CN107404888A - 包括抗微生物组合物的包装材料 - Google Patents

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Abstract

提供了将某些抗微生物组合物与基底结合的材料，以提供适合包装像肉制品这样的食品的材料。在一个方面，本发明提供了一种适合包装的材料，包括(a)基底，以及(b)抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包括：(i)活性抗微生物剂和(ii)载体，其中所述抗微生物组合物是水凝胶。

Description

包括抗微生物组合物的包装材料
技术领域
本发明涉及包括抗微生物组合物的可用于包装的材料。此类材料可特别用于食品包装应用。
背景技术
在包装食品工业中，特别在将鲜肉包装到塑料材料中，保护肉其免受细菌和细菌生长的危害对肉加工者、包装者和零售商很重要。在鲜肉空间中，成本效益和长效抗微生物效力都是重要的考量。鲜牛肉、猪肉和家禽肉市场中的绝大多数商用抗微生物技术是利用抗微生物喷洒或浴洗来将抗微生物剂施涂到动物躯体上的躯体施涂。
在鲜肉的制备和包装中沿着供应链提供多种病原体障碍是所期望的。照此，大量的研究已转到开发可随着包装或与包装一起递送的抗微生物溶液。已经尝试了许多技术，包含例如：直接将抗微生物剂并入包装材料中(例如通过复配或共混)；将抗微生物剂固定到包装上(例如通过表面处理、反应性结合等)，通过聚合物树脂(例如季聚合物)的官能化并入抗微生物剂，以及通过施涂将抗微生物剂施涂到包装表面。这些技术中的每一种都具有严重的局限性。将抗微生物剂并入包装材料中受到抗微生物剂与挤出温度的温度相容性的限制(大部分有机抗微生物剂是不相容的)。使用抗微生物剂(例如像银这样的温度稳定的金属基颗粒)会导致所述试剂浸析出包装材料并浸析到食品上。另外，某些抗微生物剂可引起与鲜肉相关的感官(例如酸、精油等)变化。对聚合物进行官能化以包含具有抗微生物特性的官能团通常成本效益不高。用抗微生物剂涂覆包装表面也不高效，因为此类涂料通常是水基的，并且因此会从食品表面滴落并聚集在包装中的凹口中。最后，将抗微生物剂固定在包装基底上会固有地降低抗微生物剂的流动性并影响效力。
因此期望具有在食品包装特别是鲜肉包装中提供抗微生物剂的替代方法。
发明内容
本发明某些抗微生物组合物与基底的组合提供了如本文所述的适合包装的材料，有利地解决了与以前尝试在食品包装中提供抗微生物剂相关的许多局限性。例如，在各种实施例中，本发明提供了适合包装的各种材料，其可帮助以适当的食品接触时间(相对于水基系统显著增加)适当地覆盖包装和食品表面，同时保持抗微生物剂的流动性。
在一个方面，本发明提供了一种适合包装的材料，包括(a)基底，以及(b)抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包括：(i)活性抗微生物剂和(ii)载体，其中抗微生物组合物是水凝胶。在一些实施例中，抗微生物组合物在2℃和12℃之间的温度下是水凝胶。在各种实施例中，由与食品(例如鲜肉)接触的包装材料递送或负载的抗微生物组合物有助于延长活性抗微生物剂在食品表面上的接触时间。此外，所述活性抗微生物剂可在载体基质内保持完全的流动性，从而容许其自由地移动到感染位点，并因此相对于替代方法提高了效力。
这些以及其它实施例在具体实施方式中进行了更详细的描述。
附图说明
图1是显示实例1结果的条形图。
图2是显示实例2结果的条形图。
图3是显示实例3结果的条形图。
图4是显示实例4结果的条形图。
图5是显示实例5结果的条形图。
图6是显示实例6结果的条形图。
图7是显示实例7结果的条形图。
具体实施方式
除非本文另外指出，百分比都是重量百分比(wt％)，并且温度都以℃计。“食品表面”是任何食品的外表面。食品非限制性地包含肉、奶酪、水果和蔬菜。肉是旨在用作食品的动物肉体。动物包含哺乳类(例如母牛、猪、羊、水牛等)、禽类(例如鸡、火鸡、鸭、鹅等)、鱼类和贝类。肉包含鲜肉(例如动物躯体、切割肉块等)、加工过的肉，以及像香肠、熏肉、肉松、熟食肉、肉片和肉馅这样的加工过的肉制品。此类肉可包含例如鲜肉、加工过的肉和加工过的肉制品，其将会在冷藏条件下(例如在2到6℃的温度下)存储、运输、展示和/或销售。“肉表面”是任何肉制品的外表面。
动物被屠宰后，通常在包装之前将肉以多种方式加工以销售给消费者。在一些肉制品(例如牛排、鸡胸等)的情况下，仅将肉切成和剪成更小的尺寸。在另一个实例中，可对像熟肉这样的肉制品进行切割、调味、烹制、然后切片。肉可能以本领域技术人员已知的范围广泛的其它方式制备。为了准备销售给消费者，一旦制备后和/或加工后便将肉以多种方式包装。
