CN113278378A

CN113278378A - 一种浓缩型活性包装贴的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN113278378A
Application number: CN202110629104.9A
Authority: CN
Inventors: 阎瑞香; 石伟伟; 刘光发
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2041-06-07
Also published as: CN113278378B

Abstract

本发明公开了一种浓缩型活性包装贴的制备方法及其应用。该浓缩型活性包装贴采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装以减缓其释放，即水包油微乳液‑精油微胶囊‑复合活性包装。自上而下由五层组成，PET覆材层、活性成分涂布层、蓄湿透气层、涂布底层和粘贴胶层；该浓缩型活性包装贴缓释时间长，可以达到低剂量，长时效的作用效果；具有绿色、安全、成本低等优势；制备工艺简单，易于规模化生产。适用于果蔬或粮食等农产品的贮藏保鲜、物流运输领域，兼具抑菌和驱虫等功效。

Description

一种浓缩型活性包装贴的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种浓缩型活性包装贴的制备方法及其应用。应用于果蔬或粮食等农产品的贮藏保鲜、物流运输领域。

背景技术

我国农产品贮运、加工产业进入快速发展期，不同种类农产品如果蔬、粮食等贮运环节由于农产品自身生物学属性、生产特性、加工方式等的不同会有不同风险。如果蔬，粮食等会受到各种霉菌等微生物和仓储害虫的危害，从而导致品质劣变和腐败等问题，丧失食用价值。而目前为了解决农产品在储运环节出现的问题，各种化学防腐剂、保鲜剂、添加剂被广泛使用。由于化学药剂有害物质的残留和害虫的抗药性、环境污染等问题相继出现,使化学药剂陆续被限制或禁止使用。随后植物精油作为绿色无害的天然驱虫保鲜剂，备受关注，精油中有效成分易受环境的影响，易挥发释放从而发挥抑菌、驱虫作用。但释放速度较快时，会对农产品品质产生不利影响，需要进行缓释处理，以调控释放速度。

目前，现有植物精油缓释活性包装技术中，活性物质释放速率的调控技术有共混技术，纳米封装法，多层复合和微胶囊技术等，这些缓释技术虽然能够在一定程度上能够起到对精油的缓释作用，但是也存在这一些缓释效果不理想和实际应用难等问题。

关于纳米封装法，专利CN 111838310 A提供了一种微乳化复合植物精油大米保鲜剂的制备方法。这种制备方法是将单一植物精油混合成复合植物精油；同时制备复合表面活性剂；将所述复合植物精油与所述复合表面活性剂混合、微乳化，制成缓释大米保鲜剂。这种方法虽然一定程度上减少大米的霉变，延长大米的保鲜期，但是乳化的植物精油不仅在结构上存在包埋形式单一导致保鲜剂作用时间短，缓释效果差，缓释速度不可控等问题，同时微乳化复合植物精油大米保鲜剂是一种液体，直接使用在大米上不仅用量大，而且微乳液中的其他成分会对大米的质量造成影响，用无纺布小袋包装的保鲜剂由于无纺布的良好的透气性会出现渗漏等问题。因此还需要对其进一步包装才能广泛使用。专利CN106172701 A公布了一种含有肉桂精油的微乳液肉制品防腐剂及其制备方法。这种制备方法是由肉桂精油、表面活性剂、助表面活性剂、乳酸链球菌素和水组成。这种由于含有肉桂精油的微乳液肉制品防腐剂虽然能够在一定程度上克服了肉桂精油的不稳定性，达到有限的防腐保鲜效果,但是依旧存在上述问题，直接将植物精油防腐剂应用于肉制品上防腐剂中的其他成分如表面活性剂、助表面活性剂等也会残留在肉制品上，会对其造成污染，因此单一的通过乳化对植物精油进行封装这种方式在实际应用上并不现实，必须与其他包装形式结合才能得到实际应用。

