CN115322452A - 一种抗菌保鲜复合薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌保鲜复合薄膜及其制备方法和应用。所述复合薄膜包括青龙衣乙醇提取液、3wt％海藻酸钠、1wt％玉米醇溶蛋白，还包括溶剂、增稠剂、交联剂、蒸馏水。其制备方法为：(1)用60～70v％乙醇溶液和干燥的青龙衣干粉，以超声法制备，过滤，减压蒸馏至浸膏，配置成青龙衣乙醇提取液；(2)以3wt％海藻酸钠溶液作为基质膜液，然后将3wt％海藻酸钠溶液、1wt％的玉米醇溶蛋白溶液、青龙衣乙醇提取液、甘油按照95mL：95mL：10mL：2g混合搅拌得到复合膜液；(3)饱和氯化钙溶液喷于容器底部，将复合膜液流延成复合整膜，干燥，揭膜。即本发明提供了一种新型环保，并且具有优异的物理、机械性能和抑菌能力的复合薄膜，以及制备过程不增加太多投资和消耗成本。
Description
技术领域
本发明属于食品材料保鲜技术领域，具体涉及一种抗菌保鲜复合薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
在过去的十几年中，包装材料的数量以每年8％的速度增长，其中合成类包装材料在食品包装中生产和应用发展迅速，但塑料等合成类材料大多不可降解或降解性不佳，大量使用容易引起严重环境问题。因此，发展性能良好且生物降解的生物聚合物薄膜作为食品包装材料是解决环境问题的重要的途径。包装在食品的生产、运输和销售中都起着至关重要的作用，一方面可以避免食品遭受环境中微生物、光线、氧气、灰尘、水分等影响，保证食品安全。另一方面可以有效提高产品商业价值，在抑制微生物污染、抗氧化、延长货架期等方面有重要作用。
食品储藏过程中微生物与虫蛀是引起腐败的主要因素。而目前市面上的保鲜方法主要为使用聚乙烯保鲜膜进行包装和添加防腐剂，二者均有一定缺陷，传统的聚乙烯保鲜膜存在降解困难，无法抑菌等缺陷，而防腐剂可能发生中和反应、失去效用，食用过多也可能会对人体产生一定损害。因此，研究具有可降解的环境友好型及新型保鲜效果的材料具有重要意义，而目标产品的多组分可食用易降解复合薄膜具有广阔的应用前景。
在世界范围内，我国核桃种植与年产量居世界第一，中国种植核桃历史悠久，生产青龙衣的原料核桃在我国储存丰富，因此在我国研发推广本发明的青龙衣保鲜复合薄膜具有原料支持与地理优势。
青龙衣为核桃未成熟时的外果皮风干后产物的商品名称，其醇提物含有多种化合物，其中多酚类、醌类等具有抑菌杀菌及抗氧化、抗衰老作用，此外还具有一定的抗肿瘤作用。在中医中可用于治疗皮肤瘙痒及痛等病症，用于泡酒，可治肝胃气痛，胃神经痛，急、慢性胃痛。20世纪50年代国内外民间用青核桃泡酒剂治疗胃痛、痛经、癌症痛等，以代替吗啡、阿片酊等止痛药，已收到了良好的止痛效果。
目前对青龙衣研究的主要开展于缓蚀、杀虫、除草，保鲜(仅液体制剂)等方面，此外核桃青皮提取液还具备处理市政恶臭气体、制备果实复配营养液、作为土壤消毒剂及钻井液处理剂、减轻非酒精性脂肪肝且改善肝组织病理损伤等作用。此外，国内对其研究较多、在国外仍存在研究空白。对青龙衣的相关研究，目前国内也仅停留在理论阶段，没有进行大面积进行推广、应用。
国内对可食用保鲜膜的研究仍停留在实验室阶段。基于大环境因素影响，在国外，尤其是发达国家对可食用食品包装、餐具等方面需求相较国内更大。欧美等国大力推行可降解生物质包装袋、使用天然高分子材料进行蔬果保鲜。国外可食用保鲜膜研究已具有一定规模，也总结出不同成分复合薄膜的特性。根据报道表明，俄罗斯、英国、法国和美国均存在多种成型产品出现。2016年，俄罗斯科研团队利用苹果泥、土豆等材料萃取天然成分制作出食品包装；美国应用牛奶蛋白制作可食用的塑化膜。2021年底，以色列Sufresca公司开发出一款针对辣椒的水基乳剂，可以在新鲜水果和蔬菜表面形成防腐涂层，该公司预计两年内将产品引入欧美市场。
