CN104829930B - 一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法及其应用 - Google Patents

一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，以聚乙烯树脂、或聚丙烯、乙烯‑乙烯醇共聚树脂为基材，以食品酸性防腐剂山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种作为防腐改性助剂，经配料、混料造粒、吹膜成型工艺制得可用的保鲜薄膜；其具体工艺步骤如下：选用聚乙烯树脂或聚丙烯树脂为基材，以山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种或进行复配作为防腐改性助剂，并按照质量百分比为97‑99.5％的基材量，搭配质量百分比为0.5～3％的防腐改性助剂作为配料基准；将聚乙烯树脂或聚丙烯树脂在80℃条件下烘干；随后将烘干后的树脂原料与制备的防腐改性助剂搅拌匀质后经转矩流变仪双螺杆造粒机造得改性树脂母粒；最终将得到的改性树脂母粒经单螺杆吹膜机制得单层抗菌保鲜包装薄膜。

Description

一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种薄膜复合材料，具体涉及一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，属于食品包装领域。
背景技术
食源性疾病和微生物病原体的普遍的发生，给公众健康带来了极大的威胁，同时也对食品行业的发展构成了严重挑战。病原体微生物一般可通过标准热处理消灭，但这样处理不仅可能对产品的质量造成损害，而且不能阻止随后可能出现的微生物污染。此外，若食品被微生物污染，将会使蛋白质分解，产生有害物质腐胺、组胺和色胺等，是食物中毒的重要原因。为了延长食品的保质期，必须采用一定的处理方式以达到抑制食品中微生物生长和酶活力的目的，保证食品的颜色和气味的正常。包装是食品加工和供应中不可少的环节，现代食品包装面临的不仅仅是消费者对食品防腐的要求，而且要求食品对添加剂和防腐剂的“无添加”或至少是“少添加”。食品包装在防止食品腐败、食品中毒、食品致敏等方面将越来越重要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，该方法配方简单，容易操控，产品抗菌效果明显。
为解决上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
这种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，以聚乙烯树脂为基材或聚丙烯树脂为基材，以食品酸性防腐剂山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种、或两种以上组合作为抑菌、防腐的改性助剂，并经配料、混料造粒、吹膜成型工艺制得可用的单层抑菌保鲜薄膜；其具体工艺步骤如下：
1)选用聚乙烯树脂或聚丙烯树脂为基材，以山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种、或两种以上的改性助剂进行复配作为抑菌、防腐的改性助剂，并按照质量百分比为97-99.5％的基材量，搭配质量百分比为0.5～3％的抑菌、防腐改性助剂作为配料基准；
2)将聚乙烯树脂或聚丙烯树脂在80℃条件下烘干；随后将烘干后的树脂原料与制备的防腐改性助剂搅拌匀质后经转矩流变仪双螺杆造粒机造得改性聚乙烯或改性聚丙烯树脂母粒；
3)最终将得到的改性树脂母粒经单螺杆吹膜机制得单层改性聚乙烯或单层改性聚丙烯抗菌保鲜包装薄膜。
所述的聚乙烯树脂基材也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
按照实际需要，将制得的单层改性聚乙烯或单层改性聚丙烯抗菌单层膜、或者乙烯-乙烯醇共聚树脂单层薄膜、通过共挤，覆膜等方式复合，成为可供实际使用的抑菌保鲜用的多层膜。
根据以上技术方案提出的这种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，其特点如下：