在包装之前或之后的一些点将肉冷藏或冷冻。期望包装后的肉保持冷藏或冷冻，直到被消费者购买和/或使用。在肉被冷藏的情况下，肉和含有肉的包装通常在2℃和6℃之间，经常是4℃下进行保存。零售店销售的鲜肉的情况通常是这样。在一些情况下，冷藏温度可沿着供应链(例如在肉加工者和零售地点之间)改变，使得肉的包装的存储温度可在4℃和12℃之间。在那个范围(2℃和12℃)内的温度下，肉的表面上会保持细菌生长的可能性，甚至在包装后也是如此。此外，本领域众所周知的是，肉的表面上的细菌组成在2℃和12℃之间可与在其它温度下差别极大。此外，肉的表面上的细菌组成在整个2℃到12℃的温度范围内通常也是差异极大。因此，本发明实施例涉及适合包装的材料，其可与包装的肉制品一起使用，以在2℃和12℃之间的温度下防止和/或抑制细菌在肉的表面上生长。本发明的一些实施例涉及适合包装的材料，其可与包装的肉制品一起使用，以在宽温度范围(包含低于2℃和/或高于12℃的温度)下防止和/或抑制细菌在肉的表面上生长。
在一个方面，本发明提供了一种适合包装的材料，包括(a)基底，以及(b)抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包括：(i)活性抗微生物剂和(ii)载体，其中抗微生物组合物是水凝胶。术语“水凝胶”在本文中以与本领域技术人员的理解一致的方式进行使用。一般来说，水凝胶指的是主要通过水遍及其整个体积而扩展的非流体胶质网络或聚合物网络。在被切割成两部分时，水凝胶通常将不会再结合形成单个单元，而非凝胶粘性液体将随时间推移走样并且两个部分将会再结合。
在一些实施例中，抗微生物组合物在2℃和12℃之间的温度下可以是水凝胶。作为水凝胶，所述抗微生物组合物有助于延长活性抗微生物剂在食品表面上的接触时间。此外，所述活性抗微生物剂可在载体基质内保持完全的流动性，从而容许其自由地移动到感染位点，并因此相对于替代方法提高了效力。
可如以下进一步所讨论使用许多活性抗微生物剂。另外，可如以下进一步所讨论使用许多载体。在一些实施例中，抗微生物组合物进一步包括抗氧化剂、表面活性剂、稳定剂、缓冲剂、清除剂(例如用于清除气味、氧气、湿气等)和其它添加剂以及不同添加剂的组合。在一些实施例中基底是聚合物膜。
在一些方面，本发明涉及一种包装，其包括任何本文所述适合包装的材料。在一些实施例中，抗微生物组合物在包装的组装之前被施涂到基底表面。在其它实施例中，抗微生物组合物在包装的组装之后被施涂到基底内表面。在一些进一步的实施例中，包装包括像肉制品这样的食品。在一些实施例中，抗微生物组合物与食品接触。在一些实施例中，尽管抗微生物组合物与食品接触，但是在一些实施例中形成包装材料的部分的基底内表面不必要与食品接触。例如，尽管基底内表面(或基底内表面的一部分)可能不与食品接触，但是抗微生物组合物仍可随时间滴落在和散布在食品表面。在其它实施例中，基底内表面(或基底内表面的一部分)以及抗微生物组合物可与食品接触。
本发明材料可以适合防止或抑制多种细菌的生长，包含例如：
(a)大肠杆菌，包含：产志贺毒素大肠杆菌(STEC)(还包含与严重并发症溶血性尿毒综合征(HUS)关联的产Vero毒素大肠杆菌菌株)；肠出血性大肠杆菌(EHEC)，已经被美国农业部宣布为非完整生牛肉中的掺杂物的肠出血性大肠杆菌的产志贺样毒素大肠杆菌(STEC或SLTEC)(特定的七种STEC血清群包含(O157:H7、O26、O103、O45、O111、O121和O145)，溶血性尿毒症综合征相关的肠出血性大肠杆菌(HUSEC)和产vero细胞毒素大肠杆菌或产vero毒素大肠杆菌(VTEC)；
(b)以不同的其它毒力特性提到的其它大肠杆菌菌株，例如肠侵袭性大肠杆菌菌株(EIEC)、肠致病性大肠杆菌菌株(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌菌株(ETEC)、肠凝集性大肠杆菌菌株(EAEC或EAgEC)；
(c)沙门氏菌属，包含但不限于肠沙门氏菌菌株，基于血清分型具有以下亚种：
肠炎沙门菌、肯塔基沙门菌、鼠伤寒沙门菌、鼠伤寒沙门菌变型V、海德堡沙门菌、哈达尔沙门菌、牛波特沙门菌、佐治亚沙门菌、阿贡纳沙门菌、格兰扁沙门菌、山夫登堡沙门菌、阿拉丘瓦沙门菌、婴儿沙门菌、雷丁沙门菌、什瓦曾格隆得沙门菌、姆班达卡沙门菌、蒙得维的亚沙门菌、培塔沙门菌和汤普森沙门菌；
(d)假单胞菌属(包含草莓假单胞菌、隆德假单胞菌、荧光假单胞菌)；
(e)弯曲杆菌属(包含空肠弯曲杆菌)；
(f)产气荚膜梭状芽孢杆菌；肉毒梭状芽孢杆菌；
(g)利斯特氏菌(包含单核细胞增生李斯特氏菌)；
(h)志贺氏菌(包含血清型A、B、C和D)；
(i)包含金黄色葡萄球菌的葡萄球菌属(包含抗甲氧西林葡萄球菌并包含可导致葡萄球菌性肠炎的属种；
(j)链球菌属；
(k)包含霍乱弧菌的弧菌属(包含血清型O1和非O1、肠炎弧菌和创伤弧菌)；
(l)耶尔森氏菌属，包含小肠结肠炎耶尔森菌和假结核耶尔森菌；
(m)不动杆菌属(包含约氏不动杆菌)；
(n)莫拉菌属；
(o)冷杆菌属(包含不动嗜冷杆菌)；
(p)希瓦氏菌属(包含腐败希瓦氏菌)；
(q)肠杆菌属；
(r)肠杆菌科沙雷菌属；
(s)乳杆菌属；和/或
(t)热死环丝菌。
