CN106700108A - 一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法，本发明所述可降解抗菌保鲜膜的制备方法，通过将壳聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定体积的甘油，干燥成膜，然后通过交联剂将抗菌肽分子的羧基与膜上壳聚糖分子的氨基进行共价交联，得到可降解抗菌保鲜膜。采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜，具有很强的抗菌能力及良好的机械性能，可广泛用于食品保鲜、食品包装及餐具包装等领域。

Description

一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法。
背景技术
壳聚糖（CS）是几丁质脱去乙酰基的衍生物，由于具有生物可降解性、生物相容性及抗菌性被认为是有巨大潜力的包装材料。淀粉被认为是包装材料中非常有吸引力的生物大分子，尤其是直连淀粉在提高膜的机械强度方面具有独特的优势，同样淀粉也具有生物可降解性和生物相容性。
目前，壳聚糖和淀粉在包装材料行业已有应用，但是现有的采用壳聚糖和淀粉制备的保鲜膜抗菌性能明显不足。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法，从而解决现有的保鲜膜的抗菌性能不足的问题。
本发明的技术方案如下：
一种可降解抗菌保鲜膜的制备方法，包括步骤：
A、制备0.5%-4%的壳聚糖的醋酸溶液和0.1%-2%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液；然后将膜溶液倒入模板中，30-60℃干燥24-48h后撕膜，再在50-60%湿度下，25-30℃保持12-48h，之后，浸泡、冲洗、干燥，得到保鲜膜；
B、在室温下称取1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺溶解在磷酸缓冲液中，搅拌后得到混合液；将混合液加入装有步骤A得到的保鲜膜的器皿中，再加入抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜清洗后，25-37℃干燥24-48h，撕膜，再在50-60%湿度下放置1-3h，得到可降解抗菌保鲜膜。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤A中，所述膜溶液中壳聚糖的质量为0.2-1.6g。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤A中，按质量计，所述膜溶液中，壳聚糖：淀粉= 1- 16 : 1。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤A中，甘油的加入量为所述膜溶液总体积的0.2-25%。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤B中，称取15-60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和10-50 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌15-30min后得到混合液。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤B中，所述膜溶液中加入0.5-100 mg抗菌肽。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤B中，所述抗菌肽包括鲎素。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤B中，用摆床在室温下震荡2-24h，得到复合保鲜膜。
所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其中，所述步骤B中，将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，25-37℃干燥24-48h，撕膜。
一种可降解抗菌保鲜膜，所述可降解抗菌保鲜膜采用以上所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法制备而成。
有益效果：本发明通过将壳聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定体积的甘油，干燥成膜，然后通过交联剂将抗菌肽分子的羧基与膜上壳聚糖分子的氨基进行共价交联，得到可降解抗菌保鲜膜。采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜，具有很强的抗菌能力及良好的机械性能，可广泛用于食品保鲜、食品包装及餐具包装等领域。
具体实施方式
本发明提供一种可降解抗菌保鲜膜及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其包括步骤：
S100、制备0.5%-4%的壳聚糖的醋酸溶液和0.1%-2%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液；然后将膜溶液倒入模板中，30-60℃干燥24-48h后撕膜，再在50-60%湿度下，25-30℃保持12-48h，之后，浸泡、冲洗、干燥，得到保鲜膜；
S200、在室温下称取1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐（EDC-HCl）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶解在磷酸缓冲液（PBS）中，搅拌后得到混合液；将混合液加入装有步骤S100得到的保鲜膜的器皿中，再加入抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜清洗后，25-37℃干燥24-48h，撕膜，再在50-60%湿度下放置1-3h，得到可降解抗菌保鲜膜。
本发明实施例中，所述步骤S100也即是配制膜溶液及得到保鲜膜的过程，而所述步骤S200也即是进行膜的抗菌肽接枝。
