本发明涉及一种可降解的控释抗菌食品包装及制备方法。
背景技术
传统防霉配料只能在短时间内发挥作用，但随着时间推移而逐渐分解、不能长久发挥作用；目前抗真菌成分抗生素，抗生素的滥用会导致超级细菌产生，对人类不够安全友好。
而传统塑料包装，如聚乙烯等，取材多源于化石能源，不可再生，同时难以在自然条件下分解，会对生态环境造成不利影响，不利于可持续发展。无论是保质配料还是包装，都不能动态跟踪并抑制食品的发霉问题。
技术实现要素：
为了克服上述缺陷，本发明提供一种延长保质期、抗氧化、可降解回收的控释抗菌食品包装及制备方法。
一定湿度是霉菌生长的一个必要条件，在食品储存过程中，其表面湿度会发生变化，若湿度达到30-50％，霉菌开始生长。而此控释系统可以根据食物表面湿度的变化而改变释放抑菌物质的扩散速率，此扩散遵循模型遵循一级扩散理论：
v0＝m∞k1(2)
k1-总扩散常数
v0-初始扩散速率
mt-在t时刻，已经从控释膜上释放的苯乳酸质量
m∞-在达到平衡时，已经从控释膜上释放的苯乳酸质量
t-时刻t。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种防霉混合物，所述的防霉混合物主要原料及含量如下：
其中，乳酸菌发酵物由45％-55％苯乳酸、25％-35％乳酸、20％-25％醋酸组成；百分比为质量分数。
壳聚糖为蘑菇提取物，分子量为1×106da。
一种防霉混合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将真菌壳聚糖粉末以0.56％(g/100ml)的比例溶于1％(v/v)的乳酸溶液中(乳酸溶液在本步骤中不形成聚乳酸)，通过搅拌器搅拌，搅拌过程中保持温度18-22度，搅拌时间220-240分钟；0.56％指在100ml乳酸溶液中，真菌壳聚糖为0.56g；
2)步骤1)得到的壳聚糖、乳酸混合溶液进行离心处理，离心条件为8000-12000rpm，28-35min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.22％(v/v)的吐温-80表面活性剂，和0.5％(v/v)的甘油；0.22％和0.5％指的是表面活性剂或甘油加入混合液后占混合液的体积百分比，以下同。
4)将第3)步得到的混合溶液加入5-15％(v/v)的乳酸菌发酵物，在18-22度温度下搅拌40-60分钟。15％指乳酸菌发酵物(液)与第三步得到的混合溶液的体积比。
一种可降解的控释抗菌食品包装，由防霉混合物、聚乳酸和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯共同制成。
所述的可降解的控释抗菌食品包装，防霉混合物的含量为45-48％，聚乳酸含量为51％-54％，还有0.8％-1.2％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，百分比为质量百分比。
一种可降解的控释抗菌食品包装的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步.防霉混合物的制备：
1)0.56％真菌壳聚糖溶于1％的乳酸溶液。使用搅拌器搅拌，温度20摄氏度，时间4小时；
2)步骤1)得到的液体进行离心处理，8000-12000rpm离心30-35min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.21-0.22％(v/v)的吐温-80表面活性剂，和0.5-0.55％(v/v)的甘油，百分比为体积百分比。
4)加入5-15％的乳酸菌发酵物，在19-21摄氏度温度下搅拌40-60分钟；
第二步.抗菌包装制备：
1)将防霉混合物由第一个入口载入挤出机，流量245-255l/min；将温度控制在165-175摄氏度；
2)聚乳酸由第二个入口进入挤出机，温度165-175摄氏度，流量245-255l/min；然后加入纯度为99％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，流量80cm3/min；在摩擦力作用下，各组分会形成均匀的混合物。各组分即所有组分(防霉混合物、聚乳酸、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯)。
优选的，一种防霉混合物的制备方法，包括如下步骤：
1)0.56％真菌壳聚糖溶于1％的乳酸溶液，通过磁力搅拌器搅拌，温度20摄氏度，时间4小时，得到壳聚糖、乳酸混合溶液；
2)步骤1)得到的壳聚糖、乳酸混合溶液进行离心处理，离心条件为8000-12000rpm，30min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.22％v/v的吐温-80表面活性剂，和0.5％v/v的甘油；
4)加入15％的乳酸菌发酵物，在20摄氏度温度下搅拌40-60分钟。