关于微胶囊技术，专利CN103849466A以油溶性香精精油为囊芯，再经过对囊芯的层层包覆对精油进行缓释的处理，但是这种层层包覆的包装技术在结构上虽然不是单一的包埋形式，但是层层包埋使得精油等物质很难从内部释放出来，存在着缓释效果不理想，缓释速度不可控等严重问题，而且使用的原料还含有甲醛等对人体有危害的物质。专利CN110433741 A公开了一种以香精精油为芯材，天然高分子明胶和阿拉伯胶为壁材，采用复凝聚法来制备具有抗菌性的碳骨架芳香微胶囊；虽然提高了香精微胶囊应用的稳定性，但是单一的抗菌微胶囊颗粒在应用时，还要通过其他的包装形式如具有透气性的包装袋与包装膜才能够被合理利用。专利CN110742097 A公开了一种微胶囊缓释型精油驱蚊凝胶。这种采用微胶囊技术将复配精油的活性成分包裹在微胶囊中，从而达到缓释效果，但是凝胶形式的微胶囊的应用只能通过涂抹等方式来达到缓释效果，缓释效果差，而且可能对肌肤敏感的人不适用。因此微胶囊技术需要与合适的包装技术结合才能在实际生产中广泛应用。

关于缓释型多层复合包装，在现有的技术中，倾向于将精油添加到可食用/可生物降解的薄膜中。CN112607210 A公开了一种植物精油的缓释包装，这种精油缓释包虽然能够方便使用，但是对生产技术较为复杂，同时单一通过PET材质或者丙烯无纺布材质进行精油缓释，很难有良好的缓释效果。专利CN110202860 A公开了一种梯度缓释型的活性复合膜及其制备方法，但是这种梯度缓释型的复合包装膜在结构上虽然是由至少三层组成，抗菌效果良好。但是在实际应用中仍然存在这一些问题，比如在成本方面，将精油添加到薄膜中进行缓释，应用时薄膜需要大面积应用，相对于浓缩型包装原材料存在大面积浪费，增加成本等问题，因此，开发成本低，效果优良的浓缩型活性包装十分必要。

发明内容

基于上述问题，本发明采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装，制备出一种基于植物精油的浓缩型活性包装贴。在缓释效果方面：具有三重缓释过程，具有缓释效果好，缓释速度可控等优点；在安全性方面：使用的原材料如玉米淀粉、食用黄原胶等绿色食品粘合剂，具有成本低，对环境无污染等优点；在运输及应用方面：体积小，方便携带和运输；使用方便，只需贴到包装袋、包装容器等所有可以粘贴的物品上就可以通过植物精油的释放来达到抑菌驱虫的效果，操作简单易行。

为实现上述目的，本发明更公开了如下的技术内容

一种浓缩型活性包装贴的制备方法，其特征在于，采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装以减缓其释放，自上而下分为PET覆材层1、活性成分涂布层2、蓄湿透气层3、涂布底层4和粘贴胶层5五层；其中，蓄湿透气层3、涂布底层4和粘贴胶层5复合而成为不干胶基材，按如下方法制备得到：

(1)微乳液制备：植物精油与超纯水按照4：6～6：4（v/v）的比例混合，在30℃～50℃条件下，逐步滴加由吐温80和无水乙醇按照3：1～1：3（v/v）的比例混合而成的表面活性剂，搅拌至澄清透明，为精油微乳液；

（2）微胶囊制备：使用75%～100%的无水乙醇喷洒玉米淀粉与β环糊精按照60：3～80：5（w/w）比例的均匀混合物，干燥后得到60-80目的颗粒；与步骤（1）制备的精油微乳液按照1：1～3:1（w/w）的比例均匀混合得到精油微胶囊；

（3）浓缩型活性包装贴的制备：将步骤（2）制备的精油微胶囊与粘合剂按照1：1～3:1（w/w）比例均匀混合得到含有精油的涂布液，通过连续涂布机涂布于不干胶基材，并与PET复合而成。

本发明所述的步骤(1)中，所述植物精油为来源于肉桂、八角、香茅、花椒药食香辛料类植物的几种或一种；粘合剂为食用甘油、食用明胶、卡拉胶、黄原胶中的几种或一种；蓄湿透气层材料指的是表面有强极性亲水基团（-COOH、-NH2、-OH、-CHO）的高分子合成材料中的一种。通过连续涂布机涂布厚度为0.2～0.6mm。该成浓缩型活性包装贴中纯植物精油固载量达400～700 mg/cm²，有效释放时间达3个月。

本发明进一步公开了所述方法制备的浓缩型活性包装贴在用于农产品贮藏过程中防虫、抗菌方面的应用。实验结果显示：本发明制备的浓缩型活性包装贴在驱虫、抑菌、防腐效果非常显著。活性包装贴作用24h后就对米象趋避率93.33%，熏蒸死亡率达到了53.33%，96h后驱虫效果可以达到100%。

