一种抗菌纳米复合可食性膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于可食性包装材料技术领域，具体涉及一种抗菌纳米复合可食性膜及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 食品抗菌包装技术是活性包装技术中应用较多的一种，它可以有效地抑制食品表 面的微生物，延长食品货架期，保证食品品质。抗菌包装体系一般由包装材料、抗菌剂和食 品3个部分组成。抗菌剂可通过以下几种形式实现抗菌作用：涂在包装材料上；合成于包装 材料内；固定在包装材料表面；被改良成包装材料。在包装材料中添加抗菌剂比直接浸泡 和喷洒抗菌剂更有优势，其可以大量减少抗菌剂的用量，同时避免由于食品化学组分影响 而降低抗菌剂的抗菌活性。随着人们安全意识的不断提高，人们更倾向于消费绿色、环保和 可生物降解的抗菌包装材料。
[0003] 海藻酸钠是存在于褐藻类海洋生物中的线性阴离子天然多糖，由0 -D-甘露糖醛 酸和a-L-古罗糖醛酸两种组分构成。二价阳离子可以在离子交换作用下将海藻酸钠中的 Na+置换出来，形成既有强度又有弹性的海藻酸钙凝胶。海藻酸钠常被用作可食性涂膜或薄 膜的基质。
[0004] 牟春娅等（食品与发酵工业，2009年01期）研究了可食性海藻酸钠膜的制备工艺 条件，其以海藻酸钠为成膜主料，壳聚糖为增强剂，甘油为增塑剂，十二烷基硫酸钠为助塑 剂制备了可食性膜；该可食性膜中，壳聚糖与海藻酸钠相溶性好，可以对海藻酸钠膜起到一 定的增强作用，但该可食性膜阻隔性能（以水蒸气透过系数衡量）有待进一步提高，且作为 除菌应用时，壳聚糖的使用量需进一步提高而其本身的价格又偏贵，影响了其推广应用。
[0005] 邓靖等（食品工业科技，2009年第6期）研制了一种丁香油-海藻酸钠可食性抗 菌膜，结果表明采用CaCl2溶液对海藻酸钠进行交联可改善膜的力学性能；在海藻酸钠中添 加丁香油可以制备抗菌海藻酸钠膜，对金黄色葡萄球菌、黑曲霉具有一定的抑菌性。但作为 抗菌食用膜时，作者采用海藻酸钠直接与丁香油混合成膜，并没有加入CaCl2的交联作用， 抗菌食用膜的机械性能和阻隔性能难以得到保证，应用范围受到限制。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种抗菌纳米复合可食性膜，从而解决现有技术中，可食性 膜的机械性能、阻隔性能和抗菌性能难以兼顾的技术问题。
[0007] 本发明的第二个目的是提供上述抗菌纳米复合可食性膜的制备方法。
[0008] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种抗菌纳米复合可食性膜，包 括以下质量份的组分：海藻酸钠10~15份，纳米蒙脱石0. 2~0. 6份，丁香精油15~21 份。
[0009] 蒙脱石是目前应用最多的粘土矿物之一，它属于单斜晶系的含水层状结构硅酸盐 矿物。蒙脱石对环境友好，储量大且价格较低，是应用最为广泛的层状硅酸盐。纳米蒙脱石 具有吸附阳离子的特性，对消化道内的霉菌毒素、病毒、病菌及其产生的毒素有固定、吸附 作用，能保护和修复肠道粘膜。纳米蒙脱石中还含有丰富的铜、锌、钴、硒等微量元素，可以 弥补微量元素的不足，对动物的生长有促进作用。纳米蒙脱石粒子具有独特的微观结构，尺 寸稳定性和热稳定性，在与海藻酸钠复合后，均匀分布于基体材料中，作为辅助增强材料增 加海藻酸钠材料的机械性能和阻隔性能。
[0010] 丁香精油，也称丁香油，是从丁香树的花蕾、叶子等提取的芳香精油，为我国 GB2760-86规定允许使用的食用香料。丁香油主成份为丁香酚（eugenol)、丁香烯 (0 -caryophyllene)、乙酰丁香酸（acetyleugenol)，以及甲基正戊基酮、水杨酸甲酯等，具 有良好的抑菌抗氧化效果，除此之外还具有抗氧化、抗癌、抗辐射、降血脂、降血糖、降血压 等保健作用。但由于其具有较强烈的风味，在有效抗菌剂量下使用通常会影响食品的风味， 限制了其作为食品防腐剂的使用。将丁香精油结合到可食性膜中可解决这个问题，这是由 于丁香精油与膜中高分子聚合物及塑化剂相互作用形成膜化学结构的组成部分，减少了精 油中抗菌化合物向产品中扩散。与向食品中直接添加抗菌剂相比，结合少量抗菌剂即可达 到延长食品货架期的目的。
[0011] 本发明提供的抗菌纳米复合可食性膜中，海藻酸钠为成膜基质，纳米蒙脱石均匀 分布于基质中，起到增强作用，进一步增加可食性膜的机械性能和阻隔性能；纳米蒙脱石特 有的固定、吸附作用，可与丁香精油起到协同除菌作用，进一步提高抗菌活性和适用范围。
[0012] 本发明提供的抗菌纳米复合可食性膜中，海藻酸钠、纳米蒙脱石、丁香精油为可食 性膜的主要成分，可依据需要添加其他辅助成分，如乳化剂等；依据不同的成膜工艺，可食 性膜的组分还可包括一定含量的平衡水分。
