CN107385673B - 抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法 - Google Patents

抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法，所述制备方法包括：将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；将所述柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶混合后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜；制得的抗菌抗氧化纳米膜具有优良的抗菌抗氧化效果，可应用于食品包装，能有效抑制食品表面微生物的生长，防止食品氧化变质，延长食品的货架期，保证食品品质。

Description

抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米膜制备领域，具体地，涉及一种抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法。
背景技术
柑橘为世界第一大水果，包括橘子、相、袖、拘椽、甜橙、酸橙、金橘、柠檬等一大家族。中国柑橘年产量1078万吨，是继巴西、美国后第三大生产国。柑橘果实色、香、味兼优，既可鲜食，又可加工成以果汁为主的各种成品，倍受消费者的青睐。柑橘的果皮率一般为22％-28％，柑橘加工成成品后会产生大量的柑橘皮渣，因其外果皮的油胞中(即油包层)含大量柑橘类精油，可供提前柑橘精油，变废为宝。柑橘精油成分复杂，据报道现己检测出其成分有400多种，不同品种和栽培条件精油成分差异很大。一般而言，柑橘精油含有85％-99％的挥发成分和1％-15％的不挥发成分。挥发成分有单萜(柠檬烯)和倍半萜烯碳氢化合物及其含氧衍生物醛(柠檬醛)、酮、酸、醇(芳樟醇)和酷类，其主要成分是柠檬烯。
葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase,GOD)是一种需氧脱氢酶，它能专一地将β-D-葡萄糖氧化成为D-葡萄糖酸和H2O2，具有去葡萄糖、脱氧、杀菌等特性，可除去果汁、饮料、罐头等含糖食品中的氧气，防止产品氧化变质，抑制微生物生长，延长食品保质期。
静电纺丝是近年来制备纳米纤维(膜)的一项新兴技术，它是在高压电场作用下，聚合物溶液或熔体喷射拉伸而形成超细纤维的纺丝方法，通过静电纺丝可最终在接收屏上形成纳米级纤维(膜)。静电纺丝制备纳米纤维膜操作方法简单、制备成本低廉，具有疏松多孔的结构及较大的接触比表面积，被广泛应用于生物医药学、滤器、复合材料及传感器等领域。因此，如何将柑橘精油和葡萄糖氧化酶应用至抗菌抗氧化包装材料的制备中，以提高包装材料的抗菌性能和抗氧化性能是本发明亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌抗氧化纳米膜及其制备方法，制得的抗菌抗氧化纳米膜具有优良的抗菌抗氧化效果，可应用于食品包装，能有效抑制食品表面微生物的生长，防止食品氧化变质，延长食品的货架期，保证食品品质。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗菌抗氧化纳米膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；
(2)将所述柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶混合后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜。
本发明还提供了一种抗菌抗氧化纳米膜，所述抗菌抗氧化纳米膜由上述制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明提供了一种抗菌抗氧化纳米膜的制备方法，所述制备方法包括：将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；将所述柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶混合后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜；原料中的葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，它能专一地将β-D-葡萄糖氧化成为D-葡萄糖酸和H2O2，具有去葡萄糖、脱氧、杀菌等特性；同时，柑橘精油中的柠檬烯可显著抑制革兰氏阴性和阳性细菌以及真菌的活性；利用纳米纤维膜作为抗菌剂剂固定化酶的载体，有利于抗菌剂、酶与底物充分接触，能有效提高抗菌和催化的效率，以及重复利用性；综上，通过各原料之间的协同作用，使得制备的抗菌抗氧化纳米膜具有优良的抗菌抗氧化效果，可应用于食品包装，能有效抑制食品表面微生物的生长，防止食品氧化变质，延长食品的货架期，保证食品品质。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种抗菌抗氧化纳米膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；
(2)将所述柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶混合后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得环状糊精能够饱和溶于水中，所述环状糊精水溶液的制备方法为：将环状糊精加入到45-55℃的水中制得；其中相对于1L的水，所述环状糊精的用量不低于18.5g。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的抗菌抗氧化纳米膜具备更为优良的抗菌能力和抗氧化能力，相对于100重量份的环状糊精水溶液，所述柑橘精油的用量为10-20重量份；
相对于100重量份的纺丝原液，所述柑橘精油/环状糊精包合物的用量为5-15重量份，所述葡萄糖化酶的用量为8-12重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得环状糊精水溶液和柑橘精油能够充分的混合，步骤(1)中所述混合采用恒温搅拌的方式，搅拌的温度为45-55℃，搅拌的时间为3-5h。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了更好的析出晶体，得到纯度更高的柑橘精油/环状糊精包合物，所述制备方法还包括将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，在4-8℃温度下析出晶体，抽滤后于45-55℃下干燥1.5-2.5h，得到所述柑橘精油/环状糊精包合物。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的抗菌抗氧化纳米膜具备更为优良的机械性能，所述纺丝原液的制备方法包括：将聚乙烯醇和水混合并在75-85℃下水浴得到，其中相对于100重量份的水，所述聚乙烯醇的用量为6-10重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶之间能够充分混合，步骤(2)中的混合采用磁力搅拌的方式，且磁力搅拌的时间为2-3h。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的抗菌抗氧化纳米膜具备更为优良的机械性能，所述静电纺丝工艺包括：将纺丝液注入注射器中并将注射器置于注射泵上，连接静电纺丝装置，调整接收距离为10-20cm，电压为5-15kv，并以0.1-0.5mL/h的流速进行静电纺丝，将静电纺丝得到的纤维在45-55℃下干燥，得到所述抗菌抗氧化纳米膜。
本发明还提供了一种抗菌抗氧化纳米膜，所述抗菌抗氧化纳米膜由上述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将18.5g环状糊精加入到45℃的1L水中制得环状糊精水溶液，将1kg环状糊精水溶液和0.1kg柑橘精油混合(混合采用恒温搅拌的方式，搅拌的温度为45℃，搅拌的时间为3h)，在4℃温度下析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；将0.05kg所述柑橘精油/环状糊精包合物、1kg纺丝原液和0.08kg葡萄糖化酶混合(混合采用磁力搅拌的方式，且磁力搅拌的时间为2h)后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜A1；其中，所述纺丝原液的制备方法包括：将0.06kg聚乙烯醇和1kg水混合并在75℃下水浴得到；所述静电纺丝工艺包括：将纺丝液注入注射器中并将注射器置于注射泵上，连接静电纺丝装置，调整接收距离为10cm，电压为5kv，并以0.1mL/h的流速进行静电纺丝，将静电纺丝得到的纤维在45℃下干燥，得到所述抗菌抗氧化纳米膜A1。
实施例2
将18.5g环状糊精加入到55℃的1L水中制得环状糊精水溶液，将1kg环状糊精水溶液和0.2kg柑橘精油混合(混合采用恒温搅拌的方式，搅拌的温度为55℃，搅拌的时间为5h)，在8℃温度下析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；将0.15kg所述柑橘精油/环状糊精包合物、1kg纺丝原液和0.12kg葡萄糖化酶混合(混合采用磁力搅拌的方式，且磁力搅拌的时间为3h)后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜A2；其中，所述纺丝原液的制备方法包括：将0.1kg聚乙烯醇和1kg水混合并在85℃下水浴得到；所述静电纺丝工艺包括：将纺丝液注入注射器中并将注射器置于注射泵上，连接静电纺丝装置，调整接收距离为20cm，电压为15kv，并以0.5mL/h的流速进行静电纺丝，将静电纺丝得到的纤维在55℃下干燥，得到所述抗菌抗氧化纳米膜A2。
实施例3
将18.5g环状糊精加入到50℃的1L水中制得环状糊精水溶液，将1kg环状糊精水溶液和0.15kg柑橘精油混合(混合采用恒温搅拌的方式，搅拌的温度为50℃，搅拌的时间为4h)，在6℃温度下析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；将0.1kg所述柑橘精油/环状糊精包合物、1kg纺丝原液和0.1kg葡萄糖化酶混合(混合采用磁力搅拌的方式，且磁力搅拌的时间为2h)后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜A3；其中，所述纺丝原液的制备方法包括：将0.08kg聚乙烯醇和1kg水混合并在80℃下水浴得到；所述静电纺丝工艺包括：将纺丝液注入注射器中并将注射器置于注射泵上，连接静电纺丝装置，调整接收距离为15cm，电压为10kv，并以0.3mL/h的流速进行静电纺丝，将静电纺丝得到的纤维在50℃下干燥，得到所述抗菌抗氧化纳米膜A3。
测试例
按照QB/T2591-2003的抗菌性能测试方法对制得的抗菌抗氧化纳米膜A1-A3、D1和D2进行抗菌性能的测定，检测结果见表1；其中，防霉级别0级为最高级，4级为最低级。
表1
实施例编号 抗菌率 防霉级别
实施例1 99％ 0级
实施例2 98％ 0级
实施例3 98％ 0级
对比例1 92％ 2级
对比例2 93％ 2级
通过上述表格数据可以看出，在本发明范围内制得的抗菌抗氧化纳米膜的抗菌率较高和防霉效果优良；因此，该抗菌抗氧化纳米膜可应用于食品抗菌包装，能有效抑制食品表面微生物的生长，延长食品的货架期，保证食品品质，具有一定的市场价值。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (2)