本发明所述浓缩型活性包装贴在使用时可以贴于任何位置，不与果蔬，粮食农产品直接接触。具体的应用为：

将浓缩型活性包装贴作为精油缓释活性包装使用：揭掉不干胶贴的底纸，贴于果蔬或粮食农产品包装（纸箱、纸塑、塑料凳）的内表面，通过对植物精油活性成分的缓慢释放，从而达到农产品贮藏过程中的防虫、抗菌效果。

本发明更加详细的描述如下：

一种浓缩型活性包装贴的制备方法，它是采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装以减缓其释放，自上而下分为PET覆材层1、活性成分涂布层2、蓄湿透气层3、涂布底层4和粘贴胶层5五层；其中，蓄湿透气层3、涂布底层4和粘贴胶层5复合而成为不干胶基材，按如下方法制备得到：步骤如下：

(1)微乳液制备：植物精油与超纯水按照4：6～6：4（v/v）的比例混合，在30℃～50℃条件下，逐步滴加由吐温80和无水乙醇按照3：1～1：3（v/v）的比例混合而成的表面活性剂，搅拌至澄清透明，为精油微乳液。

（2）微胶囊制备：使用75%～100%的无水乙醇喷洒玉米淀粉与β环糊精按照60：3～80：5（w/w）比例的均匀混合物，干燥后得到60-80目的颗粒。与步骤（1）制备的精油微乳液按照1：1～3:1（w/w）的比例均匀混合得到精油微胶囊。

（3）浓缩型活性包装贴的制备：将步骤（2）制备的精油微胶囊与粘合剂按照1：1～3:1（w/w）比例均匀混合得到含有精油的涂布液，通过连续涂布机涂布于不干胶基材，并与PET复合而成浓缩型活性包装贴。本发明所述的农产品贮藏包括：果蔬或粮食农产品包。其中所述的果蔬分别指的是：梨、樱桃等；粮食指的是：大米、玉米等。

本发明所述的浓缩型活性包装贴的制备方法，其中，所述的制备步骤中各个工艺条件都是经过单因素实验得来，然后经过正交实验进行优化，得到优化方案。

本发明公开的浓缩型活性包装贴的制备方法及其应用与现有技术相比所具有的有益效果是：

1.本发明制备的浓缩型活性包装贴通过三步缓释，可缓慢释放活性成分,具有优越的缓释特性，减少植物精油的用量，明显提高利用率，延长其作用时间。

2.本发明制备的一种浓缩型活性包装贴，使用时可直接贴在任何可以粘贴的物体上，通过植物精油的释放来达到抑菌驱虫的效果，更方便使用。

3.本发明制备的一种浓缩型活性包装贴，采取的原料无毒无害、绿色天然。

附图说明

图1中为浓缩型活性包装贴的结构示意图；

图2中为不同缓释包装在密闭容器内的累积缓释效果图；

1、PET覆材 2、活性成分涂布层 3、蓄湿透气层 4、涂抹底层 5、粘贴胶层。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料（PET/聚对苯二甲酸乙二醇酯）、植物精油、无水乙醇、玉米淀粉、β环糊精、明胶、卡拉胶、黄原胶）及其他试剂均有市售。

实施例1

(1)微乳液制备：植物精油与超纯水按照4：6（v/v）的比例混合，在50℃条件下，逐步滴加由吐温80和无水乙醇按照3：1（v/v）的比例混合而成的表面活性剂，搅拌至澄清透明，为精油微乳液。

（2）微胶囊制备：使用75%%的无水乙醇喷洒玉米淀粉与β环糊精按照60： 5（w/w）比例的均匀混合物，干燥后得到60目的颗粒。与步骤（1）制备的精油微乳液按照1： 3（w/w）的比例均匀混合得到精油微胶囊。

（3）浓缩型活性包装贴的制备：将步骤（2）制备的精油微胶囊与粘合剂按照1：2（w/w）比例均匀混合得到含有精油的涂布液，通过连续涂布机涂布于不干胶基材，并与PET复合而成浓缩型活性包装贴。

实施例2

(1)微乳液制备：植物精油与超纯水按照6：4（v/v）的比例混合，在50℃条件下，逐步滴加由吐温80和无水乙醇按照3：1（v/v）的比例混合而成的表面活性剂，搅拌至澄清透明，为精油微乳液。

（2）微胶囊制备：使用80%的无水乙醇喷洒玉米淀粉与β环糊精按照70： 5（w/w）比例的均匀混合物，干燥后得到80目的颗粒。与步骤（1）制备的精油微乳液按照2：1（w/w）的比例均匀混合得到精油微胶囊。

