CN104629279B - 一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，以重量份计由94-97%聚乳酸和3-6%锯木屑颗粒组成膜基质，膜表面吸附微量细菌素而成。本发明方法将预处理后的锯木屑颗粒与聚乳酸搅拌混合，挤出，吹膜；生物复合膜经干热处理，再用扩散涂层方法将细菌素植入薄膜。本发明制造方法简单，细菌素有效吸附在生物复合膜表面，生产成本低，可实现工业化生产。所制备的细菌素抑菌保鲜生物复合膜有较强的抑制多种食源性致病菌和食物腐败菌活性，而且具有很低的水溶性、完全的生物降解性，特别适合生肉类和其它高水分食品的保鲜存放。
Description
技术领域
本发明属保鲜技术领域，尤其涉及一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜。
背景技术
保鲜膜在人们生活中已经广泛应用，除了传统的保湿、调气保鲜膜产品外，一些采用抑菌、抗菌材料制作的保鲜产品也逐渐出现。有的通过在食品保鲜膜材料中添加一些化学抗菌成分如对羟基苯甲酸乙酯、山梨酸、丙二醇等来使食品保鲜膜获得抑菌的效果，但化学防腐剂会带来健康危害和环境污染等问题。有的用可以产生负离子的天然矿石粉末如铁电气石、镁电气石等添加，但产生负离子较少，保鲜时效较短，膜厚度过大。有的采用纳米银、纳米二氧化钛、银化合物、铜化合物、锌化合物等作为保鲜材料的抗菌成分，纳米金属或金属化合物主要通过与细菌细胞膜蛋白质结合，导致细菌蛋白质变性从而达到抑制细菌生长的目的。其中，银及其化合物具有较好的抑菌效果，但其价格较昂贵，生产成本较高，没有较好的经济效益，无法实现规模化生产、推广和应用。另外，纳米金属或金属化合物基本上都为重金属，人们长期接触重金属化合物也增加了不利健康的潜在风险。有的选用孜然、小茴香、八角等植物的粉末作抑菌成分，由于不是纯化的抑菌物质，加之包裹在膜基质聚烯烃中，抑菌作用很有限。
细菌素是某些细菌产生的一种蛋白类抗菌物质，作为食品防腐剂具有高效、无毒、耐酸、耐高温、无残留、无抗药性等优点。有代表性的细菌素是从乳酸菌分离的乳酸链球菌素和乳酸片球菌素，它们有较强的抗食源性致病菌和食物腐败菌活性。乳酸链球菌素能抑制大部分革兰氏阳性菌包括肉毒芽孢杆菌、耐热腐败菌、生孢梭菌酵母菌等。乳酸片球菌素能有效抑制利斯特氏菌、金黄色葡萄球菌以及其它革兰氏阴性菌如白色念珠菌、大肠杆菌等。已有将生物防腐剂细菌素加入肉制品、鲜奶等食品，抑菌保鲜效果较好，减少了化学防腐剂的使用，但尚未见到将细菌素加入包装材料的报道。聚乳酸以其可降解性、可塑性开始得到应用作包装材料，若将细菌素直接加入聚乳酸制成的薄膜，聚乳酸的疏水特性会限制细菌素与其结合，细菌素在疏水性聚合物中的不相容性引起在膜中的相分离，从而导致较差的抗菌活性和机械性能。本发明提出用天然纤维作为细菌素在聚乳酸中的载体，较好地解决了这一问题，所制作的生物复合膜具有生物降解性完全、水溶性低、抗拉强度适中、抑菌保鲜效果好等特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜及其制备方法，本发明方法制备的保鲜膜具有绿色安全、抑菌保鲜性好的特点同时，具有完全的生物降解性，其制备方法简单，生产成本低，易于工业化生产，具有很好的经济效益。
本发明采取如下技术方案：
一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，其是由微量细菌素涂于膜基质上而得；所述的膜基质由下述重量百分比的原料制得：聚乳酸94-97%、锯木屑颗粒3-6%。生物复合膜中锯木屑颗粒的含量决定着细菌素吸附量，并影响膜的构造。
所述的一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，所述的膜基质由下述重量百分比的原料制得：聚乳酸95%、锯木屑颗粒5%。
所述的一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，所述的细菌素为乳酸链球菌素、乳酸片球菌素中的一种或两种。
所述的一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜表面吸附细菌素量为2.1-3.2μg/cm2。
所述的锯木屑颗粒的制备方法为：将锯木屑用磨粉机制成100-300μm颗粒，再在热风循环烘箱中70℃左右下干燥24h左右；然后将所得干燥的锯木屑置于无水乙醇中室温下搅拌1h左右，以除去其表面的杂质；然后在70℃左右下干燥3h左右以挥发溶剂，再浸泡于10%左右氢氧化钠溶液中40℃左右下3h左右，以除去天然杂质包括果胶、木质素、蜡状物质和天然油；最后用蒸馏水漂洗以除去氢氧化钠，并在60℃下干燥24h，即得。