本发明还提供一种可降解的控释抗菌食品包装，由防霉组合物、聚乳酸和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯共同制成。聚乳酸(polylacticacid)，热塑性良好，通过再生资源(如玉米、木薯中提取出的淀粉)发酵、脱水、纯化后得到，可以自然降解。苯乳酸(phenyllacticacid)，天然抗霉菌成分，lactobacillusplantarum胚牙乳杆菌的发酵产物。水溶性真菌壳聚糖(chitosan)，天然蘑菇提取物，具有水溶性，成膜性好，可以包裹、携带并在需要时释放某物质。
优选的，所述的可降解的控释抗菌食品包装，防霉混合物的含量为45.5％，聚乳酸含量为53.6％，还有0.9％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，百分比为质量百分比。可降解的控释抗菌食品包装的作用原理为：携带有苯乳酸的壳聚糖颗粒，从包装扩散到食物中去，起到长久持续的抑菌作用。可通过调节原料配比，从而更改颗粒亲水性，来控制扩散和释放速度。
优选的，一种可降解的控释抗菌食品包装的制备方法，包括如下步骤：
第一步.防霉混合物的制备：
1)0.56％真菌壳聚糖溶于1％的乳酸溶液。使用磁性搅拌器搅拌，温度20摄氏度，时间4小时；
2)步骤1)得到的液体进行离心处理，8000-12000rpm离心30min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.22％v/v的吐温-80表面活性剂，和0.5％v/v的甘油；
4)加入15％的乳酸菌发酵物，在20摄氏度温度下搅拌40-60分钟；
第二步.抗菌包装制备：
1)将防霉混合物由第一个入口载入挤出机，流量250l/min；将温度控制在149摄氏度；
2)聚乳酸由第二个入口进入挤出机，温度149摄氏度，流量250l/min；然后加入纯度为99％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，流量80cm3/min；同理，在摩擦力作用下，各组分会形成均匀的混合物。
相对于现有技术，本发明实现以下有益效果：
1.材料的选择抑制食品中酵母菌和霉菌的生长，延长保质期；抗氧化；成分来自天然提取物；包装为生物可降解，可以回收；不含过敏原，不影响食物原有风味、颜色等；不含抗生素。比起目前使用的抗真菌成分抗生素，抗菌包装的主要成分(聚乳酸、壳聚糖等)在消费者心目中更加安全友好。解决了传统保质配料和包装低回收率的问题，符合可持续发展战略。
2.智能控释。控释理论基于两个事实：1)霉菌生长需要一定湿度、2)苯乳酸的扩散以湿度为推动力。一旦湿度增加，苯乳酸扩散就会增加，从而抑制霉菌的生长。通过研制控释/控释系统，解决了传统防霉配料只能在短时间内发挥作用，但随着时间推移而逐渐分解、不能长久发挥作用的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种防霉混合物的制备方法，包括如下步骤：
1)0.56％真菌壳聚糖溶于1％的乳酸溶液，通过磁力搅拌器搅拌，温度20度，时间4小时，得到壳聚糖、乳酸混合溶液；
2)步骤1)得到的壳聚糖、乳酸混合溶液进行离心处理，离心条件为8000-12000rpm，30min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.22％v/v的吐温-80表面活性剂，和0.5％v/v的甘油；
4)加入15％的乳酸菌发酵物，在20度温度下搅拌40-60分钟。乳酸菌发酵物由45％苯乳酸、35％乳酸、20％醋酸组成，百分比为质量百分比。乳酸菌发酵物80％、壳聚糖4％、乳酸7％、甘油6％、吐温-80表面活性剂3％。
可降解的控释抗菌食品包装，防霉混合物的含量为45.5％，聚乳酸含量为53.6％，还有0.9％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，百分比为质量百分比。
一种可降解的控释抗菌食品包装的制备方法，包括如下步骤：
第一步.防霉混合物的制备：
1)0.56％真菌壳聚糖溶于1％的乳酸溶液。使用磁性搅拌器搅拌，温度20度，时间4小时；
2)步骤1)得到的液体进行离心处理，8000-12000rpm离心30min，收集上清液，除去沉淀；
3)加入0.22％v/v的吐温-80表面活性剂，和0.5％v/v的甘油；
4)加入15％的乳酸菌发酵物，在20度温度下搅拌40-60分钟；
第二步.抗菌包装制备：
1)将防霉混合物由第一个入口载入挤出机，流量250l/min；将温度控制在149度；
2)聚乳酸由第二个入口进入挤出机，温度149度，流量250l/min；然后加入纯度为99％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，流量80cm3/min；同理，在摩擦力作用下，各组分会形成均匀的混合物。
本发明的抗菌包装，在空气的相对湿度为100％的条件下放置3个月，仍然不发霉(没有霉点)，在相对湿度为70％的条件下放置5个月，仍然不发霉(没有霉点)。
以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征以及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落进要求保护本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。