在各种实施例中可使用多种活性抗微生物剂以抑制或防止细菌生长。选择活性抗微生物剂的一个重要因素是抗微生物组合物的目标细菌类型。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括一种或多种季铵盐。适合用于本发明实施例的季铵盐包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。优选地，季铵盐具有至少一个芳族取代基(例如吡啶鎓或苄基)。优选地，季铵盐具有至少一个C8-C25烷基基团，优选C10-C20。可用于一些实施例的季铵盐的实例是氯化十六烷基吡啶。可用于一些实施例的季铵盐的另一个实例是二甲基十八烷基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵，其为季硅烷化合物。优选的季铵盐包含可有效防止或抑制一种或多种以上所列细菌生长的那些。选择用于本发明一些实施例的特定季铵盐的一个因素是目标细菌。
在季铵盐用作抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。在一个优选实施例中，水性介质被缓冲到优选pH 4到9，优选5到8.5，优选6到8。载体中季铵盐的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括一种或多种氨基酸衍生物。适合用于本发明实施例的氨基酸衍生物包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。可用于一些实施例的一个示范性氨基酸衍生物是Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯(CAS号60372-77-2，作为HCl盐)(也称作月桂酰精氨酸酯)。优选的氨基酸衍生物包含可有效防止或抑制一种或多种以上所列细菌生长的那些。选择用于本发明一些实施例的特定氨基酸衍生物的一个因素是目标细菌。
在月桂酰精氨酸酯用作抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。抗微生物组合物中月桂酰精氨酸酯的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括一种或多种有机酸。“有机酸”是含有碳原子和氢原子并且(室温下测量的)pKa为2到6、优选2.5到5.5、优选3到5的化合物。例如，可用于一些实施例的有机酸包含羧酸。适合用于本发明实施例的有机酸包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。有机酸可部分或者甚至完全处于它们的离子化形式，即作为它们的盐。优选地，有机酸不含氮原子。可组合使用一种以上的有机酸。优选地，有机酸具有2到10个碳原子、优选2到8个、优选3到6个。可用于一些实施例的有机酸的实例包含乳酸、苯甲酸、山梨酸、柠檬酸、乙酸、丙酸和辛酸。在一些实施例中，有机酸包括乳酸。优选的有机酸包含可有效防止或抑制一种或多种以上所列细菌生长的那些。选择用于本发明一些实施例的特定有机酸的一个因素是目标细菌。在有机酸用作抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。抗微生物组合物中有机酸的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括一种或多种肽。适合用于本发明实施例的肽包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。可用于一些实施例的肽的实例包含例如乳酸链球菌肽、ε-聚赖氨酸、细菌素和大肠杆菌素；优选乳酸链球菌肽和ε-聚赖氨酸。优选的肽包含可有效防止或抑制一种或多种以上所列细菌生长的那些。选择用于本发明一些实施例的特定肽的一个因素是目标细菌。在肽用作抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。抗微生物组合物中肽的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括金属基抗微生物剂。适合用于本发明实施例的金属基抗微生物剂包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。在一些实施例中此类金属基抗微生物剂的实例包含银基抗微生物剂、锌基抗微生物剂和铜基抗微生物剂。此类金属基抗微生物剂可以是本领域已知适合食品应用的任何形式，包含例如金属盐、金属氧化物、纳米颗粒、支持在像沸石和粘土这样的无机材料上的金属及其组合。优选的金属基抗微生物剂包含可有效防止或抑制一种或多种以上所列细菌生长的那些。选择用于本发明一些实施例的特定金属基抗微生物剂的一个因素是目标细菌。在使用金属基抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。载体中金属基抗微生物剂的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，活性抗微生物剂包括噬菌体。适合用于本发明一些实施例的噬菌体包含例如可有效抑制细菌(包含腐败细菌)生长的那些。优选的噬菌体包含可有效抵抗之前所列细菌的那些。选择用于本发明一些实施例的特定噬菌体的一个因素是目标细菌。
