CN109608700A - 一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法，属于预包装食品领域。该包装材料一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀粉40‑70份、聚乳酸纤维17‑25份、丙三醇3‑8份、改性壳聚糖5‑10份、改性纳米氧化铜3‑9份、石蜡油2‑8份，将上述组分用挤出机挤出、造粒即可得到抗菌包装材料。本发明的配方以淀粉基体，通过加入改性壳聚糖、改性纳米氧化铜以及石蜡油等组分，可以制得绿色环保、可降解的食品包装材料，该包装材料具有高抗菌性、高耐水性以及低透水率，用于包装预包装食品，能起到有效的保鲜、防霉、防潮和抗菌等作用，从而可以解决现有食品包装材料防潮性和抗菌性欠佳等问题。

Description

一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及预包装食品领域，具体是一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法。
背景技术
预包装食品，是指预先定量包装或者制作在包装材料或者容器中的食品，譬如方便面、 袋装零食、饮料、糕点等食品均属于预包装食品的范畴。对于预包装食品，为了能延长食 品的保鲜时间以及保护食品不受潮或者不受菌类破坏，其对所使用的包装材料的性能要求 会比较高。
然而，现有的食品包装材料会通过加入壳聚糖等抗菌剂来提升自身的抗菌性，虽然可 以提升一定的抗菌性，但效果一般，而且由于采用的大多是亲水材料，导致包装材料的耐 水性差、易吸水以及防水性差、易透水，用这种材料包装的食品很容易受潮，保鲜性差， 不易推广使用。故还需要对预包装食品使用的包装材料作更进一步的研究，以解决食品易 受潮、抗菌效果较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预包装食品用抗菌包装材料及其制备方法，以解决上述背 景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉40-70份、聚乳酸纤维17-25份、丙三醇3-8份、改性壳聚糖5-10份、改性纳米氧化铜 3-9份、石蜡油2-8份；所述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜。
作为本发明进一步的方案，一种预包装食品用抗菌包装材料，包括以下按照重量份计 的组分：淀粉50-60份、聚乳酸纤维20-22份、丙三醇4-6份、改性壳聚糖7-9份、改性纳米氧化铜5-7份、石蜡油4-6份。
作为本发明再进一步的方案，一种预包装食品用抗菌包装材料，包括以下按照重量份 计的组分：淀粉55份、聚乳酸纤维21份、丙三醇5份、改性壳聚糖8份、改性纳米氧化 铜6份、石蜡油5份。
作为本发明再进一步的方案，所述的淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉和马铃薯淀粉中的一 种或者多种。
作为本发明再进一步的方案，所述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
本发明还提供一种上述预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体的，包括以下步 骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至30-50℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水份，即可得到改性壳聚糖；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合10-20min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(1)加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化 铜质量的10-20％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的5-10％。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(2)加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的 80-100倍，加入的有机硅季铵盐的质量为壳聚糖质量的5-10％。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(4)双螺杆挤出机的转速为100-200转/分，挤出温度为130-150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的配方以淀粉基体，通过加入改性壳聚糖、改性纳米氧化铜以及石蜡油等组分，可以制得绿色环保、可降解的食品包装材料，具有高抗菌性、高耐水性以及低透 水率，用于包装预包装食品，可以起到有效的保鲜、防霉、防潮和抗菌等作用。
(2)本发明通过对有壳聚糖进行有机硅季铵盐改性，可以提升壳聚糖与淀粉的相容 性，以及降低壳聚糖的亲水性，从而可以显著提升包装材料的抗菌性，以及降低包装材料 的吸水率和透水率。
(3)本发明还通过纳米氧化铜进行聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂改性，可以提升纳米 氧化铜在淀粉中的分散性，以及具有较高疏水性能，在石蜡油等组分的复配作用下，可以 显著提高包装材料的耐水性，降低包装材料的吸水率和透水率，以及提高包装材料的抗菌 性。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅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 术人员在没有做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。
实施例1
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉70份、聚乳酸纤维17份、丙三醇3份、改性壳聚糖5份、改性纳米氧化铜3份、石蜡 油2份；其中，上述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜，上述的淀粉为 小麦淀粉，上述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
另外，上述的预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜，其中，加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的10％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的5％；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至 30℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水分，即可 得到改性壳聚糖，其中，加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的80倍，加入的有机硅季 铵盐的质量为壳聚糖质量的5％；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合10min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料，其中，双螺杆挤出机的转速为100转/分，挤出温度为130℃。
实施例2
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉40份、聚乳酸纤维25份、丙三醇8份、改性壳聚糖10份、改性纳米氧化铜9份、石 蜡油8份；其中，上述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜，上述的淀粉 为马铃薯淀粉，上述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
另外，上述的预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜，其中，加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的20％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的10％；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至 50℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水分，即可 得到改性壳聚糖，其中，加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的100倍，加入的有机硅季 铵盐的质量为壳聚糖质量的10％；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合20min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料，其中，双螺杆挤出机的转速为200转/分，挤出温度为150℃。
实施例3
