一种含有复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜及其制备方法

本发明涉及农产品加工，具体为一种含有复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜及其制备方法。

背景技术：

1、香芹酚(car)是牛至精油的主要组成成分，具有突出的广谱杀菌作用，被广泛应用在食品工业领域中；然而，高疏水性和低水溶性限制了香芹酚的发展。玉米醇溶蛋白(zein)具有两亲性，能够发生自组装，固化成纳米颗粒。但由于单一玉米醇溶蛋白纳米颗粒易聚集，玉米醇溶蛋白纳米颗粒的制备过程通常需要其他天然物质的参与。近年来，为了进一步改善纳米颗粒的性质，超声波技术，尤其是频率组合超声技术，逐渐被应用到纳米颗粒的制备过程中。因此，以玉米醇溶蛋白、羧甲基壳聚糖(cmcs)为纳米颗粒的壁材，采用多频超声(mu)辅助反溶剂沉淀法制备负载香芹酚的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖/ca2+复合纳米颗粒(mu-ca2+/cmcs/zein-car)以提高香芹酚的利用率。

2、由天然聚合物制备的保鲜膜替代由石油基聚合物制备的传统保鲜膜是未来的发展趋势。抗菌保鲜膜是以生物聚合物(如多糖、蛋白质等)为成膜基质，辅以抗菌剂、增塑剂、交联剂等，干燥后形成的一种具有抑菌效果的薄膜。羧甲基壳聚糖具有抗菌活性和出色的成膜能力。与二价或多价阳离子的参与下，羧甲基壳聚糖复合膜即可在水中不溶解。因此，羧甲基壳聚糖是良好的成膜基质材料。目前报道的抗菌保鲜膜，香芹酚等精油会破坏薄膜的机械性能。

技术实现思路

1、本发明以氯化钙为交联剂，将mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒加入羧甲基壳聚糖成膜基质中，制备一种新型抗菌保鲜膜。

2、一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，按照下述步骤进行：

3、一、复合纳米颗粒分散液的制备

4、(1)将香芹酚(car)和玉米醇溶蛋白(zein)加入85％(v/v)的乙醇水溶液中，在室温下混合搅拌。

5、(2)在搅拌条件下，将步骤(1)制备的玉米醇溶蛋白-香芹酚混合溶液逐滴加入羧甲基壳聚糖(cmcs)溶液中，形成羧甲基壳聚糖/玉米醇溶蛋白-香芹酚复合纳米颗粒分散液(cmcs/zein-car)。

6、(3)在多频组合超声条件下，将氯化钙溶液逐滴加入步骤(2)制备的cmcs/zein-car颗粒分散液中，继续超声，形成mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒分散液。

7、二、成膜：

8、(4)将cmcs和甘油溶于蒸馏水中，在恒温水浴搅拌器中混合搅拌均匀，形成羧甲基壳聚糖成膜液。

9、(5)使用高速均质机将步骤(3)制备的mu-ca2+/cmcs/zein-car颗粒分散液和步骤(4)制备的羧甲基壳聚糖成膜液混合，离心除气泡后得到含有纳米颗粒的羧甲基壳聚糖成膜液，将混合成膜液均匀平铺干燥，在氯化钙溶液中浸泡后晾干即得所述抗菌保鲜膜。

10、步骤(1)和步骤(2)所述的搅拌，搅拌转速为1000rpm，时间为30min；

11、步骤(1)所述玉米醇溶蛋白-香芹酚混合溶液的浓度，其中，玉米醇溶蛋白在混合溶液中的浓度为2％，香芹酚在混合溶液中的浓度为1％；步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的浓度为0.8％。

12、步骤(1)中玉米醇溶蛋白-香芹酚混合溶液与步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的体积比为2∶5；步骤(3)中氯化钙溶液与步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的体积比为1∶5。

