本发明涉及可食性包装膜技术领域，具体涉及一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜及其制备方法。
背景技术
随着现代食品工业的发展，食品包装不断更新，一类能完善包装材料与环境保护之间矛盾的新型食品包装技术材料--可食性包装脱颖而出，可食性包装材料是指当包装的功能实现后，该材料可转变为一种动物或人可食用的原料，是一种可实现包装材料功能转型的特殊包装材料，是一种资源型环保型的包装材料，因其具有良好的可降解、安全、透氧、阻湿、耐油等性能，因此其研究具有重大的意义，可食性包装膜主要有多糖膜、蛋白膜、脂质膜和复合膜，多糖膜多以纤维素及其衍生物为主，使用天然植物制备甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素等。
现有中国专利文献(公开号：cn105061817b)公开了一种可食性包装膜，所述的可食性包装膜按重量百分比计由下列组分制成：变性淀粉65％、半乳聚糖12％、层粘连蛋白13％、甘油4％、紫胶树脂3％、明胶2％、硬质酸钠1％，该包装膜采用变性淀粉作为基料，与层粘连蛋白等辅料进行合适配比，利用变性淀粉良好黏结性能形成包装膜，但机械性能较差，此外该包装膜不具备抗菌性，功能单一，仍需进一步改善。
现有中国专利文献(公开号：cn103254469b)公开了一种可食性膜材料及其制备方法，将纳米纤维素通过高压均质方法分散在水中以形成纳米纤维素胶体，高压均质的压力为15～20mpa；步骤b：以含50～70wt％乙醇的水溶液为溶剂，将纳米纤维素、变性淀粉、增强剂混合均匀以形成第一溶液，然后将增塑剂在搅拌条件下缓慢地加入第一溶液中，混合均匀以形成第二溶液，第二溶液即为成膜溶液；步骤c：将成膜溶液涂在成膜机上，成膜机速度为0.2～0.8m/s、成膜温度为40～95℃、成膜时间为20～30min；该文献将纳米纤维素形成溶胶在与变性淀粉混合，该方法制备的膜属于常规手段，其机械性能较差，同时未含抗菌成分。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜，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：
一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜，包括以下重量份原料：
纳米纤维素悬浮液32-38份、预处理桃胶12-16份、改性瓜尔胶18-22份、麦芽糖醇4-8份、乙基麦芽酚1-3份、吐鲁香脂3-5份、蜂蜜3-5份、水18-24份；
所述纳米纤维素悬浮液包括以下重量份原料：
纳米纤维素34-38份、壳聚糖18-24份、抗菌复合液16-20份、乳酸链球菌素溶液5-9份、n,n-二甲基乙酰胺0.1-0.5份、乳酸十六烷基酯0.4-0.8份、微生物藻酸盐1-2份、去离子水12-16份。
作为本发明的进一步方案是：所述可抗菌的纤维素基可食性包装膜包括以下重量份原料：
纳米纤维素悬浮液35份、预处理桃胶14份、改性瓜尔胶20份、麦芽糖醇6份、乙基麦芽酚2份、吐鲁香脂4份、蜂蜜4份、水21份。
作为本发明的进一步方案是：所述纳米纤维素悬浮液制备方法为将纳米纤维素分散到水中，搅拌转速为65-75r/min，搅拌时间为12-18min，随后向其中加入n,n-二甲基乙酰胺、乳酸十六烷基酯，搅拌转速升至95-105r/min，搅拌时间为18-24min，随后加入壳聚糖、抗菌复合液、乳酸链球菌素溶液、微生物藻酸盐置于62-66℃水浴中22-28min，继续搅拌26-32min，即得纳米纤维素悬浮液。
作为本发明的进一步方案是：所述抗菌复合液制备方法为将乌芋皮、银翘进行干燥，随后粉碎至20-40目，纤维素酶、果胶酶按照重量比2:1加入，随后再按料液比1:25加入质量分数为30-40％的乙醇溶液进行回流，回流温度为68-72℃，回流时间为32-36min，回流1-3次，合并提取液，即得抗菌复合液。
作为本发明的进一步方案是：所述乳酸链球菌素溶液制备方法为将乳酸链球菌素置于蒸馏水中，在室温下搅拌，搅拌转速为115-125r/min，搅拌时间为55-65min，制成6-10mg/ml的乳酸链球菌素溶液。