在噬菌体用作抗微生物剂的实施例中，它作为抗微生物组合物的一部分与载体一起被施涂到食品表面(如以下更详细所述)。优选地，液体载体是水性介质。在一个优选实施例中，水性介质被缓冲到优选pH 4到9，优选5到8.5，优选6到8。抗微生物组合物中噬菌体的浓度可基于其活性、抗微生物组合物的目标粘度、食品的量和/或表面积以及依照本文教导的其它因素来选择。
在一些实施例中，本发明的抗微生物组合物不包含噬菌体、或噬菌体的组合作为仅有的活性抗微生物剂。例如，本发明的多个实施例的目标是在更低的温度(例如2℃到12℃的致冷温度)下防止或抑制细菌生长。已经知道由于噬菌体繁殖需要的更低的微生物活性噬菌体在更低的温度下不那么有效，使得在本发明的一些实施例中不太希望包含它们。例如，可能需要更高浓度的噬菌体以获得与细菌活跃的更高温度下的活性等同的抗菌活性。噬菌体的另一个局限性是需要许多单独噬菌体的混合物来靶向可在肉的包装中发现的宽范围的细菌，例如，因为噬菌体对细菌的单独菌株是特异性的。因此，在一些实施例中，只要使用噬菌体，一种或多种噬菌体可与本文公开的不是噬菌体的另一种活性抗微生物剂组合使用。在一些实施例中，抗微生物组合物不包含任何噬菌体。
除了以上活性抗微生物剂，本发明的一些实施例中还可使用可有效防止或抑制细菌生长的其它活性抗微生物剂。此类活性抗微生物剂的实例可包含例如像例如肉豆蔻、牛至、香叶天竺葵、胡椒、丁香、法国百里香这样的包含精油的天然来源的抗微生物剂；像例如冰片、δ-3-蒈烯、香芹酚、香芹酚甲基酯、顺/反-柠檬醛、丁子香酚、牻牛儿醇、百里香酚、α-松油醇、松油烯-4-醇、(±)-沉香醇、(-)-侧柏酮、乙酸香叶酯、橙花醇、薄荷酮、β-苹烯、R(+)-苧烯、α-苹烯、α-松油烯、香茅醛、p-伞花烃、肉桂醛和乙酸冰片酯这样的精油提取物和其它天然来源的活性成分；像例如氯化钠、酸化亚氯酸钠、次氯酸钙、偏硅酸钠和磷酸三钠这样的无机盐。
在一些实施例中，本发明的抗微生物组合物中可提供活性抗微生物剂的组合。例如，某些活性抗微生物剂对某些种类的细菌可能更有效，使得抗微生物剂的组合可对更宽范围的细菌提供更佳效力。在一些实施例中，抗微生物组合物可包括任意两种或更多种本文公开的活性抗微生物剂。例如，在一些实施例中抗微生物组合物可包括噬菌体和至少一种本文公开的其它活性抗微生物剂。本领域技术人员可基于本文教导来确定活性抗微生物剂的各种组合、相对量和浓度。
根据本发明，活性抗微生物剂作为抗微生物组合物在载体中提供。载体可包括产生在一些实施例中是水凝胶的抗微生物剂组合物的组分。当与用于食品包装材料的基底一起提供时，抗微生物组合物具有足够的粘度以帮助与产品(例如肉制品)接触是重要的。抗微生物组合物(具体地，如水凝胶)的粘性可使得能够在活性抗微生物剂与食品或肉的表面之间实现延长的接触时间。另外，抗微生物组合物(具体地，如水凝胶)的粘性可促进活性抗微生物剂保持与载体基质的完全流动性的能力，从而容许所述试剂自由移动到感染位点。
由于本发明实施例涉及适合包装将会被加工、运送和/或在冷藏温度(2℃到12℃)下存储的鲜肉的材料，由于本文中所述的那些原因，抗微生物组合物在那个温度范围内可以是水凝胶。
在本发明的各种实施例中，活性抗微生物剂在载体中提供以形成抗微生物组合物。在目标温度范围中的载体组分是影响抗微生物组合物粘度以及抗微生物组合物是否是水凝胶的关键因素。载体优选包括水和可以按某一方式处理以形成水凝胶的流变改性剂。可包含在本发明的各种实施例中以形成水凝胶的流变改性剂的实例包含纤维素醚聚合物、明胶、果胶、黄原胶、瓜尔胶以及本领域其它技术人员能够基于本文教导确认的其它流变改性剂。可选择流变改性剂的特定类型和量，以在2℃和12℃之间的温度下与水和其它组分组合以形成根据本发明的水凝胶。
用于本发明的一些实施例的一个特别期望的流变改性剂是纤维素醚聚合物。可用于本发明一些实施例的纤维素醚聚合物的实例包含甲基纤维素聚合物、羟基丙基甲基纤维素聚合物及其组合。此类纤维素醚聚合物可以名称METHOCELTM从陶氏化学公司(DowChemical Company)商购。可用于本发明的实施例中的纤维素醚聚合物的量是足够用于抗微生物组合物形成水凝胶的量。
在本发明中，当在37℃下的溶液中时作为水凝胶存在的特定甲基纤维素聚合物如下。甲基纤维素具有通过1到4个键连接的脱水葡萄糖单元。每个脱水葡萄糖单元在2位、3位和6位处含有羟基。部分或完全取代这些羟基产生纤维素衍生物。举例来说，用苛性碱溶液、随后用甲基化剂处理纤维素纤维得到经一或多个甲氧基取代的纤维素醚。如果不进一步经其它烷基取代，那么这种纤维素衍生物被称为甲基纤维素。
用于本发明的方法的特定甲基纤维素的基本特征是所述甲基的位置。用于本发明的递送的组合物包括脱水葡萄糖单元的羟基经甲基取代的甲基纤维素，使得s23/s26为0.36或0.36以下、优选0.33或0.33以下、更优选0.30或0.30以下、最优选0.27或0.27以下或者0.26或0.26以下，并且具体地说0.24或0.24以下或者0.22或0.22以下。优选地，s23/s26为0.08或超过0.08、0.10或超过0.10、0.12或超过0.12、0.14或超过0.14、或者0.16或超过0.16。