从目前国际研究状况来看，食品包装膜的研究趋势已由单一化学成分制膜，转变发展成具有多功能、由多种生物大分子组合制成的多组分复合薄膜。但无论国内还是国外，到目前为止可食用保鲜膜等仍停留在实验室阶段，均没有进行大量上市，在行业中仍存在广阔前景。
综上所述，目前主要存在以下四种问题；
1.果蔬含水量高,尤其是进口果蔬。采后易出现失水萎蔫、暗淡变色、腐烂变质等现象，有时经济损失率高达30％以上。为了减少采后损失，前人采取多种方法进行保鲜处理，并取得了一定效果。但由于部分果蔬对温度、湿度等条件要求较严格，且货架期极短，因此这类果蔬贮藏保鲜存在成本高、耗材多、易亏损等问题。
2.行业内制备生物涂膜、薄膜工艺不够成熟，在实际投入生产中可能具备竞争力不足、成本及能耗过大等问题。无论国内还是国外，到目前为止可食用保鲜膜多数仍停留在实验室阶段，均没有进行大量上市，在行业仍然存在广阔前景。
3.常见的传统可食用膜可以阻隔外界细菌的污染，但无法解决保鲜膜下、食物内部的细菌滋生、食品氧化等问题，同时，其力学性能和阻隔性能距离满足实际生活里对包装的需求还有一定距离。
4.海藻酸钠在食品工业中广泛应用，但其具有成膜后质地较脆、机械性能较差、弹性与强度不足等缺点。同时，其渗透性、水蒸气透过率、选择性较差，且不具备抑菌能力。
因此，提供一种复合抗菌保鲜膜及其制备方法，同时能够改善现有技术中海藻酸钠膜的水蒸气透过性能，克服海藻酸钠膜机械特性与功能特性的缺陷，并增加单一海藻酸钠膜所不具备的抑菌能力和抗氧化能力，且不增加太多投资和消耗成本的新工艺是本领域研究人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种青龙衣/海藻酸钠可食交联复合蛋白抗菌保鲜膜及其制备方法，来改善现有技术中海藻酸钠膜的水蒸气透过性能，克服海藻酸钠膜机械特性与功能特性的缺陷，增加了单一海藻酸钠膜所不具备的抑菌能力和抗氧化能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗菌保鲜复合薄膜，包括以下组分：3wt％海藻酸钠、1wt％玉米醇溶蛋白、青龙衣乙醇提取液。
海藻酸钠(SA)是一种具有天然性的阴离子线型多糖，SA膜具有一定的气体选择透过性，与其他膜材料相比，SA膜具有柔韧性、低密度、无色无味、不影响食物性质等优点，还具有一定的气体选择渗透性能，可以在食品表面形成低氧、高二氧化碳浓度的气体环境，阻止膜内外气体交换，可以减缓食品的营养物质交换和降低细胞的呼吸强度，减少活性氧的形成，避免食品自身氧化。其中，海藻酸钠的聚合物链由3种不同比例和分布的区域块组成，即M、G和M-G模块，G块决定凝胶强度，而M-G块则决定其溶解度的相对大小，因此M/G比以及M、G块的分布是决定SA膜的物理性能的关键。
其中海藻酸钠的分子式构象为:
玉米醇溶蛋白是玉米中不溶于水的最重要的蛋白质，具有优异的成膜性能，通过在膜基质中的玉米醇溶蛋白链之间的疏水性、氢键、二硫键延伸形成复合膜，使得本发明所制备的青龙衣复合膜性能优于单一SA膜性能，在溶剂蒸发后，制成的SA薄膜形成致密的三维网状结构，可以有效增强其机械性能和阻隔性能。
此外，核桃青皮(青龙衣)的超声乙醇提取液中，含有大量多糖、多酚类、黄酮类、醌类和有机酸等多种复合活性物质。多糖类物质可以与海藻酸钠膜结合，从而进一步改善复合膜性能。多酚类、黄酮类物质可以抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、青霉菌等在果蔬表面常见的菌类，这些菌类的存在和繁殖通常是导致果蔬货架期短、腐败变质的重要因素之一。