作为本发明的进一步方案是：所述预处理桃胶制备方法为将桃树上桃胶去杂、水解，随后送入干燥箱中进行干燥，干燥温度为55-65℃，干燥时间为25-35min，随后经过粉碎机粉碎，过30目，即得预处理桃胶。
作为本发明的进一步方案是：所述改性瓜尔胶为瓜儿胶在碱性条件下与环氧丙烷生成羟丙基瓜儿胶，再引入羟基，即得改性瓜尔胶。
本发明还提供了一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米纤维素加入到磁力搅拌器中，随后加入预处理桃胶、改性瓜尔胶、水在85-95℃水浴中磁力搅拌，搅拌时间为55-65min，搅拌转速为65-75r/min，随后向其中依次加入麦芽糖醇、乙基麦芽酚、吐鲁香脂、蜂蜜，搅拌转速升至85-95r/min，继续搅拌35-45min，即得混合a；
步骤三，将步骤二得到混合物a在真空脱模机中于室温下真空脱模1-2h，真空度为-0.8，随后再送入培养皿中，于55-65℃风进行干燥，固化后脱膜，即得可食性包装膜。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)纳米纤维素具有强度高、比表面积大，壳聚糖具有良好的阻水、阻气、力学性能等，分子链具有活跃的-nh2和-oh，可与纳米纤维素发生分子间相互作用，继而增强体系稳定性，同时抗菌复合液为将乌芋皮、银翘混合提取液，能够提高金黄色球菌、大肠杆菌杀菌率，乳酸链球菌素溶液与壳聚糖可发生交互反应，继而增强抗菌效果，将纳米纤维素、壳聚糖形成复合液，作为抗菌复合液载体，可提高材料的机械性能、杀菌率，羟丙基瓜儿胶溶解性好，引入羟基后，活性增强，易与纳米纤维素形成包装膜，继而包装膜溶解性增强，添加的预处理桃胶可使包装膜机械性能进一步改善。
(2)从本发明实施例3及对比例1-7得出，本发明实施例3相对于对比6、7溶解时间分别降低了1.5min、2.3min，降低率分别为44.1％、54.8％，同时包装膜材料中瓜尔胶对溶解时间影响最大，添加瓜尔胶可降低1.3min溶解时间，降低率为40.6％，具有显著影响；实施例3相对于对比例6、7，拉伸强度分别提高了4.71mpa、3.40mpa，水蒸气透过率分别改善了0.280g.mm/(m2.h.kpa)、0.257g.mm/(m2.h.kpa)。
(3)本发明添加的乳酸链球菌素对大肠杆菌杀菌率(5min)可提高1.3％、大肠杆菌杀菌率(1h)可提高2.1％，添加抗菌复合液对大肠杆菌杀菌率(5min)可提高1.1％，大肠杆菌杀菌率(1h)可提高1.4％；大肠杆菌杀菌率(1h)相对于大肠杆菌杀菌率(5min)的相对值，添加乳酸链球菌素相对值为0.8％，抗菌复合液为0.3％，可得知添加乳酸链球菌素对大肠杆菌抗菌影响比抗菌复合液大，同时添加乳酸链球菌素对大肠杆菌杀菌稳定性比抗菌复合液好。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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：
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜，包括以下重量份原料：
纳米纤维素悬浮液32份、预处理桃胶12份、改性瓜尔胶18份、麦芽糖醇4份、乙基麦芽酚1份、吐鲁香脂3份、蜂蜜3份、水18份；
所述纳米纤维素悬浮液包括以下重量份原料：
纳米纤维素34份、壳聚糖18份、抗菌复合液16份、乳酸链球菌素溶液5份、n,n-二甲基乙酰胺0.1份、乳酸十六烷基酯0.4份、微生物藻酸盐1份、去离子水12份。
本实施例的纳米纤维素悬浮液制备方法为将纳米纤维素分散到水中，搅拌转速为65r/min，搅拌时间为12min，随后向其中加入n,n-二甲基乙酰胺、乳酸十六烷基酯，搅拌转速升至95r/min，搅拌时间为18min，随后加入壳聚糖、抗菌复合液、乳酸链球菌素溶液、微生物藻酸盐置于62℃水浴中22min，继续搅拌26min，即得纳米纤维素悬浮液。
本实施例的抗菌复合液制备方法为将乌芋皮、银翘进行干燥，随后粉碎至20目，纤维素酶、果胶酶按照重量比2:1加入，随后再按料液比1:25加入质量分数为30％的乙醇溶液进行回流，回流温度为68℃，回流时间为32min，回流1次，合并提取液，即得抗菌复合液。