在比率s23/s26中，s23为仅脱水葡萄糖单元的2位和3位的两个羟基经甲基取代的脱水葡萄糖单元的摩尔分数，并且s26为仅脱水葡萄糖单元的2位和6位的两个羟基经甲基取代的脱水葡萄糖单元的摩尔分数。对于确定s23，术语“仅脱水葡萄糖单元的2位和3位的两个羟基经甲基取代的脱水葡萄糖单元的摩尔分数”的意思是2位和3位的两个羟基经甲基取代并且6位为未经取代的羟基。对于确定s26，术语“仅脱水葡萄糖单元的2位和6位的两个羟基经甲基取代的脱水葡萄糖单元的摩尔分数”的意思是2位和6位的两个羟基经甲基取代并且3位为未经取代的羟基。
下文式I显示脱水葡萄糖单元中羟基的编号。
在本发明的一个优选实施例中，脱水葡萄糖单元的羟基经甲基取代，使得甲基纤维素的s23/s26为0.27或0.27以下、优选0.26或0.26以下、更优选0.24或0.24以下，或甚至0.22或0.22以下。在本发明的这个实施例中，甲基纤维素的s23/s26优选地为0.08或超过0.08、0.10或超过0.10、0.12或超过0.12、0.14或超过0.14、0.16或超过0.16、或者0.18或超过0.18。制得这个实施例的甲基纤维素的方法在实例中进行更详细描述。制得这个实施例的甲基纤维素的一般程序在国际专利申请WO 2013/059064第11-12页和WO 2013/059065第11-12页中进行了描述。
在本发明的另一优选实施例中，脱水葡萄糖单元的羟基经甲基取代，使得甲基纤维素的s23/s26超过0.27并且最多0.36，优选超过0.27并且最多0.33，且最优选超过0.27并且最多0.30。脱水葡萄糖单元的羟基经甲基取代使得s23/s26为约0.29的甲基纤维素能够以商标名METHOCELTMSG或SGA(陶氏化学公司)商购。所述甲基纤维素在相对低的温度(38℃到44℃)下以在水中2wt％的浓度胶化。第6,235,893号美国专利教导甲基纤维素的制备，甲基纤维素的1.5wt％水溶液展现31℃到54℃的起效胶凝温度，其大部分展现35℃到45℃的胶凝温度。
甲基纤维素的DS(甲基)优选地是1.55到2.25、更优选地是1.65到2.20并且最优选地是1.70到2.10。甲基纤维素的甲基的取代度DS(甲基)(也表示为DS(甲氧基))为每脱水葡萄糖单元中经甲基取代的OH基团的平均数。
甲基纤维素中甲氧基％的确定根据美国药典(USP 34)进行。所获得的值是甲氧基％。所述值随后转换为甲基取代基的取代度(DS)。在转换时已经考虑了剩余量的盐。
在5℃下以10s-1的剪切率作为2wt％水溶液进行测量时，甲基纤维素的粘度一般为至少2.4mPa·s、优选至少3mPa·s并且最优选至少10mPa·s。在如上文所指出测量时，甲基纤维素的粘度优选最多10,000mPa·s、更优选最多5000mPa·s并且最优选最多2000mPa·s。
用于本发明实施例的载体可包含其它流变改性剂。在一些实施例中，除了纤维素醚聚合物之外还可提供此类流变改性剂。在其它实施例中，纤维素醚聚合物可不与此类流变改性剂一起存在。除了水之外还可使用此类其它流变改性剂，以在抗微生物组合物中包括活性抗微生物剂的载体。一般来说，流变改性剂相对于水的量可使用本领域技术人员已知的技术来确定，以制备在2℃和12℃之间的温度下为水凝胶(如本文中所描述)的抗微生物组合物。
在一些实施例中，流变改性剂可包括明胶。一般来说，可使用批准用于食品应用的任何明胶。优选的是，明胶在2℃和12℃之间的温度下作为凝胶存在。可用于本发明一些实施例的明胶的非限制性实例包含可从西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)商购的明胶。可用于本发明的实施例中的明胶的量是足够用于抗微生物组合物在期望的温度下形成水凝胶的量。
可用于本发明的一些实施例的其它流变改性剂的实例包含果胶、黄原胶、瓜尔胶以及本领域技术人员可基于本文教导确认的其它流变改性剂。可选择此类流变改性剂在水中的量，以制备在2℃和12℃之间的温度下作为水凝胶(如本文中所描述)的抗微生物组合物。
如以上所指出，除了水之外，载体还可包括多种流变改性剂(例如本文所述的那些的组合)。可选择特定流变改性剂和相对量，以制备在2℃和12℃之间的温度下作为水凝胶(如本文中所描述)的抗微生物组合物，并避免可能影响抗微生物组合物性能和产品安全性的潜在的相容性问题。
除了水和流变改性剂，在一些实施例中载体还可包括其它成分。此类成分可包含例如抗氧化剂、表面活性剂、稳定剂、缓冲剂、清除剂(例如用于气味、氧气、湿气等)以及本领域技术人员可基于本文公开确认的其它成分。在一些实施例中可包含像二醇类溶剂(例如丙二醇或甘油)这样的溶剂。优选地，当包含溶剂时，它们以不大于10wt％、优选不大于7wt％、优选不大于4wt％、优选不大于3wt％、优选不大于2wt％的量存在。
现在将在以下实例中对本发明的一些实施例进行详细描述。
实例
抗微生物组合物的制备
以下许多实例讨论了活性抗微生物剂作为包括水和流变改性剂的载体的一部分的应用。
在一些实例中，流变改性剂是纤维素醚聚合物(可从陶氏化学公司以指定的METHOCELTME50商购，或如实例中另外描述的商购)。甲基纤维素的储备溶液通过将指定的METHOCELTM固体聚合物分散到热水(在至少80℃的温度下)中同时搅拌以将聚合物在水中充分混合来制备。然后继续搅拌，同时将溶液冷却到4℃。然后将溶液在4℃下存储过夜，以完成聚合物的水合。然后通过将甲基纤维素储备溶液与指定的活性抗微生物剂和水混合以获得期望的浓度来制备抗微生物组合物。