[0013] 上述的抗菌纳米复合可食性膜，进一步优选为，包括以下质量份的组分：海藻酸钠 10~15份，纳米蒙脱石0. 2~0. 6份，丁香精油15~21份，Tween80 3. 5~5. 5份。
[0014] Tween80,即吐温80,属于聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，为常用的乳化剂和油类 物质的增溶剂，属于无毒、无刺激性材料。吐温系列的表面活性剂，如吐温20、吐温60、吐温 80等，可用于食品或可食性膜中，起到乳化分散的作用。优选的，Tween80具有更好的乳化 分散活性，在使用时可将丁香精油与Tween80预先混合均匀，从而有利于后续丁香精油在 基质中的均勾分散。Tween80的使用量优选为每g丁香精油添加0.25gTween80〇
[0015] 上述抗菌纳米复合可食性膜的制备方法，包括以下步骤：
[0016] 1)将海藻酸钠溶液加入到纳米蒙脱石分散液中，搅拌均匀，得到混合液；
[0017] 2)将步骤1)所得混合液中加入丁香精油，分散均匀，得到成膜液；
[0018] 3)步骤2)所得成膜液经均质、脱气、成膜、干燥，即得。
[0019] 步骤1)中，海藻酸钠溶液配制时，使海藻酸钠完全溶解即可。优选每100ml水海 藻酸钠的加入量为10~15g。为进一步保证溶解充分，可在70°C下充分搅拌，制得海藻酸 钠溶液。纳米蒙脱石分散液配制时，优选每l〇〇ml水加入纳米蒙脱石0. 4~1. 2g，在室温下 搅拌20~24h，制得纳米蒙脱石分散液。所述纳米蒙脱石的粒径为20~300nm。
[0020] 步骤1)中，所述搅拌的时间为3~5h。
[0021] 步骤2)中，每克丁香精油预先与0. 25gTween80混合均匀后，再加入步骤1)所 得混合液中。从而更方便、更经济的获得均一稳定的成膜液。
[0022] 步骤3)中，所述均质为9000rpm下均质2~5min。
[0023] 步骤3)中，所述脱气为采用真空栗脱气30min。
[0024] 步骤3)中，所述干燥为25°C、相对湿度53~57 %条件下，干燥72h。可将干燥好 的膜取出后置于20°C、相对湿度58%的干燥器中放置48h，然后揭膜，获得性能更加稳定的 抗菌纳米复合可食性膜。
[0025] 本发明提供的抗菌纳米复合可食性膜的制备方法，原料采用天然原料，加工工艺 简单、易于操作，成本低廉，易于推广应用。所得可食性膜无毒、食用安全，且机械性能和阻 隔性能优异，具有良好的抗菌性能。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。各实施例中，纳米蒙脱石，乳白色 粉末，粒径为20~300nm，密度为1. 19/cm3,购于武汉地大纳米厂。海藻酸钠，食品级，购于 美国国际特种产品（ISP)公司。丁香精油，纯度>95%，购于上海花草小铺公司。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例的抗菌纳米复合可食性膜，包括以下质量份的组成：海藻酸钠10份，纳 米蒙脱石〇. 25份，丁香精油15. 75份，Tween80 3. 94份。
[0029] 本实施例的抗菌纳米复合可食性膜的制备方法，包括以下步骤：
[0030] 1)将10g海藻酸钠溶于1000ml蒸馏水中，得到海藻酸钠溶液；将0. 25g纳米蒙脱 石分散于50ml蒸馏水中，室温下搅拌20h，得到纳米蒙脱石分散液；
[0031] 2)将海藻酸钠溶液加入到纳米蒙脱石分散液中，搅拌3h，得到混合液；
[0032] 3)将步骤2)所得混合液中加入丁香精油与Tween80的混合物（15. 75g丁香精油 预先与3. 94gTween80混合均匀所得），分散均匀，得到成膜液；
[0033] 4)步骤3)所得成膜液采用均质机在9000rpm下均质2min，利用真空栗脱气30min 以除去气泡；将l〇ml成膜液倒入聚苯乙烯平皿（64cm2)上，在温度为25°C，相对湿度为 53~57%条件下干燥72h。干燥好的膜取出后置于20°C、相对湿度58%的干燥器中放置 48h，揭|旲，即得。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例的抗菌纳米复合可食性膜，包括以下质量份的组成：海藻酸钠12份，纳 米蒙脱石〇. 36份，丁香精油18. 9份，Tween80 4. 72份。
[0036] 本实施例的抗菌纳米复合可食性膜的制备方法，包括以下步骤：
[0037] 1)将12g海藻酸钠溶于1000ml蒸馏水中，得到海藻酸钠溶液；将0. 36g纳米蒙脱 石分散于50ml蒸馏水中，室温下搅拌22h，得到纳米蒙脱石分散液；
[0038] 2)将海藻酸钠溶液加入到纳米蒙脱石分散液中，搅拌4h，得到混合液；
[0039] 3)