本实施例的乳酸链球菌素溶液制备方法为将乳酸链球菌素置于蒸馏水中，在室温下搅拌，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为55min，制成6mg/ml的乳酸链球菌素溶液。
本实施例的预处理桃胶制备方法为将桃树上桃胶去杂、水解，随后送入干燥箱中进行干燥，干燥温度为55℃，干燥时间为25min，随后经过粉碎机粉碎，过30目，即得预处理桃胶。
本实施例的改性瓜尔胶为瓜儿胶在碱性条件下与环氧丙烷生成羟丙基瓜儿胶，再引入羟基，即得改性瓜尔胶。
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米纤维素加入到磁力搅拌器中，随后加入预处理桃胶、改性瓜尔胶、水在85℃水浴中磁力搅拌，搅拌时间为55min，搅拌转速为65r/min，随后向其中依次加入麦芽糖醇、乙基麦芽酚、吐鲁香脂、蜂蜜，搅拌转速升至85r/min，继续搅拌35min，即得混合a；
步骤三，将步骤二得到混合物a在真空脱模机中于室温下真空脱模1h，真空度为-0.8，随后再送入培养皿中，于55℃风进行干燥，固化后脱膜，即得可食性包装膜。
实施例2：
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜，包括以下重量份原料：
纳米纤维素悬浮液38份、预处理桃胶16份、改性瓜尔胶22份、麦芽糖醇8份、乙基麦芽酚3份、吐鲁香脂5份、蜂蜜5份、水24份；
所述纳米纤维素悬浮液包括以下重量份原料：
纳米纤维素38份、壳聚糖24份、抗菌复合液20份、乳酸链球菌素溶液9份、n,n-二甲基乙酰胺0.5份、乳酸十六烷基酯0.8份、微生物藻酸盐2份、去离子水16份。
本实施例的纳米纤维素悬浮液制备方法为将纳米纤维素分散到水中，搅拌转速为75r/min，搅拌时间为18min，随后向其中加入n,n-二甲基乙酰胺、乳酸十六烷基酯，搅拌转速升至105r/min，搅拌时间为24min，随后加入壳聚糖、抗菌复合液、乳酸链球菌素溶液、微生物藻酸盐置于66℃水浴中28min，继续搅拌32min，即得纳米纤维素悬浮液。
本实施例的抗菌复合液制备方法为将乌芋皮、银翘进行干燥，随后粉碎至40目，纤维素酶、果胶酶按照重量比2:1加入，随后再按料液比1:25加入质量分数为40％的乙醇溶液进行回流，回流温度为72℃，回流时间为36min，回流3次，合并提取液，即得抗菌复合液。
本实施例的乳酸链球菌素溶液制备方法为将乳酸链球菌素置于蒸馏水中，在室温下搅拌，搅拌转速为125r/min，搅拌时间为65min，制成10mg/ml的乳酸链球菌素溶液。
本实施例的预处理桃胶制备方法为将桃树上桃胶去杂、水解，随后送入干燥箱中进行干燥，干燥温度为65℃，干燥时间为35min，随后经过粉碎机粉碎，过30目，即得预处理桃胶。
本实施例的改性瓜尔胶为瓜儿胶在碱性条件下与环氧丙烷生成羟丙基瓜儿胶，再引入羟基，即得改性瓜尔胶。
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米纤维素加入到磁力搅拌器中，随后加入预处理桃胶、改性瓜尔胶、水在95℃水浴中磁力搅拌，搅拌时间为65min，搅拌转速为75r/min，随后向其中依次加入麦芽糖醇、乙基麦芽酚、吐鲁香脂、蜂蜜，搅拌转速升至95r/min，继续搅拌45min，即得混合a；
步骤三，将步骤二得到混合物a在真空脱模机中于室温下真空脱模2h，真空度为-0.8，随后再送入培养皿中，于65℃风进行干燥，固化后脱膜，即得可食性包装膜。
实施例3：
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜，包括以下重量份原料：
纳米纤维素悬浮液35份、预处理桃胶14份、改性瓜尔胶20份、麦芽糖醇6份、乙基麦芽酚2份、吐鲁香脂4份、蜂蜜4份、水21份；
所述纳米纤维素悬浮液包括以下重量份原料：
纳米纤维素36份、壳聚糖21份、抗菌复合液18份、乳酸链球菌素溶液7份、n,n-二甲基乙酰胺0.3份、乳酸十六烷基酯0.6份、微生物藻酸盐1.5份、去离子水14份。
