CN108070103A - 一种可降解型抗菌性复合保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法及其制备方法，其中方法包括：步骤1：通过流延成膜法将PVA制作成PVA膜；步骤2：配置壳聚糖/β‑环糊精/甘油制混合溶液；在所述混合溶液中添加有百里香精油；步骤3：将步骤2配置的混合溶液铺在PVA膜上，通过流延成膜法最终制备得到保鲜膜。本发明方法制备得到的复合抗菌保鲜膜，安全无毒，健康环保，具备良好地机械性能和较高透气阻隔性，应用于果蔬的抑菌保鲜，既能有效的抑菌，又能达到很好的保鲜效果，解决了当下用于果蔬保鲜的物理方法和化学方法造成的一系列环境问题和人体健康问题。

Description

一种可降解型抗菌性复合保鲜膜及其制备方法

技术领域

本发明涉材料技术领域，尤其涉及一种可降解型抗菌性复合保鲜膜及其制备方法。

背景技术

目前市场上流通的保鲜膜由于使用后无法降解，给自然环境带来了极大的危害，而且目前市场上流通的保鲜膜其抑菌效果差，使用后，对人体健康有害。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种可降解型抗菌性复合保鲜膜。

一种可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：通过流延成膜法将PVA制作成PVA膜；

步骤2：配置壳聚糖/β-环糊精/甘油制混合溶液；在所述混合溶液中添加有百里香精油；

步骤3：将步骤2配置的混合溶液铺在PVA膜上，通过流延成膜法最终制备得到保鲜膜。

进一步地，如上所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，所述百里香精油占所述混合溶液总质量的2％。

进一步地，如上所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，所述步骤1包括以下步骤：

步骤a:将PVA与丙三醇、柠檬酸依次加入加热混合搅拌均匀,超声消泡过滤处理制得PVA复合胶；

步骤b:采用流延法将配制好的PVA复合胶倒至模具,放入烘箱，烘箱温度为55℃，烘烤时间为6h，待时间到达后取出模具置于25℃，50％RH下冷却最终制备得到PVA膜。

进一步地，如上所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，步骤2中所述混合溶液的配置包括以下步骤：

步骤a:分别配置壳聚糖溶液、糊化的β-环糊精溶液；

步骤b:将配置好的壳聚糖溶液、糊化的β-环糊精溶液、甘油、百里香精油在70℃条件下水浴搅拌均匀，超声并抽真空，得到壳聚糖/β-环糊精/甘油复配溶液。

进一步地，如上所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，所述壳聚糖溶液的配制包括：首先配制1％的乙酸溶液，其次加入脱乙酰度大于95％的壳聚糖，在50℃条件下搅拌90min，最终配置成质量百分数为3％的壳聚糖溶液；

所述糊化的β-环糊精溶液配置包括：首先配制β-环糊精溶液，放入85℃水浴锅搅拌糊化120min，得到质量百分数为7％的糊化的β-环糊精溶液；所述甘油的质量百分比为1％。

如上任一所述方法制备得到的可降解型抗菌性复合保鲜膜。

有益效果：

本发明采用以PVA、壳聚糖、β-环糊精为成膜基料，甘油为增塑剂、百里香油为抗菌剂通过共溶剂吐温-80来制备可降解抗菌膜。本发明将上述材料制成复合抗菌保鲜膜，安全无毒，健康环保，具备良好地机械性能和较高透气阻隔性，应用于果蔬的抑菌保鲜，既能有效的抑菌，又能达到很好的保鲜效果，解决了当下用于果蔬保鲜的物理方法和化学方法造成的一系列环境问题和人体健康问题。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明采用以PVA、壳聚糖、β-环糊精为成膜基料，甘油为增塑剂、百里香油为抗菌剂通过共溶剂吐温-80来制备可降解抗菌膜。

聚乙烯醇(PVA)是一种可完全生物降解的高分子聚合物,是一种环保高分子化合物,具有优良的成膜性。近年来,随着高分子材料科学不断发展,PVA材料已成为一种可应用于医药工业、农业生产、食品工业、环境保护等众多领域且具有发展潜力的功能高分子膜材料。

壳聚糖是新型生物材料，具有良好的生物相容性和可降解性；β-环糊精是自然界中丰富的可再生有机资源，其环状式结构，能在微观结构有效包埋更多的精油分子，增加精油份分子在抑菌膜中的比表面积，延缓其缓释效果，起到更好的抑菌效果，在糊化后可以制备成膜；百里香油具有杀螨抑菌等多种生物活性，百里草酚的杀菌作用比苯酚强，且毒性低，可用于治疗气管炎、百日咳等，百里香油具有很浓郁的芳香气味和很好的抑菌杀菌效果，是国家允许使用的食用香料和食品添加剂。

壳聚糖-β-环糊精所做成的膜阻隔性能相对较差，透气性能较好，导致其在保鲜应用上有一定限制，PVA材料天然可降解同时具备良好的阻隔性，能与前者优势互补，既保证较好机械强度的同时，保证阻隔性优良，在保鲜应用上具备广阔前景。