优选地，所述步骤S100中，制备0.5%-4%的壳聚糖的醋酸溶液的方法为：称取壳聚糖加入到1-2%醋酸溶液中，搅拌12-24h，完全溶解后用纱布过滤，得到0.5%-4%的壳聚糖的醋酸溶液。例如，称取4 g CS 到200 ml 2%醋酸溶液中，搅拌12h，完全溶解后用纱布过滤，制备得到2%CS溶液。
优选地，所述步骤S100中，制备0.1%-2%的淀粉水溶液（淀粉溶液）的方法为：称取淀粉加入到去离子水中，加热至80-100℃，搅拌10-30min，得到0.1%-2%的淀粉水溶液。例如，称取0.5g 淀粉到100 ml蒸馏水中，加热至90 ℃，保持20分钟，并不断搅拌，制备得到0.5% 淀粉溶液。
优选地，所述步骤S100中，所述模板包括丙烯酸盘、玻璃盘等。本发明所述步骤S100中，以培养皿为例，可以在9cm培养皿倒入20ml膜溶液，得到厚约0.02mm的膜，倒入膜溶液的量与膜的厚度相关，倒入膜溶液时，大概倒到培养皿将满为止。
优选地，所述步骤S100中，所述膜溶液中壳聚糖的质量为0.2-1.6g。
优选地，所述步骤S100中，按质量计，所述膜溶液中，壳聚糖：淀粉= 1- 16 : 1。
优选地，所述步骤S100中，甘油的加入量为所述膜溶液总体积的0.2-25%。
优选地，所述步骤S100中，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5-1h，再用去离子水多次冲洗后，用去离子水浸泡12-48h，干燥，得到保鲜膜。
优选地，所述步骤S200中，称取15-60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和10-50 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌15-30min后得到混合液。其中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺为交联剂，用于将抗菌肽分子的羧基与膜上壳聚糖分子的氨基进行共价交联。
优选地，所述步骤S200中，将混合液加入装有步骤S100得到的保鲜膜的器皿中，其中膜的总面积为200 cm2以内。
优选地，所述步骤S200中，所述膜溶液中加入0.5-100 mg抗菌肽。本发明所述抗菌肽包括鲎素在内的阳离子抗菌肽，其中，优选为鲎素。本发明所述鲎素是一种阳离子抗菌肽，由17个氨基酸组成，其中含有6个碱性氨基酸以及4个形成二硫键的半胱氨酸。2个二硫键是维持鲎素β-折叠刚性结构及抗菌活性至关重要的因素，6个碱性氨基酸使抗菌肽表面带正电，带正电的鲎素更加容易与带负电的细胞膜结合，从而执行抑杀功。鲎素作为抗菌肽具高效快速的抗菌活性、抗菌谱较广、良好的稳定性及环境相容性等特点，在畜牧、食品、医药及环保等领域极具研发价值及应用前景。
优选地，所述步骤S200中，用摆床在室温下震荡2-24h，保证膜的两面跟溶液充分接触，得到复合保鲜膜。
优选地，所述步骤S200中，将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，25-37℃干燥24-48h，撕膜。
本发明实施例还提供了一种可降解抗菌保鲜膜，其采用以上所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法制备而成。
进一步的，如表1所示，表1是采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜的元素分析表。
表1 可降解抗菌保鲜膜的元素分析表
注：表1中“a”表示T测验P<0.05， “b” 表示T测验P<0.01
从表1中可以看出：结果显示保鲜膜偶联鲎素以后，氮含量和C/N比均显著上升。保鲜膜偶联鲎素以后，硫元素含量显著上升。这些证据说明在复合膜的表面已经存在鲎素小肽分子。
进一步的，以下对采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜进行膜抑菌实验，按照以下步骤进行：
1、用接种针或接种环挑取病原菌菌种于液体培养基中，在37℃，120-200转/分钟条件下震荡培养约20h，至OD600（溶液在600nm波长处的吸光值）约为0.5-0.6。
2、将制备的可降解抗菌保鲜膜切成0.5-3.0cm直径的圆片，并在无菌条件下，用无菌术清洗5-8次，并将4-5片膜圆片平铺在制备好的LB培养基上。
3、取步骤1培养的菌液用培养基稀释100倍，然后在每片步骤2制备的膜圆片上接入10µl稀释后的菌液，涂匀，37℃培养过夜。用未接鲎素的膜作为对照。
进一步的，如表2所示，表2是采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜对不同细菌的抗菌活性。
表2 可降解抗菌保鲜膜对不同细菌的抗菌活性
注：表2中“-”代表无抗菌活性，“+”代表强抗菌活性，“+”越多代表抗菌活性越强，5个“+”为最大抗菌活性
从表2中可以看出：可降解抗菌保鲜膜结合鲎素后，均对上述五种微生物具有显著的强抗菌活性，因此本发明制备的可降解抗菌保鲜膜相比现有的保鲜膜对病原菌具有强抑杀作用。
现有技术中未出现过结合抗菌性能更好的鲎素研制抗菌复合保鲜膜的相关研究，本发明所述可降解抗菌保鲜膜的制备方法，通过将壳聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定体积的甘油，干燥成膜，然后通过交联剂将抗菌肽分子的羧基与膜上壳聚糖分子的氨基进行共价交联，得到可降解抗菌保鲜膜。采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜，具有很强的抗菌能力及良好的机械性能，可广泛用于食品保鲜、食品包装及餐具包装等领域。
下面以具体实施例对本发明做详细说明：
实施例1：
（1）、制备2%的壳聚糖的醋酸溶液和0.5%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中壳聚糖的质量为0.8g，按质量计，壳聚糖：淀粉= 4 : 1；甘油的加入量为所述膜溶液总体积的10%；然后将膜溶液倒入玻璃盘中，50℃干燥40h后撕膜，再在50%湿度下，27℃保持48h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5h，再用去离子水多次冲洗后，用去离子水浸泡24h，干燥，得到保鲜膜；
