CN115626998B - 一种新型纳米抗菌复合保鲜膜的制备及其水产保鲜的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型纳米抗菌复合保鲜膜的制备及其水产保鲜的应用，涉及可降解材料技术领域。所述保鲜膜的制备方法为：(1)将羧甲基纤维素粉末溶于去离子水中，磁力搅拌，同时加入增塑剂；(2)待羧甲基纤维素完全溶解之后加入鱼皮明胶粉末，从而得到复合基础成膜液；(3)当基础成膜溶液温度降到30‑40℃时，将纳米氧化镁粉末添加到其中，通过超声处理从而得到抗菌复合膜溶液；(4)将抗菌复合膜溶液脱气后，倒入培养皿中，将培养皿放置于烘箱中蒸发水分，从而得到新型纳米抗菌复合保鲜膜。本发明制备得到的保鲜膜具备优异的抗菌活性、机械性能，可以应用于水产保鲜领域，可以大幅度延长水产保鲜时间，且能实现保鲜膜的循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域，尤其是涉及一种新型纳米抗菌复合保鲜膜的制备及其水产保鲜的应用。
背景技术
PE保鲜膜是食品生产上应用最广泛的包装材料，其在一定程度上可以延长食品的保鲜时间，但是其本身不具备抗菌活性，因此用于食品包装的抗菌保鲜效果不明显，且属于不可降解材料，会对环境造成污染。同时，PE保鲜膜的粘性很高，很容易黏附所包装的食品表面，造成其无法循环使用。因此，一种具备抗菌活性，可降解和循环使用的保鲜膜的研发逐渐受到关注。
近几年，生物聚合物因其可持续性、可再生性、可生物降解性和低碳环保而在食品包装应用中受到特别关注。这些生物聚合物材料可以延长食物的保质期，提高食物的经济价值。然而，单一的生物聚合材料可能无法满足食品包装材料的要求，因为其物理性能、化学性能较差和抗菌活性较低。为了克服这些问题，一些金属材料或金属氧化物如银、铜、氧化锌和二氧化钛已被添加到生物聚合物中，赋予生物聚合材料较强的的抗菌活性以及良好的机械性能。
但是，目前的含金属元素的可降解保鲜膜存在粘性较大的问题，用在水产保鲜领域时，由于水产品的表面黏度大，往往和这类保鲜膜发生黏连，不易撕下，从而影响产品的美观。然而如果希望降低保鲜膜的粘度，又会大幅度降低保鲜膜本身的拉伸强度。现有技术中少有文献提及保鲜膜的粘性及其测定的问题，因此，对保鲜膜的粘性进行改进和测试具有重要意义。
特别是水产品中的牡蛎肉具有高蛋白的特点，但是由于其水分含量较高，不易储藏，所以在冷链运输途中极易发生腐败变质，因此亟需采用新型保鲜材料对牡蛎肉进行保鲜，以达到延长牡蛎货架期的目的。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新型纳米抗菌复合保鲜膜的制备及其水产保鲜的应用。本发明制备得到的新型纳米抗菌复合保鲜膜具备优异的抗菌活性、机械性能，可以应用于水产保鲜领域，可以大幅度延长水产保鲜时间，且能实现保鲜膜的循环使用。
本发明的技术方案如下：
一种新型纳米抗菌复合保鲜膜，制备方法包括以下步骤：
(1)将羧甲基纤维素粉末溶于80-95℃的去离子水中，并磁力搅拌30-50min，同时加入增塑剂；
(2)待羧甲基纤维素完全溶解之后加入鱼皮明胶粉末，在50-60℃下磁力搅拌10-30min，从而得到复合基础成膜液；
(3)当基础成膜溶液温度降到30-40℃时，将纳米氧化镁粉末添加到其中，通过超声处理从而得到抗菌复合膜溶液；
(4)将抗菌复合膜溶液脱气后，倒入培养皿中，将培养皿放置于烘箱中蒸发水分，从而得到新型纳米抗菌复合保鲜膜。
优选的，步骤(1)所述羧甲基纤维素粉末溶于去离子水后浓度为1.0g/mL-2.0g/mL。
优选的，步骤(1)所述增塑剂为甘油。
优选的，步骤(1)所述增塑剂占羧甲基纤维素水溶液的体积百分比为0.5-3％。
优选的，步骤(2)所述鱼皮明胶粉末加入后，以去离子水为溶剂的浓度为2.0g/mL-7.0g/mL。
优选的，步骤(3)所述纳米氧化镁粉末占基础复合成膜液的体积百分比为0-3％。
优选的，步骤(3)所述纳米氧化镁粉末占基础复合成膜液的体积百分比为0.5-3％。
优选的，步骤(4)所述烘箱的环境温度设置为40-75℃，蒸发时间为2-6h。
本发明还提供了所述的复合保鲜膜在水产品保鲜中的应用。
本发明还进一步提供了所述的复合保鲜膜在牡蛎保鲜中的应用。
本发明有益的技术效果在于：
本发明提供了一种便利的纳米抗菌水产保鲜膜的制备方法，该方法以可降解的鱼皮明胶和羧甲基纤维素的复合生物材料作为保鲜膜的基材，同时添加纳米氧化镁，这三者会形成稳定的三维网状结构，此方法制备的保鲜膜具备优异的抗菌活性、机械性能，且可以延长水产的保鲜时间。
本发明实现渔业副产物—鱼皮的废物利用，且制备完成的保鲜膜不会对环境造成污染。降低了保鲜膜41％的粘性，同时并不会大幅度降低保鲜膜的拉伸强度，因此实现保鲜膜的循环使用。纳米氧化镁的加入赋予纳米复合保鲜膜优异的抗菌活性，可延长水产1.25倍保鲜时间。
附图说明
图1为本发明制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜的实际形貌；
图2为本发明制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜的抑菌率结果图；
图3为本发明制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜的粘性测定结果图；
图4为本发明制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜的拉伸强度测定结果图；