植物精油安全无毒、具有一定的抗菌性，是一类绿色、健康的天然保鲜剂，其抑菌机理主要为：①改变病菌细胞形态结构(例如：丁香精油，百里香精油，牛至精油，肉桂精油，小茴香精油等)；②影响能量代谢及酶系(萜烯和酚类化合物)；③影响分生孢子(丁香、罗勒精油可以增厚白假丝酵母菌的细胞壁，影响细胞壁生理功能)。精油中由于含有可挥发的抑菌物质，因此，含有精油的可降解膜不但能够杀灭与膜接触部位的细菌，同时还能依靠挥发物质抑制膜周围细菌的生长，大大增加了其抑菌作用范围。

制备步骤：

1通过流延成膜法将PVA制作成膜

PVA胶料的制备：称取适量PVA17-88加入到三口烧瓶中，并加入适量蒸馏水，置于恒温水浴锅中，开启大功率搅拌器搅拌并缓慢加热到60-70摄氏度之间，然后称取一定量的甘油，放在烧杯中，加入适量水加热使其溶解，在搅拌器的搅拌下慢慢加入到上述三口烧瓶中，混合均匀后加入适量的柠檬酸来除去前两者混合时产生的气泡，并关闭搅拌器，超声消泡过滤处理制得PVA复合胶。

采用流延法将配制好的PVA复合胶倒至模具(玻璃板30×40)，放入烘箱，烘箱温度为55℃，烘烤时间为6h，期间用水平仪保证模具水平，待时间到达后取出模具置于25℃，50％RH下冷却，以备下一步骤使用。

2通过流延成膜法将壳聚糖/β-环糊精/甘油制作成膜

壳聚糖溶液配制：首先配制1％的乙酸溶液(W/W)，其次加入脱乙酰度大于95％的壳聚糖，用磁力搅拌器或者均质器在50℃条件下搅拌90min，使壳聚糖完全溶解形成壳聚糖溶液(W/W)。

β-环糊精糊化：首先配制β-环糊精溶液，放入85℃水浴锅搅拌糊化120min，得到糊化的β-环糊精溶液。

混合液配制：按照壳聚糖：β-环糊精按照体积比5：5比例将上述步骤所得溶液混合，并在70℃条件下水浴搅拌45min，期间加入甘油和百里香精油，超声并抽真空，得到壳聚糖/β-环糊精/甘油复配溶液；

其中，所述百里香精油的添加方法为：利用70％的吐温-80作为溶解剂，然后将百里香精油溶解其中，最后将带有精油的吐温-80加入到壳聚糖/β-环糊精/甘油复配溶液中；所述甘油可直接加入到壳聚糖/β-环糊精复配溶液中，然后通过搅拌得到复配溶液。

采用流延法将配制好的壳聚糖/β-环糊精溶液倒至模具(烘好PVA膜的玻璃板30×40)，放入烘箱，烘箱温度为55℃，烘烤时间为6h，期间用水平仪保证模具水平，待时间到达后取出模具置于25℃，50％RH下冷却回湿，揭膜并保存备用。

实验例：

本实验通过设置单因素实验确定壳聚糖溶液质量比、β-环糊精质量比、甘油质量比后，采用3因素3水平正交实验设计，选用L9(33)正交表来安排实验，研究各因素对膜保鲜性能的影响程度。

表1 L₉(3³)正交实验因素水平表

表2 L₉(3³)正交实验方案与结果

通过表2得知，聚糖溶液质量比、β-环糊精质量比、甘油质量比的最佳比例分别为：3％、7％、1％。

3通过研究薄膜的理化性质，确定正交中的最佳比例

根据GBT 1040.3-2006和质构仪测定本发明复合薄膜拉伸性能和断裂伸长率，测定结果为：拉伸强度(TS)＝21.39MPa，断裂伸长率(ΔE)＝5.739％，说明抑菌膜具有较高机械强度和较好拉伸性。

参照CIELAB表色系统来表示复合膜的颜色，采用便携式色差仪测量本发明方法制备得到的复合保鲜膜的色差值ΔE分别为0.92、0.86、0.89，差值<0.1,表明抑菌膜颜色分布均匀且透明。

根据GB/T 2410-2008测定透明塑料的透光率和雾度，采用光电雾度计对壳聚糖/β-环糊精复合薄膜进行测试，测定结果显示，水蒸气透过系数为：1.902×10-12g.cm/cm2.s.Pa，说明本发明制备方法得到的复合保鲜膜水蒸气透过量不大，具有一定的阻隔性。雾度为31.4，透光率为86.6％，表明抑菌膜透明度高，应用果蔬保鲜时，不影响消费者直接感官果蔬外表。

在25±0.1℃的条件下，根据溶液粘稠度分别选择1号转头和3号转头在60rpm和30rpm条件下进行测量，直接通过粘度仪读出数据，测定结果显示粘度在1760mp.s，说明本发明方法制备得到的保鲜膜粘度在1760mp.s附近的溶液制成的薄膜力学性能更好。