（2）、称取30 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和20 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌20min后得到混合液；将混合液加入装有步骤1得到的保鲜膜的器皿中，再加入5 mg抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡24h，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，37℃干燥24h，撕膜，再在50%湿度下放置2h，得到可降解抗菌保鲜膜。
实施例2：
（1）、制备0.5%的壳聚糖的醋酸溶液和2%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中壳聚糖的质量为0.2g，按质量计，壳聚糖：淀粉= 1 : 1；甘油的加入量为所述膜溶液总体积的0.2%；然后将膜溶液倒入玻璃盘中，30℃干燥24h后撕膜，再在50%湿度下，25℃保持12h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡0.5h，再用去离子水多次冲洗后，用去离子水浸泡12h，干燥，得到保鲜膜；
（2）、称取15mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和10 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌15min后得到混合液；将混合液加入装有步骤1得到的保鲜膜的器皿中，再加入0.5 mg抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡2h，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，25℃干燥24h，撕膜，再在50%湿度下放置1h，得到可降解抗菌保鲜膜。
实施例3：
（1）、制备4%的壳聚糖的醋酸溶液和0.1%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液，其中，控制所述膜溶液中壳聚糖的质量为1.6g，按质量计，壳聚糖：淀粉= 16 : 1；甘油的加入量为所述膜溶液总体积的25%；然后将膜溶液倒入玻璃盘中，60℃干燥48h后撕膜，再在60%湿度下， 30℃保持48h，之后，用5%的 NaOH 溶液浸泡1h，再用去离子水多次冲洗后，用去离子水浸泡48h，干燥，得到保鲜膜；
（2）、称取60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和50 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌30min后得到混合液；将混合液加入装有步骤1得到的保鲜膜的器皿中，再加入100 mg抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡24h，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，37℃干燥48h，撕膜，再在60%湿度下放置3h，得到可降解抗菌保鲜膜。
综上所述，本发明所述可降解抗菌保鲜膜的制备方法，通过将壳聚糖溶液和淀粉溶液按一定比例混合，并加入一定体积的甘油，干燥成膜，然后通过交联剂将抗菌肽分子的羧基与膜上壳聚糖分子的氨基进行共价交联，得到可降解抗菌保鲜膜。采用本发明所述制备方法制备的可降解抗菌保鲜膜，具有很强的抗菌能力及良好的机械性能，可广泛用于食品保鲜、食品包装及餐具包装等领域。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、制备0.5%-4%的壳聚糖的醋酸溶液和0.1%-2%的淀粉水溶液；取壳聚糖的醋酸溶液和淀粉水溶液混匀后，加入甘油，得到膜溶液；然后将膜溶液倒入模板中，30-60℃干燥24-48h后撕膜，再在50-60%湿度下，25-30℃保持12-48h，之后，浸泡、冲洗、干燥，得到保鲜膜；
B、在室温下称取1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺溶解在磷酸缓冲液中，搅拌后得到混合液；将混合液加入装有步骤A得到的保鲜膜的器皿中，再加入抗菌肽，然后将器皿封口，用摆床在室温下震荡，得到复合保鲜膜；将复合保鲜膜清洗后，25-37℃干燥24-48h，撕膜，再在50-60%湿度下放置1-3h，得到可降解抗菌保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述膜溶液中壳聚糖的质量为0.2-1.6g。
3.根据权利要求2所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，按质量计，所述膜溶液中，壳聚糖：淀粉= 1- 16 : 1。
4.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，甘油的加入量为所述膜溶液总体积的0.2-25%。
5.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，称取15-60 mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和10-50 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶解在100 ml磷酸缓冲液中，搅拌15-30min后得到混合液。
6.根据权利要求2所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，所述膜溶液中加入0.5-100 mg抗菌肽。
7.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，所述抗菌肽包括鲎素。
8.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，用摆床在室温下震荡2-24h，得到复合保鲜膜。
9.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，将复合保鲜膜用磷酸缓冲液和去离子水分别清洗数次后，25-37℃干燥24-48h，撕膜。
10.一种可降解抗菌保鲜膜，其特征在于，所述可降解抗菌保鲜膜采用如权利要求1-9任一项所述的可降解抗菌保鲜膜的制备方法制备而成。
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