优选的，所述复合薄膜还包括以下组分：溶剂、增稠剂、交联剂和蒸馏水。
优选的，所述溶剂为乙醇水溶液；所述增稠剂为甘油；所述交联剂为饱和氯化钙溶液。
本发明先添加化学交联剂氯化钙溶液，SA中Na+可与Ca2+发生离子交换，可形成溶胶/凝胶的过渡态。而在形成凝胶的过程中，两个相邻的双轴连接的古罗糖醛酸可形成一个空腔，此处为Ca2+的结合位点。其中，“蛋壳”模型为：
钙离子有助于海藻酸钠中的M和G块之间发生缔和，形成紧密结合的薄膜，可以改善其水蒸气阻隔性能。
另外，由于添加的玉米醇溶蛋白虽然能够提高薄膜的水蒸气阻隔性能，但此类结构使得薄膜质地变脆，因此本发明添加甘油作为增塑剂以增加薄膜柔韧性。综上所述，根据本发明限定的技术方案制备的复合薄膜比单一海藻酸钠膜的水蒸气透过率更低，水蒸气透过率越小、则复合膜阻隔水蒸气逸散能力越强，可以有效阻止食品失水、保鲜效果更好。
本发明还提供了一种如上述技术方案所述的抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)青龙衣乙醇提取液的制备：
将青龙衣原材料粉碎、过筛后得到青龙衣干粉，然后采用乙醇水溶液进行超声提取、过滤，再利用旋转蒸发仪进行减压蒸馏至浸膏状后，加入蒸馏水配成浓度为60-100mg/mL的青龙衣乙醇提取液；
其中，所述青龙衣干粉与所述乙醇水溶液的质量比为1：20；
(2)青龙衣/海藻酸钠复合膜液的制备：以3wt％海藻酸钠溶液作为基质膜液，然后将3wt％海藻酸钠溶液、1wt％的的玉米醇溶蛋白溶液、青龙衣乙醇提取液、甘油按照95mL：95mL：10mL：2g混合搅拌得到复合膜液。
其中，所述玉米醇溶蛋白溶液的制备方法为:将玉米醇溶蛋白干粉在60℃水浴下溶解于70％～90％的乙醇水溶液中。
(3)青龙衣/海藻酸钠复合薄膜的制备：在容器底部均匀倒入饱和氯化钙溶液，使其均匀覆盖整个模具底层，可助于复合膜液快速成型且易于脱模，将复合膜液倒入所述模具底层，即容量为3.5L钢化玻璃烤盘中，模具内部尺寸为389mm×240mm，流延成膜。然后在40～50℃条件下烘干12～16h，直到表面平滑不黏附物体，再将复合薄膜放在相对湿度50％的环境中平衡48h，揭膜，得到复合薄膜；或通过浸涂、喷涂，使膜液包裹食品表面，再浸入饱和氯化钙溶液，使之形成贴合食品形状的独立薄膜。
优选的，步骤(1)中所述超声提取中采用的提取溶剂为60～70v％乙醇水溶液。
优选的，步骤(1)中所述超声温度是45～50℃，超声探头功率是100～200W；超声提取0.5～1h，其中，超声时间为3～5s，间歇时间为5～10s。
优选的，步骤(1)所述蒸馏温度为40～50℃，转速为60rpm。
通过本发明限定的步骤(1)中的各项超声提取参数，提取的青龙衣有效成分最多，其中主要成分以多酚类和黄酮类为主，起到了最优的抑菌效果。
优选的，步骤(2)中所述搅拌转速为1500r/min，搅拌时间为30～45min。优选的，步骤(2)所述3wt％海藻酸钠溶液的制备方法为：将去离子水放置于70℃水浴下预热，将海藻酸钠溶于热水中，搅拌至完全溶解。
优选的，步骤(2)1wt％的玉米醇溶蛋白溶液的制备：将玉米醇溶蛋白干粉在60℃水浴下溶解于70～90v％的乙醇水溶液中。
优选的，步骤(2)中所述搅拌转速为1500r/min，搅拌时间为30～45min。
通过本发明限定的步骤(2)复合膜液的制备工艺和参数，选择最优的方案，来增加膜本身的韧性。
优选的，步骤(3)中所述所述氯化钙溶液的加入量为复合膜液体积的1～5％；所述烘干温度为40-50℃，干燥时间为12～24h。