本产品作为包装袋的内膜使用，可以长时间有效地抑制微生物生长，延缓食品腐败；在同样的温度、湿度和压力条件下，采用本产品作为内膜的包装袋和现有聚乙稀薄膜包装袋进行抑菌测试和包装测试，包装物为冷鲜猪肉或草莓，测试结果：本发明保鲜膜能够有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和酵母菌的生长繁殖；本发明提出的单层保鲜膜在0-4℃范围内可有效抑制菌落总数的增长，能有效延长冷鲜肉产品的储存期，降低成本，且克服了传统的对产品直接添加或浸涂保鲜剂等保鲜方式造成的产品风味的改变，营养物质的流失以及安全性降低等问题；本发明保鲜膜在0-4℃范围内可有效降低草莓的烂果率，有效延长草莓的储存期。
附图说明
图1为冷藏过程中冷鲜肉细菌总数的变化曲线图；
图2为烂果率检测结果示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。
本发明抗菌保鲜的原理如下：
食品在常温下放置，由于很快就会受到细菌、酵母菌和霉菌等微生物污染、侵袭，引起食品腐败变质。在上述这些微生物生长、繁殖过程中会产生各种酶类物质，破坏细胞壁而进入细胞内部，使食品中蛋白质、碳水化合物、脂肪等被微生物代谢分解作用，导致食品质量降低，进而使食品发生变质和腐烂。由于食品成分的分解和形成的产物十分复杂，食品腐败变质不仅降低食品的营养价值，使人产生厌恶感，而且还可产生各种有毒有害物质。
山梨酸、苯甲酸粉末等抑菌、防腐的助剂之所以能增强薄膜的抗菌保鲜性能,是由于山梨酸和苯甲酸分布均匀在薄膜内部，在包装食品过程中与食品接触，山梨酸和苯甲酸会迁移至食品表面；山梨酸和苯甲酸均属弱酸型防腐剂，抑菌作用受pH值的影响，并通过降低微生物内部pH值而发挥抑菌作用。同时，分子状态的山梨酸和苯甲酸是亲脂性的，可溶解于膜中而易于扩散到细胞体内。在细胞体内，山梨酸和离解出H+，使细胞体内pH值下降，菌体内pH值恒定是微生物进行正常代谢的基本条件，胞质pH值下降会抑制6-磷酸-1-果糖激酶的活力，阻碍糖分解作用、DNA和RNA的合成等新陈代谢过程，使微生物生长受抑制；而苯甲酸通过抑制微生物的能量代谢，造成能量物质ATP和还原力NADH的亏缺，代谢方向趋于水解，最后导致细胞自溶，从而发挥抑菌作用。而采用的柠檬酸是一种重要的有机酸，无臭，有很强的酸味，易溶于水，酸性较强，在保鲜过程中可以迁移至食品表面降低pH，增强山梨酸和苯甲酸的抑菌效果。
这种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，其特征在于：以聚乙烯树脂或聚丙烯树脂为基材，以食品酸性防腐剂山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种、或两种以上组合作为抑菌、防腐的改性助剂，并经配料、混料造粒、吹膜成型工艺制得可用的单层抑菌保鲜薄膜；其具体工艺步骤如下：
1)选用聚乙烯树脂或聚丙烯树脂为基材，以山梨酸、柠檬酸或苯甲酸中的至少一种、或两种以上的改性助剂进行复配作为抑菌、防腐的改性助剂，并按照质量百分比为97-99.5％的基材量，搭配质量百分比为0.5～3％的抑菌、防腐改性助剂作为配料基准；
2)将聚乙烯树脂或聚丙烯树脂在80℃条件下烘干；随后将烘干后的树脂原料与制备的防腐改性助剂搅拌匀质后经转矩流变仪双螺杆造粒机造得改性聚乙烯或改性聚丙烯树脂母粒；
3)最终将得到的改性树脂母粒经单螺杆吹膜机制得单层改性聚乙烯抗菌保鲜包装薄膜。
所述的聚乙烯树脂基材也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
按照实际需要，将制得的单层改性聚乙烯或单层改性聚丙烯抗菌单层膜通过共挤，覆膜等方式复合，成为可供实际使用的抑菌保鲜用的多层膜。
实施例1
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和3％山梨酸。
制备方法包括以下步骤：
选取山梨酸为抑菌、防腐的改性助剂，质量浓度为3％，其余为PE。使抑菌、防腐的改性助剂与基膜原料总量确定为500g，其中为山梨酸粉末质量均为15g，PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层改性聚乙烯鲜包装薄膜A。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