本实施例的纳米纤维素悬浮液制备方法为将纳米纤维素分散到水中，搅拌转速为70r/min，搅拌时间为15min，随后向其中加入n,n-二甲基乙酰胺、乳酸十六烷基酯，搅拌转速升至100r/min，搅拌时间为21min，随后加入壳聚糖、抗菌复合液、乳酸链球菌素溶液、微生物藻酸盐置于64℃水浴中25min，继续搅拌29min，即得纳米纤维素悬浮液。
本实施例的抗菌复合液制备方法为将乌芋皮、银翘进行干燥，随后粉碎至30目，纤维素酶、果胶酶按照重量比2:1加入，随后再按料液比1:25加入质量分数为35％的乙醇溶液进行回流，回流温度为70℃，回流时间为34min，回流2次，合并提取液，即得抗菌复合液。
本实施例的乳酸链球菌素溶液制备方法为将乳酸链球菌素置于蒸馏水中，在室温下搅拌，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为60min，制成8mg/ml的乳酸链球菌素溶液。
本实施例的预处理桃胶制备方法为将桃树上桃胶去杂、水解，随后送入干燥箱中进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为30min，随后经过粉碎机粉碎，过30目，即得预处理桃胶。
本实施例的改性瓜尔胶为瓜儿胶在碱性条件下与环氧丙烷生成羟丙基瓜儿胶，再引入羟基，即得改性瓜尔胶。
本实施例的一种可抗菌的纤维素基可食性包装膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米纤维素加入到磁力搅拌器中，随后加入预处理桃胶、改性瓜尔胶、水在90℃水浴中磁力搅拌，搅拌时间为60min，搅拌转速为70r/min，随后向其中依次加入麦芽糖醇、乙基麦芽酚、吐鲁香脂、蜂蜜，搅拌转速升至90r/min，继续搅拌40min，即得混合a；
步骤三，将步骤二得到混合物a在真空脱模机中于室温下真空脱模1.5h，真空度为-0.8，随后再送入培养皿中，于60℃风进行干燥，固化后脱膜，即得可食性包装膜。
对比例1：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是纳米纤维素悬浮液中未添加壳聚糖。
对比例2：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是纳米纤维素悬浮液中未添加乳酸链球菌素。
对比例3：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是纳米纤维素悬浮液中未添加抗菌复合液。
对比例4：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加改性瓜尔胶。
对比例5：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加预处理桃胶。
对比例6：
采用中国专利文献(公开号：cn105061817b)公开了一种可食性包装膜中具体实施例1所述方法制备的可食性包装膜。
对比例7：
采用中国专利文献(公开号：cn103254469b)公开了一种可食性膜材料及其制备方法中具体实施例3所述方法制备的可食性包装膜。
实施例3及对比例1-7制备的可食性包装膜进行测试得到性能测试结果如下
从本发明实施例3及对比例1-7得出，本发明实施例3相对于对比6、7溶解时间分别降低了1.5min、2.3min，降低率分别为44.1％、54.8％，同时包装膜材料中瓜尔胶对溶解时间影响最大，添加瓜尔胶可降低1.3min溶解时间，降低率为40.6％，具有显著影响；实施例3相对于对比例6、7，拉伸强度分别提高了4.71mpa、3.40mpa，水蒸气透过率分别改善了0.280g.mm/(m2.h.kpa)、0.257g.mm/(m2.h.kpa)。
本发明添加的乳酸链球菌素对大肠杆菌杀菌率(5min)可提高1.3％、大肠杆菌杀菌率(1h)可提高2.1％，添加抗菌复合液对大肠杆菌杀菌率(5min)可提高1.1％，大肠杆菌杀菌率(1h)可提高1.4％；大肠杆菌杀菌率(1h)相对于大肠杆菌杀菌率(5min)的相对值，添加乳酸链球菌素相对值为0.8％，抗菌复合液为0.3％，可得知添加乳酸链球菌素对大肠杆菌抗菌影响比抗菌复合液大，同时添加乳酸链球菌素对大肠杆菌杀菌稳定性比抗菌复合液好。
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。