在一些实例中，流变改性剂被称作一般根据以下程序产生的“实验甲基纤维素聚合物”。将细磨的木纤维浆加入搅拌的夹套反应器中。将所述反应器抽空并用氮气吹扫以除去氧气，然后再次抽空。反应以两个阶段进行。在第一阶段，以每摩尔纤维素中的脱水葡萄糖单元2.0摩尔氢氧化钠的量将50重量百分比的氢氧化钠水溶液喷洒到纤维素上，并将温度调到40℃。在40℃下将氢氧化钠水溶液和纤维素的混合物硬化约20分钟后，每摩尔脱水葡萄糖单元向反应器中加入1.5摩尔乙醚、2.5摩尔甲基氯和0.6摩尔环氧丙烷。然后将反应器内容物在60分钟内加热到80℃。达到80℃后，容许所述第一阶段反应进行30min。通过以每摩尔脱水葡萄糖单元2.8摩尔当量甲基氯的量加入甲基氯开始第二阶段反应。甲基氯的添加时间是10min。然后在90min的时间段内以每摩尔脱水葡萄糖单元2.3摩尔氢氧化钠的量加入50重量百分比的氢氧化钠水溶液。添加速率是每分钟每摩尔脱水葡萄糖单元0.026摩尔氢氧化钠。第二阶段添加结束后，然后将反应器内容物在80℃的温度下保持120min。反应后，将反应器排空并冷却到约50℃。将反应器内容物除去并转移到含有热水的罐中。然后将粗甲基纤维素用甲酸中和，并用热水洗去氯化物(通过AgNO3絮凝测试评定)，冷却到室温并在风吹式干燥器中在55℃下干燥。然后使用Alpine UPZ研磨机使用0.5mm的筛将所述材料磨碎。如实例中所述，实验甲基纤维素聚合物可进一步被改性以在放入溶液时调整其粘度。
在一些实例中，流变改性剂为明胶(可从西格玛奥德里奇公司商购)。通过将固体明胶和热水混合(在至少80℃的温度下)并搅拌溶解固体明胶来制备明胶溶液。然后将溶液冷却到约20℃，之后加入指定的活性抗微生物剂。将抗微生物组合物在4℃下冷藏过夜以固化凝胶。
效力测试
以下实例评估本发明的抗微生物组合物的一些实施例以及对比实例的效力。除非另有说明，配制物的效力如下使用接种有目标细菌的鸡皮进行评估。将鸡皮从购自杂货店的鸡大腿上除去，并用异丙醇冲洗，接着用无菌磷酸盐缓冲的盐水洗几次。将大约25cm2的鸡皮片钉到铝箔盘上进行牢固的支持。所有过量液体都从鸡皮表面浸析干。通过将1mL细菌细胞培养物散布到表面上并容许细菌在目标测试温度下在表面上浸渍30分钟对鸡皮进行接种。对于液体/明胶配制物，将溶液施涂到表面并用一片直径为2.3cm的圆形聚乙烯(DOWLEXTM 2045G)膜覆盖。在目标温度(4℃，除非另外指出)下温育后，使用无菌的5mm圆形活体取样钳将鸡皮样品除去。将每个样品在1mL TSB生长培养基中涡旋30秒，以将细菌从鸡表面除去。然后通过最大或然数(Most Probably Number)枚举法对溶液中的细菌浓度进行定量。
实例1
将鸡皮样品接种大肠杆菌11303并在以下条件下用一片聚乙烯膜(DOWLEXTM2045G)处理：
●对照：无活性抗微生物剂的聚乙烯膜(“对照”)；
●电晕：经电晕处理并在具有2％活性抗微生物剂(氯化十六烷基吡啶(“CPC”)、Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯(“LEA”)、或二甲基十八烷基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵(一种季硅烷化合物)(“SQ”)，如以下所述)的水溶液中浸泡过夜的聚乙烯膜(DOWLEXTM2045G)(“电晕CPC”、“电晕LEA”、“电晕SQ”)；
●水：具有2％活性抗微生物剂的1毫升水溶液(如以下所示)撒布在鸡表面上，将聚乙烯膜(DOWLEXTM2045 G)置于处理物上(“CPC水”、“LEA水”和“SQ水”)；以及
●聚合物(抗微生物组合物)：将含有2重量％的改性实验甲基纤维素聚合物和2％的指定的活性抗微生物剂的1毫升溶液(如上所述制备的溶液)置于鸡表面上，并且然后将聚乙烯膜(DOWLEXTM2045G)置于处理物上(“CPC聚合物”、“LEA聚合物”和“SQ聚合物”)。首先通过如本申请的实例部分开始所描述制备实验甲基纤维素聚合物来制备所述改性实验甲基纤维素聚合物。为了降低甲基纤维素在放入溶液中时的粘度，实验甲基纤维素聚合物被部分解聚。通过将粉末状材料与气体氯化氢一起加热然后用碳酸氢钠中和来将甲基纤维素解聚。一般来说，如例如第2013/0236512号美国专利公开案中第[0048]段和[0097]段以及表2所述，部分解聚方法在本领域是众所周知的。改性实验甲基纤维素聚合物通过作为2wt％的水溶液在20℃下测量的其粘度来表征。根据美国药典(“甲基纤维素”，第3776-3778页，或“USP”)制备2wt％的聚合物溶液并测试粘度。此粘度在本文中称作“2％溶液粘度”。改性实验甲基纤维素聚合物具有742cP的2％溶液粘度。