通过本发明限定的氯化钙作为交联剂，其中钙离子有助于海藻酸钠中的M和G块之间发生缔和，形成紧密结合的薄膜，可以改善其水蒸气阻隔性能。
一种抗菌保鲜复合薄膜在食品包装材料中的应用。
经由上述的技术方案，与现有技术相比可知，本发明公开了一种抗菌保鲜复合薄膜及其制备方法和应用。具有以下技术效果：
1.制备的抗菌保鲜复合薄膜100％生物可再生，一定程度上可以缓解环境和经济问题。
2.原材料来源丰富：我国核桃、玉米、藻类等原材料来源丰富。从藻类原料、核桃农副产品废料中提取出来的可再生、可降解、成本低，来源广的天然高分子材料。
3.利用废弃资源进行制造：目前青龙衣尚未被充分利用，大多用作肥料及饲料，未经处理还存在着污染土壤的风险。青龙衣/海藻酸钠复合薄膜的推广可使废弃、蕴藏量巨大的青龙衣资源得到充分利用，帮助果农创下新的收益，帮助果蔬商延长水果的货架期，创造经济价值。
4.综合能力优于普通薄膜：常见可食用膜均存在阻水性差、抑菌能力不足的问题。青龙衣/海藻酸钠复合薄膜水蒸气透过率较低、具备一定抑菌能力、机械性能较好。
5.环境友好型材料：可降解、抑菌抗菌、保鲜、无毒安全。
6.市场潜力较大：可食用抗菌保鲜膜目前没有大量上市，青龙衣/海藻酸钠复合薄膜因此具有广阔的应用前景，可以应用到农业领，例如：(1)果蔬储藏与运输；(2)茶叶储藏；(3)植物球茎储藏与运输；(4)进口商品包装等，也可以应用到餐饮行业，又或是工业领域；并且其对环境也具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为复合膜液及薄膜制备工艺流程图。
图2为复合膜液与薄膜实际应用示意图。
图3为复合膜液透光率测定图。
图4为抗菌保鲜复合薄膜拉伸性测定图。
图5为抗菌保鲜复合薄膜抑菌试验测定图。
图6为抗菌保鲜复合薄膜失重率测定图。
具体实施方式
下面将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。
原材料：3wt％海藻酸钠、1wt％玉米醇溶蛋白、60-100mg/mL的青龙衣乙醇提取液、无水乙醇(分析纯)、甘油(分析纯)、蒸馏水，常温下饱和的氯化钙溶液。其中，本发明提及的不同体积百分数的乙醇水溶液是向所述无水乙醇中加入蒸馏水稀释获得的。
实施例1
一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制膜材料预处理：
a.3wt％海藻酸钠溶液的制备：将去离子水放置于70℃水浴下预热，将海藻酸钠溶于热水中，搅拌至完全溶解。
b.1wt％的玉米醇溶蛋白溶液的制备：在60℃水浴下，将玉米醇溶蛋白干粉溶解于70％的乙醇水溶液中。
c.青龙衣乙醇提取液的制备：预处理青龙衣原材料，粉碎、过筛得到青龙衣干粉。以60～70％乙醇水溶液为提取溶剂，所述青龙衣干粉与所述乙醇水溶液的料液比为1：20，在45℃下超声提取0.7h，其中，超声时间为4s，间歇时间为7s。提取青龙衣的活性成分后，利用旋转蒸发仪进行减压蒸馏，蒸馏温度为45℃，浓缩至浸膏状后，然后再配成浓度为60mg/mL的青龙衣乙醇提取液；
(2)青龙衣/海藻酸钠复合膜液制备(以200mL复合膜液为例)：用3wt％海藻酸钠溶液作为基质膜液，以1：1体积比例，混合1wt％的的玉米醇溶蛋白溶液。根据配比，然后依次加入10mL的青龙衣乙醇提取液，2g甘油，再以1500r/min搅拌36min制备得到复合膜液。