图5为本发明制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜的TVB-N测定结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。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：
本实施例提供的一种新型纳米抗菌复合保鲜膜的制备方法如下：
(1)抗菌复合膜溶液的制备：将1g羧甲基纤维素(CMC)粉末溶于90℃的100mL去离子水中，并磁力搅拌40min，直至CMC完全溶解，此时加入甘油(占羧甲基纤维素水溶液体积的2％)作为增塑剂得到羧甲基纤维素溶液。
(2)之后，向羧甲基纤维素溶液里面添加6g的鱼皮明胶(Gel)，于60℃环境下磁力搅拌30min，得到复合基础成膜液。
(3)当鱼皮明胶完全溶解之后，将膜液温度降低至35℃时，添加1g纳米氧化镁(Nano MgO)粉末，通过超声处理器使纳米氧化镁粉末完全溶解，从而得到最终的抗菌复合膜溶液。
(4)膜液干燥：将制备完成的抗菌复合膜溶液放置于90mm聚苯乙烯培养皿中，之后将培养皿放置于60℃烘箱中，干燥6h，从而得到纳米抗菌复合保鲜膜。其外观形貌照片如图1所示。
测试例1：
本应用例将实施例1制备得到的纳米抗菌复合保鲜膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抑菌效果测试，结果表明本复合保鲜膜具有较强的抑菌作用。
其中抗菌复合膜的制备按照实施例1进行制备。
为了突出保鲜膜的抑菌效果，设置了对比例1：市售的PE保鲜膜，对比例2：不添加纳米氧化镁粉末的羧甲基纤维素和鱼皮明胶的复合保鲜膜。
将三种保鲜膜分别置于含有大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的LB肉汤中培养24h之后，涂布并计算菌落总数，根据以下公式计算抑菌率。
其抑菌率结果如图2所示。从图2可以看出，纳米抗菌复合保鲜膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制率分别可以达到96.8％和87.1％，表明本实验方案制备的保鲜膜具有较强的抑菌活性。
测试例2：
将实施例1，对比例1，对比例2制备的保鲜膜按照实验要求，对三种不同的保鲜膜进行万能试验机实验进行机械性能测试，从而评估保鲜膜的粘性和拉伸强度。
粘性测试结果如图3所示，从图中可以看到本专利所述新型保鲜膜的粘性与对比例相比降低了0.4倍，表明本专利所述的新型保鲜膜粘性比市售保鲜膜较低，因此可以达到循环利用的目的。
拉伸测试结果如图4所示，从图中可以看到在降低粘性的同时，新型保鲜材料的拉伸强度和市售保鲜膜拉伸强度几乎一致，表明本专利所述的新型保鲜膜的拉伸强度可以达到市售保鲜膜的强度。
测试例3：
本测试例将实施例1制备得到的纳米复合保鲜膜应用于牡蛎新鲜肉水产包装中，测试发现可以延长牡蛎的保鲜时间。
新鲜去壳牡蛎用无菌水清洗干净后，牡蛎肉分别使用实施例1，对比例1，对比例2制备的保鲜膜覆盖包装，并将包装完成的样品4℃环境下冷藏储存，定期取出三组样品进行指标的测定。每组设置三个平行实验。取样时间设置为：0d、2d、4d、6d、8d、10d。
牡蛎新鲜度指标挥发性盐基氮(TVB-N)根据GB 5009.228-2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》中的自动凯氏定氮仪法进行测定。
其TVB-N结果如图5所示。根据GB 2733-2015《食品安全国家标准鲜、冻动物性水产品》，冷冻贝类的TVB-N值应不大于限量值15mg/100g。对比例1和对比例2包装的牡蛎肉在8d时，TVB-N值分别达到了14.88mg/100g、13.53mg/100g，接近15mg/100g限量值。但使用实施例1制备的纳米抗菌复合膜包装的牡蛎肉，在10d时TVB-N值为13.53mg/100g，尚未接近限量值，表明实施例1制备的纳米抗菌复合膜抑制了微生物的生长繁殖，从而降低了样品中蛋白质被分解的速率，使得牡蛎保鲜时间延长。从图5中可以看到，本发明所述的新型保鲜膜相较于市售保鲜膜可以延长牡蛎肉1.25倍保鲜时间。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (3)
1.一种用于牡蛎保鲜的纳米抗菌复合保鲜膜，其特征在于制备方法包括以下步骤：
(1)将1g羧甲基纤维素粉末溶于80-95℃的100ml去离子水中，并磁力搅拌30-50min，同时加入增塑剂，所述增塑剂占羧甲基纤维素水溶液体积的2％；
(2)待羧甲基纤维素完全溶解之后加入6g的鱼皮明胶粉末，在50-60℃下磁力搅拌10-30min，从而得到复合基础成膜液；
(3)当基础成膜溶液温度降到30-40℃时，将1g纳米氧化镁粉末添加到其中，通过超声处理从而得到抗菌复合膜溶液；
(4)将抗菌复合膜溶液脱气后，倒入培养皿中，将培养皿放置于烘箱中蒸发水分，从而得到纳米抗菌复合保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的复合保鲜膜，其特征在于步骤(1)所述增塑剂为甘油。
3.根据权利要求1所述的复合保鲜膜，其特征在于步骤(4)所述烘箱的环境温度设置为40-75℃，蒸发时间为2-6h。
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