实施例3

(1)微乳液制备：植物精油与超纯水按照4：5（v/v）的比例混合，在50℃条件下，逐步滴加由吐温80和无水乙醇按照1：3（v/v）的比例混合而成的表面活性剂，搅拌至澄清透明，为精油微乳液。

（2）微胶囊制备：使用100%的无水乙醇喷洒玉米淀粉与β环糊精按照60： 3（w/w）比例的均匀混合物，干燥后得到60目的颗粒。与步骤（1）制备的精油微乳液按照1： 3（w/w）的比例均匀混合得到精油微胶囊。

（3）浓缩型活性包装贴的制备：将步骤（2）制备的精油微胶囊与粘合剂按照1：1（w/w）比例均匀混合得到含有精油的涂布液，通过连续涂布机涂布于不干胶基材，并与PET复合而成浓缩型活性包装贴。

实施例4

一种浓缩型活性包装贴，采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装以减缓其释放，自上而下分为PET覆材层1、活性成分涂布层2、蓄湿透气层3、涂布底层4和粘贴胶层5等五层。所述植物精油为来源于肉桂、八角、香茅、花椒等药食香辛料类植物的几种或一种（优选肉桂）；粘合剂为食用甘油、食用明胶、卡拉胶、黄原胶中的几种或一种（优选食用甘油）；蓄湿透气层材料指的是表面有强极性亲水基团（-COOH、-NH2、-OH、-CHO）的高分子合成材料中的一种（优选聚乳酸）。涂布层厚度为0.4mm，精油固载量达500 mg/cm².该活性包装贴可在相对密闭环境中缓慢释放活性成分,从而对果蔬、粮食起到抑菌、驱虫等功效。所述的果蔬分别指的是：梨、樱桃等；粮食指的是：大米、玉米等。

实施例5

浓缩型活性包装贴与现有专利产品性能比较

结论：

1.缓释性能优良，低剂量，长时效可控释放。浓缩型活性贴含有0.5g低剂量活性成分，释放时间持续3个月。

2.绿色安全。浓缩型活性贴采用的原料均对人体无毒害，安全健康；且使用时不与食品等农产品直接接触。。

3.节约原材料。浓缩型的活性包装贴将有效活性成分制备为浓缩型，可以显著减少活性成分、包装材料的浪费。

4.方便使用。可以粘贴在任何可以粘贴的物体上。

5.生产技术较为简单。相比于其他需要使用各种昂贵的高压釜，干燥喷雾机等只需要一台连续涂布机，生产技术简单，使用设备较少。

6.驱虫/抑菌/防腐效果显著。在浓缩型活性包装作用24h后就对米象趋避率93.33%，熏蒸死亡率率达到了53.33%，96h后驱虫效果更佳。

以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种浓缩型活性包装贴的制备方法，其特征在于，采用三步法对植物精油进行乳化、包埋及复合包装以减缓其释放，自上而下分为PET覆材层（1）、活性成分涂布层（2）、蓄湿透气层（3）、涂布底层（4）和粘贴胶层（5）五层；其中，蓄湿透气层（3）、涂布底层（4）和粘贴胶层（5）复合而成为不干胶基材，按如下方法制备得到：

2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述植物精油为来源于肉桂、八角、香茅、花椒药食香辛料类植物的几种或一种；粘合剂为食用甘油、食用明胶、卡拉胶、黄原胶中的几种或一种；蓄湿透气层材料指的是表面有强极性亲水基团（-COOH、-NH2、-OH、-CHO）的高分子合成材料中的一种。

3.权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，通过连续涂布机涂布厚度为0.2～0.6mm。

4.权利要求1所述的制备方法，其特征在于该成浓缩型活性包装贴中纯植物精油固载量为400～700 mg/cm²。

5.采用权利要求1所述方法制备的浓缩型活性包装贴在用于农产品贮藏过程中防虫、抗菌方面的应用。

6.权利要求5所述的应用，其特征在于：浓缩型活性包装贴在使用时可以贴于任何位置，不与果蔬，粮食农产品直接接触，具体的应用为：

将浓缩型活性包装贴作为精油缓释活性包装使用：揭掉不干胶贴的底纸，贴于果蔬或粮食农产品包装的内表面，通过对植物精油活性成分的缓慢释放，从而达到农产品贮藏过程中的防虫、抗菌效果。