(3)青龙衣/海藻酸钠复合薄膜制备：在容器底部均匀倒入2ml饱和氯化钙溶液，使其均匀覆盖整个模具底层，可助于复合膜液快速成型且易于脱模，将200mL复合膜液倒入容量为3.5L钢化玻璃烤盘中，模具内部尺寸为389mm×240mm。流延成膜。根据试验组别温度要求，在40℃条件下烘干12～16h(温度越高烘干时间越短)，直到表面平滑不黏附物体。烘干后，将复合薄膜放在相对湿度50％的环境中平衡48h。揭膜，得产物复合薄膜；
或通过浸涂或是喷涂的方式，使膜液包裹食品表面，再浸入饱和氯化钙溶液，使之形成贴合食品形状的独立薄膜。
本发明对复合薄膜中的玉米醇溶蛋白溶液乙醇含量(％)、烘干温度(℃)、青龙衣乙醇提取液浓度(mg/mL)进行正交试验设计。其中，实施例2-9与下列表2中的试验号2-9相对应，其余步骤以及限定的参数与实施例1相同。
表1-正交实验因素水平表
表2-正交实验设计表
效果例1物理性能
(1)复合薄膜厚度的测定
选择经过平衡、较为平整的复合薄膜，使用螺旋测微器，每张膜上选取四个试验点进行膜厚度的测定，取平均值，即为测定的膜厚度。
(2)复合薄膜水蒸气透过率的测定
参照ASTM F1249-2013方法及改良拟杯法，根据试验要求。称取20g无水硅胶，放入干燥箱中均匀烘干至颜色彻底变蓝，放入100mL烧杯中(提供相对湿度为0％的环境)。记录室温。将样品膜覆盖于烧杯口，样品膜与烧杯口应紧密贴合，干燥器底部放入KNO3饱和溶液(提供相对湿度为90％的环境，保持溶液中有少量未溶KNO3固体)，将烧杯重量称量后放入干燥器内，干燥器以凡士林密封。每隔0.5h取出烧杯称量并记录，至6h时停止。计算时取时间间隔为2h的数据。通过下式计算复合薄膜的水蒸气透过率，取平均值：
式中：WVP，g·mm·m-2·h-1·kPa-1；Δm为每两小时质量增加量，g；d为样品膜厚度，mm；S为样品膜覆盖烧杯口的面积，m2；Δt为测量间隔时间，h；Δp为膜两侧的水蒸气压差，kPa。
通过试验测定膜厚与水蒸气透过率测试结果为表3：
表3-膜厚与水蒸气透过率表
由表3可知，不同因素配比对复合薄膜膜厚存在一定影响，以1号样品为例，1号样品因素为：玉米醇溶蛋白溶液中的为70％乙醇浓度，60mg/mL青龙衣乙醇提取液，烘干温度为40℃，是所有产品中烘干温度最低，含水量最多的样品，推断由于其含水量高于其他样品，所以膜厚也略厚。膜厚度对膜的使用有重要影响，膜厚控制在0.1±0.04mm可以更方便水果的包装。复合薄膜水蒸气透过率越低说明复合薄膜阻隔水蒸气逸散能力越强，能更有效保护水果中水分，避免水分流失，从而提升保鲜效果。从结果显示，膜厚对水蒸气透过率存在一定影响，同样以1号样品为例，其水蒸气透过率与其他产品呈断层式差距。由于试验误差，复合薄膜厚度需取整张膜四个不同区域的综合厚度平均值。
(3)复合薄膜透光率的测定
透光率测定时，将双成分海藻酸钠/玉米醇溶蛋白膜液、含有60mg/mL、80mg/mL、100mg/mL青龙衣乙醇提取液的复合膜液分别放入比色皿中，比色皿中膜液样品应无气泡残留，以纯净水作为空白对照，将比色皿放入紫外分光光度计中，分别测定400、500、600、700和800nm下的吸光度A，经下式计算得出膜液的透光率T：
透光结果如图3，在规定波长处，双成分海藻酸钠/玉米醇溶蛋白膜液透光率为52.6～65.3％，而添加青龙衣乙醇提取液的复合膜液透光率显著低于空白对照膜液。说明海藻酸钠、玉米醇溶蛋白和青龙衣活性成分相容性较好，复合薄膜具有一定的光阻效果。
其中，添加青龙衣乙醇提取液浓度为100mg/mL的复合膜液在400nm处透光率最低，为13.9％。而添加青龙衣乙醇提取液浓度为60mg/mL的复合膜液透光率总体较低，可能是因为青龙衣活性成分和海藻酸钠、玉米醇溶蛋白之间相容性随着活性成分浓度增高而逐渐降低，也可能是因为青龙衣活性成分复杂，当超过一定浓度时会破坏海藻酸钠与其他制膜材料的交联作用，影响其光阻效果。