评定三种活性抗微生物剂：氯化十六烷基吡啶(来自西格玛奥德里奇公司并且在本文中还称作“CPC”)，Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯(在本文中还称作“月桂酰精氨酸酯”或“LEA”)，以及二甲基十八烷基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵(一种来自西格玛奥德里奇公司的季硅烷化合物并且在本文中还称作“SQ”)。每种处理技术按三份平行方式制备，并且每种技术在三块分离的鸡皮上重复进行。施涂处理技术后，将样品在4℃下存储过夜(约18小时)。从每个样品的聚乙烯膜下面去掉四个5mm的圆形样品并在1mL蛋白胨缓冲的水中涡旋30秒以除去细菌。存活的细菌的量使用最大或然数微量滴定法来确定。各结果显示于图1中。每个数据组代表在每个鸡皮样品上评估的四个位置，并且如所显示的，每种处理技术在三个鸡皮样品上进行评估。
“对照”样品未经处理，并且不包含任何活性抗微生物剂。总的来说，包括聚合物(甲基纤维素)的抗微生物组合物相对于对照显示最大的细菌减少。视觉上，这也观察为包括聚合物(甲基纤维素)的抗微生物组合物保持在它们撒布的位置，而水基样品则散布到整个鸡皮表面并停留在鸡皮样品的低点。
实例2
实例1中所述的方法被进一步用来评定滴注对抗微生物活性的影响。将接种有大肠杆菌的鸡皮样品使用实例1中所述的三种处理技术(电晕(在图2中称作“电晕膜”)、水(在图2中称作“CPC-水”)和聚合物(抗微生物组合物)(在图2中称作“CPC-聚合物”，并且如实例1所述进行制备))用CPC处理。一组鸡皮样品在过夜存储过程中保持平坦，并且其它组在过夜存储过程中垂直(竖直)存储以引起滴注。图2显示观察到的细菌水平的降低。被经电晕处理的膜(“电晕膜”)处理的样品显示几乎没有细菌减少，而聚合物(抗微生物组合物)处理技术(“CPC-甲基纤维素”)样品则在两个样品组中均显示显著的细菌减少。在水处理技术样品(“CPC-水”)中观察到关键差别，当引起滴注时(垂直取向)细菌减少显著更低。目视观察到，水处理技术中的溶液在将溶液施涂到竖直样品上后立即从鸡皮表面迅速流下。
实例3
在这一实例中，评定配制物，在水溶液中的对照样品CPC与包括CPC、水和明胶聚合物(流变改性剂)的抗微生物组合物中的对照样品CPC之间对比获得相当的抗微生物活性所需的活性抗微生物剂的水平。在这些试验中，抗微生物组合物包括1％的300布鲁姆明胶聚合物。在不同CPC浓度下评估包括明胶的抗微生物组合物。如上文“效力测试”部分中所描述来进行所述试验。图3显示结果。包括2％CPC的水溶液(“2％水性CPC”)相对于不具有活性抗微生物剂的对照样品(“对照”)未展现显著差异。包括明胶的具有0.2％CPC(“0.2％CPC；1％BL 300”)、0.5％CPC(“0.5％CPC；1％BL 300”)和1％CPC(“1％CPC；1％BL 300”)的抗微生物组合物也展示极低抗微生物活性。然而，包括明胶和1.5％CPC(“1.5％CPC；1％BL 300”)的抗微生物组合物将细菌完全杀死。
实例4
这一实例评估抗微生物组合物的粘度对抗微生物效力的影响。各处理技术如以上“效力测试”部分中所述进行评估。对照样品不包含流变改性剂和活性抗微生物剂(“对照”)。包括CPC和一系列流变改性剂水平(一种甲基纤维素，可以METHOCELTME50获得)的抗微生物组合物与CPC水溶液进行对比。图4显示结果。CPC水溶液(“2％水性CPC”)未导致显著的细菌减少。类似地，含有0.5％流变改性剂(“2％CPC；0.5％聚合物”)、1％流变改性剂(“2％CPC；1％聚合物”)和2％流变改性剂(“2％CPC；2％聚合物”)的溶液(粘度约为74cP)也未显示显著的细菌减少。在4％的流变改性剂(“2％CPC；4％聚合物”)(粘度约为748cP)下溶液显示增加的效力，一种在8％的流变改性剂((“2％CPC；8％聚合物”)(粘度约为11,600cP)下甚至可以更大的效果。
实例5
这一实例评估包括明胶的水凝胶配制物与CPC水溶液对比的效力。将配制物施涂到接种有大肠杆菌的鸡皮样品，然后在4℃‰下存储在冰箱中18小时，同时保持在垂直取向上以引起滴注。对照样品不包含流变改性剂和活性抗微生物剂(“对照”)。其它样品包含具有2％CPC的水溶液(“2％水性CPC”)、包括1％300布鲁姆明胶并且不包括抗微生物剂的水凝胶(“1％明胶Bl 300”)以及呈包括1％300布鲁姆明胶和2％CPC的水凝胶形式的抗微生物组合物(“1％明胶Bl 300 2％CPC”)。图5显示结果。观察到水凝胶抗微生物组合物(“1％明胶Bl 300 2％CPC”)的最大抗微生物活性，这与水性对照(2％水性CPC)相比展示更大程度的细菌减少。
实例6
这一实例评估包括甲基纤维素聚合物的作为水凝胶的抗微生物组合物与水溶液和包括甲基纤维素聚合物的作为粘性液体的抗微生物组合物对比的使用。在这一实例中，对比两种聚合物，在室温或低于室温下针对2％的溶液展现约50cP的粘度。第一聚合物是METHOCELTME50，可从陶氏化学公司商购的甲基纤维素聚合物(在这一实例中被称作“METHOCELTME50”)。在2wt％的溶液中，METHOCELTME50具有约50cP的粘度，所述粘度使用含有17mL溶液的具有杯子和浮子固具的ARES RFS3流变仪在4℃的温度和10s-1的剪切速率下测量。