4在膜中加入百里香油精油，测出抑菌膜的抑菌率和精油挥发率

参考Shojaeealiabadi的方法，在制得的复合膜中加入百里香油，依据滤纸扩散法，略作修改，每个处理三个平行，以不添加任何物质的滤纸作为对照；同样，设置未添加百里香油的薄膜进行抑菌实验，每个处理三个平行，以未加任何薄膜的平板作为对照，最后的抑菌率通过游标卡尺测量，具体见表1。

表1

有益效果：

①选用较为新颖、有效、实用的成膜技术制备复合抗菌膜；

②采用具有极好的透明度和光泽性、较大的拉伸强度和撕裂强度、极好的气体阻隔性的PVA、抑菌性能、生物相容性和成膜性的壳聚糖与良好降解性和成膜性的β-环糊精作为成膜基料，协同互补，制作复合保鲜膜；

③使用天然植物精油，减少化学试剂的使用，提升了复合膜的安全性及抑菌性；

④分析了复合保鲜膜的理化性质、抑菌效果和精油缓释效果，让其对进一步的果蔬保鲜抗菌应用更具针对性；

⑤通过流延成膜法将PVA/壳聚糖/β-环糊精/植物精油制成复合保鲜膜，安全健康环保，降低保鲜膜制造成本，提高经济效益。

本产品选用的四种原料均安全无毒，而且方便易得，制成的材料也是健康环保，对环境无污染，抑菌效果极佳，能很好地起到果蔬保鲜作用。

国内研究较多的是将抗菌剂直接添加到成膜液中共混，制备抗菌膜。国外的研究范围则更广，载体材料包括壳聚糖、大豆分离蛋白、乳清蛋白等，将植物精油添加到成膜液中共混成膜。综上，目前大多数天然活性成份都是采用共混的方式加入到成膜基材中，制备得到具有抗菌作用的保鲜膜，天然成份在成膜材料中缓慢释放，从而能抑制微生物的生长。

目前几乎没有果蔬企业将可降解复合抗菌包装膜运用于果蔬的生产流通过程中，而且国外的可降解复合抗菌包装材料的开发和应用也才刚刚起步，并且可降解复合抗菌包装材料在国外许多国家的企业中所应用的都是高端的产品，因此将可降解抗菌复合包装膜应用于果蔬包装属于国内外首创。除此之外，加上果蔬抗菌保鲜包装正是目前国内外市场上所急需的，配以成本控制，将成为企业极具竞争力的产品，其市场前景非常好。

本发明一方面可以提高水果种植户以及果蔬生产加工企业的经济收益；另一方面还能增加公司对新产品研发的投入，增强果蔬产业链的延伸及其产业化良性发展，满足消费者新兴的消费需求。在项目的实施过程中，产品的研发和使用过程，也将大大推动整个果蔬产业的快速、健康、科学的发展，为我省的社会经济发展做出巨大贡献，提高我省果蔬企业的市场竞争力，为产品走向省外和推向国际提供重要动力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过流延成膜法将PVA制作成PVA膜；

步骤2：配置壳聚糖/β-环糊精/甘油制混合溶液；在所述混合溶液中添加有百里香精油；

步骤3：将步骤2配置的混合溶液铺在PVA膜上，通过流延成膜法最终制备得到保鲜膜。

2.根据权利要求1所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述百里香精油占所述混合溶液总质量的2％。

3.根据权利要求1所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

步骤a:将PVA与丙三醇、柠檬酸依次加入加热混合搅拌均匀,超声消泡过滤处理制得PVA复合胶；

步骤b:采用流延法将配制好的PVA复合胶倒至模具,放入烘箱，烘箱温度为55℃，烘烤时间为6h，待时间到达后取出模具置于25℃，50％RH下冷却最终制备得到PVA膜。

4.根据权利要求1所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，其特征在于，步骤2中所述混合溶液的配置包括以下步骤：

步骤a:分别配置壳聚糖溶液、糊化的β-环糊精溶液；

步骤b:将配置好的壳聚糖溶液、糊化的β-环糊精溶液、甘油、百里香精油在70℃条件下水浴搅拌均匀，超声并抽真空，得到壳聚糖/β-环糊精/甘油复配溶液。

5.根据权利要求4所述的可降解型抗菌性复合保鲜膜的制备方法，其特征在于，

所述壳聚糖溶液的配制包括：首先配制1％的乙酸溶液，其次加入脱乙酰度大于95％的壳聚糖，在50℃条件下搅拌90min，最终配置成质量百分数为3％的壳聚糖溶液；

所述糊化的β-环糊精溶液配置包括：首先配制β-环糊精溶液，放入85℃水浴锅搅拌糊化120min，得到质量百分数为7％的糊化的β-环糊精溶液；所述甘油的质量百分比为1％。

6.根据权利要求1-5任一所述方法制备得到的可降解型抗菌性复合保鲜膜。