(4)复合薄膜水溶性的测定
将每种样品膜选择平整区域，切割成4cm×3cm大小，每种样品三片，在室温下放入100mL纯净水中，记录其溶解时间。
水溶性测试结果如表4：
表4-青龙衣/海藻酸钠复合薄膜溶散时间
所有复合薄膜均能在30分钟内彻底溶解，大部分复合薄膜均能在10到20分钟内溶解完毕，说明本产品具有较好的水溶性，相对于水溶性较差的包装材料来说更容易分解，免于堵塞管道。也不会在短时间内快速溶解，在包装运输环节中也不会过快损耗包材。
效果例2机械性能
对复合薄膜的断裂伸长率进行测定，并将其作为复合薄膜的机械性能参考因素。将膜切割成5cm×3cm大小，在室温下以平均3N的力对膜进行拉伸性能测定，平行测量3次，取平均值。以下式计算膜的断裂伸长率：
根据图4可知青龙衣/海藻酸钠复合薄膜拉伸性测定图，薄膜的机械性能可以反映其变形、对蔬果保护和包装的能力，通过对其断裂伸长率判断其机械性能，数值越大其机械性能越强。由图4可知，所有产品断裂伸长率均超过100％，其中2号样品断裂伸长率199.92％，而PE保鲜膜断裂伸长率仅为49％。说明产品具有良好延展性。
由图4可见，乙醇浓度与青龙衣乙醇提取液浓度均对膜断裂伸长率影响较大，在60mg/mL组中复合薄膜中含水量较高，其结构致密性较低，拉伸强度整体较差。总体来说，干燥温度适中时，青龙衣多糖间及其和SA分子间氢键作用不会被破坏，拉伸强度较好。推测为乙醇浓度在70％时，海藻酸钠与玉米醇溶蛋白的交联效果更佳。青龙衣乙醇提取液中含有大量多糖等成分，在80mg/mL青龙衣乙醇提取液浓度时，这些相关成分能最好地与海藻酸钠交联改性，发挥其增强薄膜机械强度的作用。因此应选用的乙醇浓度在70％、青龙衣乙醇提取液浓度为80mg/mL，适宜干燥温度为45℃。
效果例3抑菌性能
选择常见于果蔬上的革兰氏阴性菌大肠杆菌、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌，以及绳状青霉菌进行抑菌实验。测试方法参考滤纸片法，在LB琼脂培养基中分别接入50μL的大肠杆菌悬浮液、金黄色葡萄球菌悬浮液，用涂布器涂布均匀。再使用接种环，在PDA培养基中以平板划线法接入青霉菌。裁剪直径为7mm的复合薄膜用紫外线照射法灭菌30min后，置于接种菌后的培养基上，做好标记。细菌组培养基以37℃恒温培养24h，真菌组培养基以25℃恒温培养48～72h，每隔一段时间观察菌种生长状况，并测量复合薄膜周围出现的抑菌圈直径。
根据图5青龙衣/海藻酸钠复合薄膜抑菌试验测定图可知，抑菌圈的直径大小与复合薄膜的抑菌性能成正比，抑菌圈越大，抑菌性能越好。由图5所得，所有复合薄膜样品均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和青霉菌存在一定的的抑菌作用，从整体来看，复合薄膜对金黄色葡萄球菌的抑菌效果是最好的，大肠杆菌其次，对青霉菌的效果相对较低。通过对样品进行平均分析可以得到，当青龙衣乙醇提取液浓度为80mg/mL时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制效果是最好的，当青龙衣乙醇提取液浓度为100mg/mL时，对青霉菌的抑制效果是最好的。而针对单个样品逐一分析，根据图5可以直观发现，2号样品的复合薄膜对三种菌的抑制效果是综合能力最强的。
效果例4失重率
选用成熟、大小适中且外表无伤的草莓果实。用整膜包裹后，于室温下放置，并进行多组平行实验。在同一时间段，每隔24h用电子天平称量，计算果实质量减少百分比，经下式计算果实的失重率。再利用各项失重率平均值进行作图。