1.一种抗菌抗氧化纳米膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，析出晶体后得到柑橘精油/环状糊精包合物；
(2)将所述柑橘精油/环状糊精包合物、纺丝原液和葡萄糖化酶混合后得到纺丝液，并经静电纺丝工艺得到所述抗菌抗氧化纳米膜；所述环状糊精水溶液的制备方法为：将环状糊精加入到45-55℃的水中制得；其中相对于1L的水，所述环状糊精的用量不低于18.5g；相对于100重量份的环状糊精水溶液，所述柑橘精油的用量为10-20重量份；
相对于100重量份的纺丝原液，所述柑橘精油/环状糊精包合物的用量为5-15重量份，所述葡萄糖化酶的用量为8-12重量份；步骤(1)中所述混合采用恒温搅拌的方式，搅拌的温度为45-55℃，搅拌的时间为3-5h；所述制备方法还包括将环状糊精水溶液和柑橘精油混合，在4-8℃温度下析出晶体，抽滤后于45-55℃下干燥1.5-2.5h，得到所述柑橘精油/环状糊精包合物；所述纺丝原液的制备方法包括：将聚乙烯醇和水混合并在75-85℃下水浴得到，其中相对于100重量份的水，所述聚乙烯醇的用量为6-10重量份；步骤(2)中的混合采用磁力搅拌的方式，且磁力搅拌的时间为2-3h；所述静电纺丝工艺包括：将纺丝液注入注射器中并将注射器置于注射泵上，连接静电纺丝装置，调整接收距离为10-20cm，电压为5-15kv，并以0.1-0.5mL/h的流速进行静电纺丝，将静电纺丝得到的纤维在45-55℃下干燥，得到所述抗菌抗氧化纳米膜。
2.一种抗菌抗氧化纳米膜，其特征在于，所述抗菌抗氧化纳米膜由权利要求1所述的制备方法制得。
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