实施例2
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和1.5％山梨酸、1.5％苯甲酸。
制备方法包括以下步骤：
选取山梨酸、苯甲酸粉末为抑菌、防腐的改性助剂，且两者的质量浓度各为1.5％，其余为PE。使抑菌、防腐的改性助剂与基膜原料总量确定为500g，则为山梨酸、苯甲酸粉末质量均为7.5g，PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层改性聚乙烯鲜包装薄膜B。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
实施例3
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和0.5％山梨酸、1.5％苯甲酸、1％柠檬酸。选取苯甲酸、柠檬酸为抑菌、防腐的改性助剂，且两者的质量浓度分别为2％、1％，其余为PE。使抗菌助剂与基膜原料总量确定为500g，则山苯甲酸、柠檬酸质量均为10g、5g，PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层改性聚乙烯鲜包装薄膜。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
实施例4
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和1％山梨酸、1％柠檬酸、1％苯甲酸。
制备方法包括以下步骤：
选取山梨酸、柠檬酸、苯甲酸为抑菌、防腐的改性助剂，且三者的质量浓度各为1％，其余为PE。抗菌助剂与基膜原料总量确定为500g，则山梨酸、苯甲酸、柠檬酸质量均为5g，PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层抗菌保鲜包装薄膜D。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
实施例5
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和1％山梨酸、2％柠檬酸粉末。
制备方法包括以下步骤：
选取山梨酸、柠檬酸粉末为抑菌、防腐的改性助剂，且质量浓度分别为1％、2％，其余为PE。抗菌助剂与基膜原料总量确定为500g，则山梨酸、柠檬酸质量均为5g、10g；PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层抗菌保鲜包装薄膜E。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
实施例6
原料配方：按质量百分比计，97％聚乙烯树脂和2％山梨酸、1％柠檬酸粉末。
制备方法包括以下步骤：
选取山梨酸、柠檬酸粉末为抑菌、防腐的改性助剂，且山梨酸、柠檬酸粉末质量浓度分别为2％、1％，其余为PE。抗菌助剂与基膜原料总量确定为500g，则山梨酸、柠檬酸质量均为5g、10g；PE质量为485g。预先将485g PE原料在80℃条件下烘干。将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层抗菌保鲜包装薄膜F。
上述实施例中草用的基材聚乙烯树脂也可以采用聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
在实际使用中：按照实际需要将制得的单层抗菌保鲜包装薄膜、或单层改性聚丙烯抗菌保鲜包装薄膜、或乙烯-乙烯醇共聚树脂抗菌保鲜包装薄膜，可以通过共挤，覆膜等方式复合，成为可供实际使用的抑菌保鲜用的多层膜。
一、抑菌效果测定
本发明对依照本技术方案给出的抗菌保鲜包装薄膜A、本发明抗菌保鲜包装薄膜B、本发明抗菌保鲜包装薄膜C、本发明抗菌保鲜包装薄膜D、本发明抗菌保鲜包装薄膜E与空白对照组(现有聚乙烯薄膜F)根据国标QB/T 2591-200，对大肠杆菌、单增李斯特菌、酵母菌进行抑菌效果测试，并按照国标按GB/T 4789.2的方法测定活菌数。大肠杆菌、单增李斯特菌与酵母菌的初始浓度为5.4、5.6、5.3lg(cfu/mL)。其抑菌效果如表1所示。