根据图6青龙衣/海藻酸钠复合薄膜失重率测定图可知，新鲜草莓含水量占据果实总质量的90％～95％，所以草莓失重率对草莓本身货架期存在重要影响。草莓果实在采摘后由于其不断成熟以及蒸腾作用，草莓中水分会逐渐减少，逐渐干瘪，货架期只有1～2天。图6为第五天时草莓的失重率数据体现，如图6所示，在相同存放环境下，所有复合薄膜样品包裹的草莓果实失重率均小于没有经过处理的对照组，说明复合薄膜对草莓果实失重率的降低起积极作用。其中青龙衣乙醇提取液浓度为80mg/mL的复合薄膜对草莓失重率的降影响最为明显。最佳复合薄膜组对草莓的失重率影响为五天内草莓平均失重率为8.38％，比空白对照平均降低5％左右。包裹果实揭膜后只有少量皱缩，无变黄变黑、腐败等现象，对照组果实普遍存在腐败现象，且有霉菌出现。
通过上述正交试验可知，实施例1-9以及相关的性能试验测定统计得到表5-7：
表5-正交实验结果统计
表6-正交实验隶属度分析
注意：综合评分＝抑菌能力隶属度×0.4+失重率隶属度×0.4+水蒸气透过率×0.1+拉伸性能×0.1
表7-正交实验综合评分极差分析
从表7可以看出，通过极差分析可看出影响综合能力因素的主次顺序是C>A>B，综合能力最好的方案为：A1B2C2，其最优条件为玉米醇溶蛋白中乙醇浓度70％、烘干温度45℃、青龙衣乙醇提取液浓度80mg/mL，即为实施例2。
通过本发明限定的实施例和效果例可以得出以下结论:
1.进行透光率分析，在400、500、600、700、800nm的波长扫描下，三成分青龙衣/海藻酸钠复合薄膜透光率显著低于双成分海藻酸钠/玉米醇溶蛋白膜。随着青龙衣活性成分浓度的不断提高，复合薄膜的透光率不断提高，而青龙衣活性成分浓度为60mg/mL的复合薄膜整体透光率较低，可能因为青龙衣活性成分浓度过高会破坏复合薄膜的吸光性能。吸光度较高，则透光率较低，说明其具有一定的吸收紫外的能力，能够产生一定的光阻效果，可以为食品提供避光保存的条件，避免食品因光照而影响品质。
2.与双成份的海藻酸钠/玉米醇溶蛋白膜相比，三成份的青龙衣/海藻酸钠复合蛋白膜的厚度无明显差异，颜色为透明浅黄棕色。随着青龙衣活性成分浓度的不断提高，实验研究发现，添加青龙衣乙醇提取液浓度为80mg/mL的复合薄膜保鲜失重率较低、平均拉伸性能较好、总体溶散时间较长，对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌能力较强，对青霉菌有一定的抑制作用。
3.与单一海藻酸钠膜相比三成分青龙衣/海藻酸钠复合薄膜质地更均匀，物理性能和机械性能都有一定提升，且增加了单一海藻酸钠膜不具备的抑菌性、
4.青龙衣/海藻酸钠复合薄膜处理组的果实能够有效维持色泽与一定硬度，外表较为水润。与空白对照组相比，可以有效抑制细菌和真菌的繁殖，且在失水萎缩、变质腐烂程度上起到一定的抑制作用。
5.与传统PE保鲜膜相比，试验复合薄膜的平均断裂伸长率(EB)为1.59，PE膜EB为0.49，在添加70％乙醇浓度的玉米醇溶蛋白溶液、80mg/mL青龙衣青龙衣乙醇提取液和45℃烘干薄膜条件下，复合薄膜EB可达1.999。说明复合薄膜的拉伸性能要明显优于传统PE保鲜膜，在工业上对果实、食品等进行包装时较PE膜具备更优的拉伸能力。