所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将锯木屑颗粒与聚乳酸搅拌混合均匀，加入双螺杆挤出机中挤出，再吹制成膜，膜厚度为400-500μm；
(2)对步骤(1)所得复合膜进行干热处理、酸处理、湿热处理中的一种方法处理；
(3)采用扩散涂层方法将细菌素植入复合膜，即得。
所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)的处理方法为干热处理。
所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：所述的干热处理指的是膜样品在热风循环烘箱中90℃左右下处理2h左右；所述的酸处理指的是浸泡于2%左右乙酸中处理30min左右；所述的湿热处理指的是在相对湿度90%左右中90℃左右下处理2h左右。没有经过处理或经过酸处理的生物复合膜的细菌素吸附与抗菌活性低于热处理的生物复合膜。随处理方法的不同，生物复合膜的抗拉强度7–10Mpa。相对于未处理，干热处理可以增加膜的抗拉强度，而湿热处理可以降低膜的抗拉强度。
所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：所述的扩散涂层方法指的是：复合膜浸泡在0.2%(w/v)左右的细菌素溶液中室温下30min左右，之后在自然晾干30-60min，密封包装，储存在5℃左右冷藏室中，即得。细菌素溶液浓度对其吸附没有影响，生物复合膜表面吸附细菌素量为2.1-3.2μg/cm2。
所述的聚乳酸为可降解的生物高分子聚合物，一些加工特性与石油基塑料相同或更好，可以被吹膜、注射、挤出和热压成型。
本发明的有益效果为：
本发明方法由于将亲水性锯木屑颗粒引入聚乳酸膜，并对聚乳酸∕锯木屑颗粒生物复合膜进行热处理，不仅增加了膜表面的亲水性，也促进了细菌素的吸附。由于聚乳酸疏水特性，加之表面光滑，聚乳酸膜很难吸附亲水性细菌素到膜表面上。本发明采用亲水性锯木屑颗粒，在聚乳酸膜中来提高细菌素的吸附性。采用扩散涂层方法，细菌素吸附在膜表面，而不是混合加入膜基质中，细菌素可以充分发挥抑菌作用，而且细菌素用量少节省成本。本发明制备方法简单，细菌素有效结合在生物复合膜表面，生产成本低，适宜工业化生产。
本发明方法所制备的细菌素抑菌保鲜生物复合膜可以有效抑制一些食源性致病菌和食物腐败菌的生长，对包装食品的保鲜效果良好。同时，聚乳酸∕锯木屑颗粒生物复合膜具有完全的生物降解性，所采用的抗菌剂细菌素是天然防腐剂，不会带来环境污染和健康危害问题。
本发明方法所制备的聚乳酸∕锯木屑颗粒生物复合膜有很低的水溶性1.6-2.0%，不会发生膜吸水膨胀与包装食品接触而引起膜降解、抗菌剂快速释放、包装的物理和机械性能降低以及包装材料进入包装食品的污染等问题，消费者的可接受性较高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
本发明实施例中所用于制备细菌素抑菌保鲜生物复合膜的成分的原料聚乳酸、锯木屑和细菌素均为市售产品。
实施例1：
本实施例制造一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜的方法，包括锯木屑的预处理、制膜、生物复合膜的干热处理与细菌素的扩散涂层。具体操作步骤如下：
1)生物复合膜成分锯木屑颗粒原料的预处理：将锯木屑用磨粉机制成100-300μm颗粒，再在热风循环烘箱中70℃下干燥24h；然后将干燥的锯木屑置于无水乙醇中室温下搅拌1h，除去其表面的杂质；将被处理的木屑在70℃下干燥3h以挥发溶剂，然后浸泡于10%氢氧化钠溶液中40℃下3h，以除去天然杂质包括果胶、木质素、蜡状物质和天然油；再用蒸馏水漂洗以除去氢氧化钠，并在60℃下干燥24h。
2)制膜：5%(w/w)上述预处理后的锯木屑颗粒与95%(w/w)聚乳酸搅拌混合均匀，加入双螺杆挤出机中，再吹制成膜，膜厚度为400-500μm。
3)聚乳酸∕锯木屑颗粒生物复合膜再经干热处理：膜样品在热风循环烘箱中90℃下2h；
4)采用扩散涂层技术将细菌素植入生物复合膜：薄膜浸泡在0.2%(w/v)乳酸链球菌素与乳酸片球菌素重量比1:1的溶液中室温下30min。之后在自然气流下干燥30-60min，密封包装，储存在5℃左右冷藏室中。
采用该保鲜膜对生切猪肉保鲜，在40℃下冷藏2周，耐热腐败菌、肉毒芽孢杆菌、利斯特氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长数均不到未采用该保鲜膜的1%，并在可以接受的细菌污染水平之下。