13、步骤(3)所述的多频组合超声条件，功率密度为90w/l，频率为20/28/40khz，时间为40min；所述氯化钙溶液的浓度为0.2％。

14、步骤(1)-(3)中，zein与car的质量比为2∶1；cmcs与zein的质量比为1∶1；ca2+与cmcs的质量比为1∶20。

15、步骤(4)所述的搅拌均匀，搅拌温度为70℃，搅拌转速为1000rpm，时间为60min；所述羧甲基壳聚糖成膜液，羧甲基壳聚糖的浓度为1.5％，甘油的浓度为0.6％。

16、步骤(5)所述的混合，高压均质机的转速为10000rpm，时间为4min；所述含有纳米颗粒的羧甲基壳聚糖成膜液，颗粒分散液在混合成膜液中所占的比例为30％；所述的离心，离心机的转速为6000rpm，时间为10min；所述的干燥是在40℃的鼓风干燥箱中干燥16h；所述氯化钙溶液的浓度为0.75mol/l。

17、本发明的有益效果

18、(1)本发明制备的含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜抗拉伸强度(ts)达到25.10±0.28mpa，断裂伸长率(eab)达到54.08±1.98％，水接触角(wca)达到78.79±0.29°，对e.coli和s.aureus的抑菌圈直径分别达到10.65±0.82nm和12.03±0.56mm。

19、(2)本发明首次以氯化钙作交联剂，以羧甲基壳聚糖为成膜基质，将mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒加入成膜基质中；该抗菌保鲜膜原料选择及组配合理、制备方法简单、条件温和、易于操作、无污染，可再生。纳米颗粒能够在改善羧甲基壳聚糖复合膜抑菌性能的同时，增强复合膜的机械性能及其表面的疏水性。

技术特征：

1.一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)所述的搅拌，搅拌转速为1000rpm，时间为30min。

3.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(1)所述玉米醇溶蛋白-香芹酚混合溶液的浓度，其中，玉米醇溶蛋白在混合溶液中的浓度为2％，香芹酚在混合溶液中的浓度为1％；步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的浓度为0.8％。

4.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中玉米醇溶蛋白-香芹酚混合溶液与步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的体积比为2∶5。

5.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(3)中氯化钙溶液与步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液的体积比为1∶5。

6.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的多频组合超声条件，功率密度为90w/l，频率为20/28/40khz，时间为40min；所述氯化钙溶液的浓度为0.2％。

7.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(1)-(3)中，zein与car的质量比为2∶1；cmcs与zein的质量比为1∶1；ca2+与cmcs的质量比为1∶20。

8.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(4)所述的搅拌均匀，搅拌温度为70℃，搅拌转速为1000rpm，时间为60min；所述羧甲基壳聚糖成膜液，羧甲基壳聚糖的浓度为1.5％，甘油的浓度为0.6％。

9.根据权利要求1所述的一种含有mu-ca2+/cmcs/zein-car复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于步骤(5)所述的混合，高压均质机的转速为10000rpm，时间为4min；所述含有纳米颗粒的羧甲基壳聚糖成膜液，颗粒分散液在混合成膜液中所占的比例为30％；所述的离心，离心机的转速为6000rpm，时间为10min；所述的干燥是在40℃的鼓风干燥箱中干燥16h；所述氯化钙溶液的浓度为0.75mol/l。

技术总结
本发明公开了一种含有复合纳米颗粒的抗菌保鲜膜及其制备方法，属于农产品加工技术领域。本发明是以可成膜的天然聚合物羧甲基壳聚糖和玉米醇溶蛋白先多频超声辅助反溶剂沉淀法制备负载香芹酚的Ca<supgt;2+</supgt;/羧甲基壳聚糖/玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒(MU‑Ca<supgt;2+</supgt;/CMCS/Zein‑Car)，再复合甘油增塑剂和氯化钙交联剂流延制备而成。本发明所得的抗菌保鲜膜具有良好的抑菌活性，具有良好的机械性能和表面疏水性，可应用于鲜食水果的包装。本发明的MU‑Ca<supgt;2+</supgt;/CMCS/Zein‑Car复合纳米颗粒以及与羧甲基壳聚糖组合制得的抗菌保鲜膜，是一种创新型的抗菌保鲜膜和一种创新的食品包装技术。

技术研发人员：周存山,逯巧敏,余筱洁,张磊,任曼妮
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15