综上所述，青龙衣/海藻酸钠复合薄膜改善单一SA膜的机械特性与功能特性，增加单一SA膜所不具备的抑菌能力和抗氧化能力，能够在一定程度上延长果实的货架期，以草莓为例，草莓货架期一般为1-2天，使用复合薄膜可延长2天左右。因此，复合薄膜具有一定的保鲜能力，可产生一定的经济价值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种抗菌保鲜复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜包括以下组分：青龙衣乙醇提取液、3wt％海藻酸钠和1wt％玉米醇溶蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌保鲜复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜还包括：溶剂、增稠剂、交联剂和蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌保鲜复合薄膜，其特征在于，所述溶剂为乙醇水溶液；所述增稠剂为甘油；所述交联剂为饱和氯化钙溶液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)青龙衣乙醇提取液的制备：将青龙衣原材料粉碎、过筛后得到青龙衣干粉，然后利用乙醇水溶液进行超声提取、过滤，再减压蒸馏至浸膏状后，加入蒸馏水配成浓度为60-100mg/mL的青龙衣乙醇提取液；
其中，所述青龙衣干粉与所述乙醇水溶液的质量比为1：20；
(2)青龙衣/海藻酸钠复合膜液的制备：以3wt％海藻酸钠溶液作为基质膜液，然后将3wt％海藻酸钠溶液、1wt％的的玉米醇溶蛋白溶液、青龙衣乙醇提取液、甘油按照95mL：95mL：10mL：2g的比例混合搅拌得到复合膜液；
(3)青龙衣/海藻酸钠复合薄膜制备：将饱和氯化钙溶液喷于容器底部，然后将所述复合膜液倒入所述容器底部，流延成膜，烘干、揭膜，得到所述复合薄膜；或通过浸涂、喷涂，使复合膜液包裹在食品表面，再浸入饱和氯化钙溶液，使之形成贴合食品形状的独立薄膜；
其中，步骤(2)所述玉米醇溶蛋白溶液的制备方法为:将玉米醇溶蛋白干粉在60℃水浴下溶解于70～90v％的乙醇水溶液中。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述超声提取中采用的提取溶剂为60～70v％乙醇水溶液。
6.根据权利要求4所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述超声提取的保护温度是45～50℃，超声探头功率是100～200W；超声提取0.5～1h；其中，超声时间为3～5s，间歇时间为5～10s。
7.根据权利要求4所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述蒸馏温度为40～50℃，转速为60rpm。
8.根据权利要求4所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌转速为1500r/min，搅拌时间为30～45min。
9.根据权利要求4所述的一种抗菌保鲜复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述氯化钙溶液的加入量为复合膜液体积的1～5％；所述烘干温度为40～50℃，干燥时间为12～24h。
10.根据权利要求1-3任一项所述的复合薄膜或权利要求4-9任一项所述的制备方法制备的复合薄膜在食品包装材料中的应用。
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| CN110256708A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-09-20 | 华南理工大学 | 一种利用核桃青皮制作的可食用冷藏水产保鲜膜及其制备方法与应用 |
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