mediated grafting of phenolic compounds(J).Enzymeand MicrobialTechnology，2008，43(2)：84-92一文研究报告表明，未漂KP浆的手抄片(定量140g/m2)经漆酶/丁香酚处理后，处理后手抄片具有良好的抗菌性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，步骤是：
(1)检测抑菌圈：将对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌有良好的抑制作用的酚类物质用乙醇溶解，浓度为0.2％-0.3％，备用；
(2)未漂硫酸盐浆料的准备：对商品浆进行浸泡、疏解、打浆、制出未漂KP浆；
(3)取上述未漂KP浆，调解浆料浆浓度为3％，浆料pH值为5，加入预先用乙醇溶解的酚类物质，通空气充分搅拌5min后加入漆酶，置于温度已达到50℃的恒温摇床内，以100r/min处理4h；
(4)对上述处理后浆料抄纸，即得到抗菌纸张。
而且，所述酚类物质包括对羟基苯甲酸丁酯、异丁香酚、没食子酸丙酯、对香豆酸、没食子酸丙酯、香草醛及阿魏酸。
而且，所述步骤(3)中酚类物质的添加量相对于绝干浆分别为3.5％，漆酶添加量相对于绝干浆分别为18U/g。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明所采用的对羟基苯甲酸丁酯、异丁香酚等酚类物质是食品行业常用的防腐剂，而漆酶在造纸领域也有广泛的研究，本发明利用酚类物质抗菌性能的特性，协同漆酶共同处理未漂KP浆，从而赋予纸张良好的抗菌性能，对于抗菌纸张的生产、满足消费者最大限度降低防腐剂与食品直接接触的需求以及拓宽漆酶的应用领域都具有十分重要的意义。
2、本发明选用食品中常用防腐剂及漆酶处理未漂KP浆，制得的纸张不仅可以赋予纸张良好的抑菌效果，且抗菌基团不易溶出而避免了防腐剂与食品的直接接触，为漆酶/酚类物质处理后的抗菌纸张在食品行业的应用打下了基础。
3、本发明处理方法简单，易于操作，抗菌剂不易溶出。
4、本发明处理后所得纸样属于非溶出型，避免了与食品的直接接触，提高了抗菌纸张对细菌抑制的范围。
附图说明
图1为本发明经漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后纸张对细菌抑菌率图表；
图2为本发明实施例2经漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后纸张对细菌抑菌率图表；
图3为本发明实施例3经漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后纸张对细菌抑菌率图表。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1：
所用原料：
对羟基苯甲酸丁酯(BPH)：购于Sigma-Aldrich；
漆酶：诺维信公司提供，商品名NOVOZYM-51003，酶活1070U/g；
未漂硫酸盐浆：金星牌商品浆。
一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，步骤是：
(1)对羟基苯甲酸丁酯本身对细菌的抑菌效果评价，二甲基亚砜溶解后采用牛津杯法检测对羟基苯甲酸丁酯分别对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌的抑菌圈大小，所使用的对羟基苯甲酸丁酯对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌有良好的抑制作用；将所得对羟基苯甲酸丁酯用乙醇溶解，浓度为0.2％-0.3％，备用；
(2)未漂硫酸盐浆料的准备：对商品浆进行浸泡、疏解、打浆、制出未漂KP浆；
(3)取上述未漂KP浆，用水调解浆料浆浓度为3％，浆料pH值为5，加入预先用乙醇溶解的对羟基苯甲酸丁酯，对羟基苯甲酸丁酯的添加量相对于绝干浆分别为3.5％；通空气充分搅拌5min后加入漆酶，漆酶添加量相对于绝干浆分别为18U/g，置于温度已达到50℃的恒温摇床内，以100r/min处理4h；
(4)对上述处理后浆料抄纸(定量为60g/m2)，得到抗菌纸张。
将上述所得抗菌纸张采用改良奎因法检测纸张对细菌的抑菌效果。与未经处理的纸张相比，经漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后纸张对细菌抑菌率示于图1。图1中经漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后纸样对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和沙门氏菌的抑菌率分别为94.5％、90.87％、98.99％和99.12％。
漆酶/对羟基苯甲酸丁酯处理后的浆料依据FZ/T73023、GB/T1546-2004标准及纤维形态的测定方法测定纤维的溶出类型、Kappa值变化及纤维粗度的变化，测定结果示于表1中。表中数据表明对羟基苯甲酸丁酯在漆酶的作用下与纤维产生了化学键链接，表现为纤维粗度增加，纤维卡伯值增加，同时纤维zeta电位绝对值降低，并且不溶出。
表1
实施例2：
一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，只是酚类物质采用异丁香酚(ISO)以替代对羟基苯甲酸丁酯，本实施例方法中的操作步骤，各参数，异丁香酚及漆酶的用量，漆酶/异丁香酚处理未漂KP浆的工艺条件以及手抄片方法与实施例1相同，处理后浆料的各性能的检测方法与实施例1相同，检测结果分别见图2和表2。
图2中经漆酶/异丁香酚处理后纸样对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和沙门氏菌的抑菌率分别为90.25％、89.26％、92.28％和94.21％。
表2
实施例3：
一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，只是酚类物质采用没食子酸丙酯以替代对羟基苯甲酸丁酯，方法中的操作步骤，各参数，没食子酸丙酯及漆酶的用量，漆酶/没食子酸丙酯处理未漂KP浆的工艺条件以及手抄片方法与实施例1相同，处理后浆料的各性能的检测方法与实施例1相同，检测结果分别见图3和表3。
图3中经漆酶/没食子酸丙酯处理后纸样对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和沙门氏菌的抑菌率分别为96.01％、89.35％、90.14％和95.21％。
表3
此外，其它酚类物质如对香豆酸、没食子酸丙酯、香草醛及阿魏酸等在漆酶的作用下处理未漂KP浆也可赋予纸张良好的抗菌性能。
本发明的原理
酚类物质在漆酶的作用下与纤维产生化学键连接而不溶出，并保留其抗菌基团进而赋予纸张良好的抗菌性能。
Claims (1)
1.一种漆酶/酚类物质处理木质纤维生产抗菌纸的方法，其特征在于：步骤是：
⑴将对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌有良好的抑制作用的酚类物质用乙醇溶解，浓度为0.2％-0.3％，备用；
⑵未漂硫酸盐浆料的准备：对商品浆进行浸泡、疏解、打浆、制出未漂KP浆；
⑶取上述未漂KP浆，调解浆料浆浓度为3％，浆料pH值为5，加入预先用乙醇溶解的酚类物质，空气充分搅拌5min后加入漆酶，置于温度已达到50℃的恒温摇床内，以100r/min处理4h；
⑷对上述处理后浆料抄纸，即得到抗菌纸张；
所述酚类物质为没食子酸丙酯；
所述步骤⑶中酚类物质的添加量相对于绝干浆为3.5％，漆酶添加量相对于绝干浆为18U/g。
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