实施例2：
1)将锯木屑用磨粉机制成100-300μm颗粒，再在热风循环烘箱中70℃下干燥24h；然后将干燥的锯木屑置于无水乙醇中室温下搅拌1h；将被处理的木屑在70℃下干燥3h以挥发溶剂，然后浸泡于10%氢氧化钠溶液中40℃下3h；再用蒸馏水漂洗以除去氢氧化钠，并在60℃下干燥24h。
2)3%(w/w)上述预处理后的锯木屑颗粒与97%(w/w)聚乳酸搅拌混合均匀，加入双螺杆挤出机中，再吹制成膜，膜厚度为400-500μm。
3)膜样品在热风循环烘箱中90℃下2h；
4)薄膜浸泡在0.2%(w/v)乳酸链球菌素溶液中室温下30min。之后在自然气流下干燥30-60min，密封包装，储存在5℃左右冷藏室中。
采用该保鲜膜对生切猪肉保鲜，在40℃下冷藏2周，耐热腐败菌和肉毒芽孢杆菌生长数均不到未采用该保鲜膜的1.5%，并在可以接受的细菌污染水平之下。
实施例3：
1)将锯木屑用磨粉机制成100-300μm颗粒，再在热风循环烘箱中70℃下干燥24h；然后将干燥的锯木屑置于无水乙醇中室温下搅拌1h；将被处理的木屑在70℃下干燥3h以挥发溶剂，然后浸泡于10%氢氧化钠溶液中40℃下3h；再用蒸馏水漂洗以除去氢氧化钠，并在60℃下干燥24h。
2)6%(w/w)上述预处理后的锯木屑颗粒与94%(w/w)聚乳酸搅拌混合均匀，加入双螺杆挤出机中，再吹制成膜，膜厚度为400-500μm。
3)膜样品在热风循环烘箱中90℃下2h；
4)薄膜浸泡在0.2%(w/v)乳酸片球菌素溶液中室温下30min。之后在自然气流下干燥30-60min，密封包装，储存在5℃左右冷藏室中。
采用该保鲜膜对生切猪肉保鲜，在40℃下冷藏2周，利斯特氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长数均不到未采用该保鲜膜的1%，并在可以接受的细菌污染水平之下。
Claims (7)
1.一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，其是由微量细菌素涂于膜基质上而得；所述的膜基质由下述重量百分比的原料制得：聚乳酸94-97%、锯木屑颗粒3-6%；
所述的锯木屑颗粒的制备方法为：将锯木屑用磨粉机制成100-300μm颗粒，再在热风循环烘箱中70℃下干燥24h；然后将所得干燥的锯木屑置于无水乙醇中室温下搅拌1h，以除去其表面的杂质；然后在70℃下干燥3h以挥发溶剂，再浸泡于10%氢氧化钠溶液中40℃下3h；最后用蒸馏水漂洗以除去氢氧化钠，并在60℃下干燥24h，即得；
所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜表面吸附细菌素量为2.1-3.2μg/cm2。
2.根据权利要求1所述的一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，所述的膜基质由下述重量百分比的原料制得：聚乳酸95%、锯木屑颗粒5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，其特征在于，所述的细菌素为乳酸链球菌素、乳酸片球菌素中的一种或两种。
4.一种如权利要求1所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将锯木屑颗粒与聚乳酸搅拌混合均匀，加入双螺杆挤出机中挤出，再吹制成膜，膜厚度为400-500μm；
（2）对步骤(1)所得复合膜进行干热处理、酸处理、湿热处理中的一种方法处理；
（3）采用扩散涂层方法将细菌素植入复合膜，即得。
5.根据权利要求4所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)的处理方法为干热处理。
6.根据权利要求4所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：所述的干热处理指的是膜样品在热风循环烘箱中90℃下处理2h；所述的酸处理指的是浸泡于2%乙酸中处理30min；所述的湿热处理指的是在相对湿度90%中90℃下处理2h。
7.根据权利要求4所述的细菌素抑菌保鲜生物复合膜的制备方法，其特征在于：所述的扩散涂层方法指的是：复合膜浸泡在0.2%(w/v)的细菌素溶液中室温下30min，之后再自然晾干30-60min，密封包装，储存在5℃冷藏室中，即得。
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