第二聚合物是改性实验甲基纤维素聚合物(在本文中被称作“实验聚合物”)。首先通过如本申请的实例部分开始所描述制备实验甲基纤维素聚合物来制备所述实验聚合物。为了降低甲基纤维素在放入溶液中时的粘度，实验甲基纤维素聚合物被部分解聚。通过将粉末状材料与气体氯化氢一起加热然后用碳酸氢钠中和来将甲基纤维素部分解聚。一般来说，如例如第2013/0236512号美国专利公开案中第[0048]段和[0097]段以及表2所述，部分解聚方法在本领域是众所周知的。实验聚合物具有57cP的2％溶液粘度。
可商购的METHOCELTME50在测试期间维持其近似粘度水平(～50cP)，而实验聚合物在加热到37℃后进行胶凝以形成水凝胶。这一实例对比非胶化聚合物(METHOCELTME50)的高浓度(8％)和胶化聚合物(实验聚合物)的低得多的浓度(1.5％)。配制物被施涂到接种有大肠杆菌的鸡皮样品并在37℃下保温两小时。对照样品不包含流变改性剂和活性抗微生物剂(“对照”)。其它样品包含：具有2％CPC的水溶液(“2％水性CPC”)，包括8％甲基纤维素的粘性溶液(METHOCELTME50(“8％”)，包括1.5％的实验聚合物的水凝胶(“1.5％实验聚合物”)，呈包括1.5％实验聚合物和2％CPC的水凝胶形式的抗微生物组合物(“1.5％实验聚合物2％CPC”)，呈包括8％甲基纤维素(METHOCELTME50)和2％CPC的粘性溶液形式的抗微生物组合物(“8％E50 2％CPC”)。图6显示结果。两种聚合物溶液都实现了大于2对数下降的类似细菌减少，同时还显示实验聚合物在容许降低聚合物浓度方面的益处。
实例7
这一实例评估抗微生物组合物抵抗荧光假单胞菌(荧光假单孢菌)的抗微生物活性。如上文“效力测试”部分中所描述来进行所述试验。对照样品不包含流变改性剂和活性抗微生物剂(“对照”)。其它样品包含具有2％CPC的水溶液(“2％CPC水溶液”)、包括1％的300布鲁姆明胶并且不包括抗微生物剂的水凝胶(“1％明胶”)以及呈包括1％300布鲁姆明胶和2％CPC的水凝胶形式的抗微生物组合物(“1％明胶2％CPC”)。图7显示结果。观察到水凝胶抗微生物组合物(“1％明胶2％CPC”)的最大抗微生物活性，这与水性对照(2％水性CPC)相比展示更大程度的细菌减少。

Claims (15)

1.一种适合包装的材料，包括：
(a)基底；以及
(b)抗微生物组合物，包括：(i)活性抗微生物剂和(ii)载体，其中所述抗微生物组合物是水凝胶。
2.根据权利要求1所述的材料，其中所述抗微生物组合物在2℃和12℃之间的温度下是水凝胶。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的材料，其中所述载体包括水以及至少一种纤维素醚聚合物、明胶、果胶、黄原胶、瓜尔胶及其组合。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的材料，其中所述载体包括水和甲基纤维素。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的材料，其中所述载体包括水和明胶。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的材料，其中所述抗微生物剂包括氨基酸衍生物、有机酸、肽、季铵盐、氨基酸衍生物及其组合中的至少一种。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的材料，其中所述抗微生物剂包括氯化十六烷基吡啶、月桂酰精氨酸酯和二甲基十八烷基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵中的至少一种。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的材料，其中所述抗微生物剂包括至少一种噬菌体和至少一种其它抗微生物剂。
9.根据权利要求1到5中任一项所述的材料，其中所述抗微生物剂不是噬菌体。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的材料，其中所述抗微生物组合物进一步包括抗氧化剂、表面活性剂、稳定剂、缓冲剂、清除剂及其组合中的至少一种。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的材料，其中所述基底包括聚合物膜。
12.一种包装，包括根据权利要求1到11中任一项所述的材料。
13.根据权利要求12所述的包装，其中所述抗微生物组合物在所述包装的组装之前被施涂到所述基底的表面。
14.根据权利要求13所述的包装，其中所述抗微生物组合物在所述包装的组装之后被施涂到所述基底的内表面。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的包装，进一步包括肉制品，其中所述抗微生物组合物与所述肉制品接触。
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