表1薄膜对大肠杆菌、单增李斯特菌、酵母菌的抑菌效果
如上表所示，相对于现有聚乙烯薄膜G,本发明抑菌保鲜包装薄膜F的抑菌效果最好，应用本发明抑菌保鲜包装薄膜A和B的抑菌效果较差。可能是因为薄膜中山梨酸、苯甲酸均为酸性防腐剂，而菌液为中性溶液，不利于酸性防腐剂抑菌；而薄膜F中的柠檬酸在样品试验时溶于菌液，使菌液的pH降低，有利于山梨酸发挥抑菌作用。苯甲酸发挥抑菌作用苯甲酸最适抑菌PH为2.5～4.0，而山梨酸在接近中性(PH6.0‐6.5)条件下，仍有较好的抑菌作用，所以薄膜D和薄膜E的抑菌效果显著低于薄膜F；相对于薄膜F，薄膜E中柠檬酸含量较高，但山梨酸含量较低，所以抑菌效果低于薄膜F。
二、进行冷鲜肉贮藏鲜度指标检测
冷鲜肉A、冷鲜肉B、冷鲜肉C、冷鲜肉D、冷鲜肉E、冷鲜肉F(对照组)分别为采用实施例1-5中的保鲜膜A-F包装后的试验组及对照组(纯PE薄膜)包装，并在0-4℃条件下贮藏。分别检测了储藏2d、4d、6d、8d、10d后试验组和对照组的菌落总数。菌落总数检测结果见以下冷藏过程中冷鲜肉细菌总数的变化曲线图。
由上述曲线图1可知，随着贮藏时间的增加，各组的菌落总数的逐渐增加。在第8天之前，A、B、C、D、E、F各组的菌落总数的增加均显著低于对照组F组，这是由于分布在薄膜中及表面的抗菌助剂如山梨酸、苯甲酸、柠檬酸迁移至冷鲜肉表面，在贮藏初期，冷鲜肉pH较低，从而发挥较好的抑菌效果。山梨酸通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，而苯甲酸通过抑制微生物的能量代谢，造成能量物质ATP和还原力NADH的亏缺，代谢方向趋于水解，最后导致细胞自溶，从而达到抑制微生物繁殖和起到防腐的作用。在第6天之后A组和B组的山梨酸和苯甲酸随着冷鲜肉pH的增加，抑菌效果逐渐降低，不能有效抑制细菌的繁殖。而C、D、E三组由于柠檬酸可以迁移至冷鲜肉表面，使pH上升的较B组慢，所以抑菌效果好于B组；而苯甲酸的最适抑菌PH较低，在接近中性环境中，抑菌效果丧失，所以C、D、E三组抑菌效果低于F组。
三、进行草莓贮藏鲜度指标检测
草莓A、草莓B、草莓C、草莓D、草莓E、草莓F、草莓G(对照组)分别为采用实施例1-6中的保鲜膜A-F包装后的试验组及对照组G(纯PE薄膜)进行包装。并在0-4℃条件下贮藏，分别检测了储藏2d、4d、6d、8d、10d后试验组和对照组的烂果率。烂果率检测结果见图2所示。
由于山梨酸和苯甲酸是酸性防腐剂，草莓pH较低，在酸性环境下山梨酸和苯甲酸抑菌效果显著。由上述曲线图可知G组的烂果率显著高于A-F组，F组的烂果率显著低于其他组，这可能是因为山梨酸在偏酸性条件下的抑菌效果较苯甲酸更好。
本发明抗菌薄膜的树脂基材可以是聚乙烯树脂(PE)、聚丙烯树脂(PP)、或乙烯-乙烯醇共聚(EVOH)。
作为本发明提出的这种抑菌保鲜包装薄膜的实际应用，它可以本发明抗菌薄膜可以作为复合抗菌薄膜的内层，以其他树脂薄膜做为抗菌薄膜的外层薄膜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修改，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，其特征在于：选取山梨酸、柠檬酸粉末为抑菌、防腐的改性助剂，且山梨酸、柠檬酸粉末质量浓度分别为2％、1％，其余为PE；预先将PE原料在80℃条件下烘干；将烘干后的PE原料与抑菌、防腐的改性助剂搅拌匀质后，经转矩流变仪双螺杆造粒机造得新母粒，将得到的新母粒经单螺杆吹膜机制得单层抗菌保鲜包装薄膜。
2.根据权利要求1所述的抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，其特征在于：基材聚乙烯树脂替换为聚丙烯树脂或者乙烯-乙烯醇共聚树脂。
3.根据权利要求1或2所述的抑菌保鲜包装薄膜的制备方法，其特征在于：按照实际需要将制得的单层抗菌保鲜包装薄膜、或单层改性聚丙烯抗菌保鲜包装薄膜、或乙烯-乙烯醇共聚树脂抗菌保鲜包装薄膜，通过共挤，覆膜方式复合，成为可供实际使用的抑菌保鲜用的多层膜。
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