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉60份、聚乳酸纤维20份、丙三醇4份、改性壳聚糖7份、改性纳米氧化铜5份、石蜡 油4份；其中，上述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜，上述的淀粉为 玉米淀粉，上述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
另外，上述的预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜，其中，加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的15％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的8％；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至 40℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水分，即可 得到改性壳聚糖，其中，加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的90倍，加入的有机硅季 铵盐的质量为壳聚糖质量的8％；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合15min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料，其中，双螺杆挤出机的转速为150转/分，挤出温度为140℃。
实施例4
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉50份、聚乳酸纤维22份、丙三醇6份、改性壳聚糖9份、改性纳米氧化铜7份、石蜡 油6份；其中，上述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜，上述的淀粉为 玉米淀粉，上述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
另外，上述的预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜，其中，加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的15％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的8％；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至 40℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水分，即可 得到改性壳聚糖，其中，加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的90倍，加入的有机硅季 铵盐的质量为壳聚糖质量的8％；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合15min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料，其中，双螺杆挤出机的转速为150转/分，挤出温度为140℃。
实施例5
一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，包括以下按照重量份计的组分：淀 粉55份、聚乳酸纤维21份、丙三醇5份、改性壳聚糖8份、改性纳米氧化铜6份、石蜡 油5份；其中，上述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜，上述的淀粉为 玉米淀粉，上述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
另外，上述的预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜，其中，加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的15％，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的8％；
(2)改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至 40℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水分，即可 得到改性壳聚糖，其中，加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的90倍，加入的有机硅季 铵盐的质量为壳聚糖质量的8％；
(3)按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合15min；
(4)将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料，其中，双螺杆挤出机的转速为150转/分，挤出温度为140℃。
对比例1
将改性壳聚糖替换成未经改进的壳聚糖，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相 同。
对比例2
除不含有改性纳米氧化铜组分，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
对比例3
除不含有石蜡油组分，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
将上述实施例1-5和对比例1-3制得的包装材料与现有的食品包装材料进行透水率、 吸水率和抗菌性(包括大肠杆菌抑菌率和金黄色葡萄球菌抑菌率，GB15981-1995,Q/02GZS001)等性能的对比。其中，检测对比结果如下表1：
表1
由上表1的检测结果可以看出，按照本发明提供的实施例1-5的技术方案制得的包装 材料拥有良好的抗菌性同时，还具有较低的透水率和吸水率，即拥有较高的耐水性。相比 于现有的食品包装材料，本发明的包装材料的抗菌性和耐水性均较优。
从对比例1和实施例5的测试结果可以看出，本发明通过加入经有机硅季铵盐改性的 壳聚糖，可以显著提升包装材料的抗菌性，其抗菌效果要比未经改性的壳聚糖好。
从对比例2-3和实施例5的测试结果可以看出，本发明通过加入聚有机硅氧烷改性的 纳米氧化铜，并在石蜡油等组分的复配作用下，可以显著提高包装材料的耐水性，降低包 装材料的吸水率和透水率，以及还可以提高包装材料的抗菌性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种预包装食品用抗菌包装材料，以淀粉为基体，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：淀粉40-70份、聚乳酸纤维17-25份、丙三醇3-8份、改性壳聚糖5-10份、改性纳米氧化铜3-9份、石蜡油2-8份；所述的改性纳米氧化铜为聚有机硅氧烷改性的纳米氧化铜。
2.根据权利要求1所述的一种预包装食品用抗菌包装材料，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：淀粉50-60份、聚乳酸纤维20-22份、丙三醇4-6份、改性壳聚糖7-9份、改性纳米氧化铜5-7份、石蜡油4-6份。
3.根据权利要求2所述的一种预包装食品用抗菌包装材料，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：淀粉55份、聚乳酸纤维21份、丙三醇5份、改性壳聚糖8份、改性纳米氧化铜6份、石蜡油5份。
4.根据权利要求1所述的一种预包装食品用抗菌包装材料，其特征在于，所述的淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉和马铃薯淀粉中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种预包装食品用抗菌包装材料，其特征在于，所述的改性壳聚糖为有机硅季铵盐改性的壳聚糖。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的一种预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
改性纳米氧化铜的制备：取纳米氧化铜，加入聚有机硅氧烷和硅烷偶联剂，并用超声波进行分散均匀，即可得到改性纳米氧化铜；
改性壳聚糖的制备：取壳聚糖，加入去离子水，并调节pH值至6，然后加热至30-50℃后，再加入有机硅季铵盐，并用超声波进行分散均匀，最后过滤烘干去除水份，即可得到改性壳聚糖；
按照上述重量份进行各组分的配料，并投入到三维混料机中进行混合10-20min；
将上述混合后的物料经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，即可得到所述的包装材料。
7.根据权利要求6所述的一种预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）加入的聚有机硅氧烷的质量为纳米氧化铜质量的10-20%，加入的硅烷偶联剂的质量为纳米氧化铜质量的5-10%。
8.根据权利要求6所述的一种预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）加入的去离子水的质量为壳聚糖质量的80-100倍，加入的有机硅季铵盐的质量为壳聚糖质量的5-10%。
9.根据权利要求6所述的一种预包装食品用抗菌包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）双螺杆挤出机的转速为100-200转/分，挤出温度为130-150℃。
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