壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层、制备及应用

本发明涉及食品保鲜，特别涉及一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层、制备及应用。

背景技术：

1、由于果蔬在采后仍会进行呼吸作用以及蒸腾作用，产生的水汽很容易在普通包装表面沉积或形成水滴滴落，不仅会影响消费者对包装内部食品状态的观察，而且还为微生物的生长和繁殖提供了有利条件，从而加速了果蔬的腐烂。此外，果蔬的酶促褐变以及自由基的存在会对其自身的颜色、风味和营养价值产生负面影响，导致质量恶化更快，保质期更短。

2、目前，虽然有很多研究人员致力于开发新型包装材料，但大多数集中在抗菌或抗氧化包装材料上，功能较为单一，对其防雾性能的研究也比较少。防雾抗菌包装将防雾功能与抗菌活性相结合，既能有效防止起雾问题，又能延长果蔬的保质期。因此，开发一种既能防雾又能抗菌的果蔬保鲜材料具有十分重要的研究意义。

3、壳聚糖是一种去乙酰化的甲壳素衍生物，因其固有的抗菌活性、可降解性和良好的成膜能力而受到广泛关注，并且通常被用于设计生物聚合物涂层。然而，纯壳聚糖水溶性差以及有限的抗菌性不足以满足实际的食品包装需求，为了弥补壳聚糖作为包装材料的缺陷，研究人员尝试加入不同的添加剂，主要包括一些精油、无机纳米颗粒以及金属有机框架等等。

技术实现思路

1、本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层、制备及应用，该涂层制得的涂层能够保持良好的透明度，并且材料自身的亲水性和吸水性使其具有一定的防雾性能。此外，壳聚糖与对香豆酸接枝后抗菌能力显著提升，起到了高度协同抗菌的作用。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，将对香豆酸通过碳二亚胺偶联法接枝到壳聚糖的氨基上，得到壳聚糖-对香豆酸衍生物，然后通过简单的溶液浇铸法涂覆在基底上，得到具有抗菌、抗氧化以及防雾的多功能涂层。

4、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述制备方法包括：

5、s1、制备壳聚糖溶液；

6、s2、制备对香豆酸溶液；

7、s3、步骤s1制得的壳聚糖溶液与步骤s2制得的对香豆酸溶液反应，将对香豆酸通过碳二亚胺偶联法接枝到壳聚糖的氨基上，得到壳聚糖-对香豆酸衍生物；

8、s4、将步骤s3得到的所述壳聚糖-对香豆酸衍生物涂覆到基底上，干燥，即得所述壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层；

9、步骤s1、s2无先后顺序。

10、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s1的具体步骤为：将脱乙酰度为80～95的壳聚糖粉末溶解于体积分数为1％冰醋酸中，制得浓度为0.1mol/l的壳聚糖溶液，然后用标准naoh溶液(1mol/l)调节ph值分别为3.5-6.5，例如为3.5、4.5、5.5、6.5。

11、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s2的具体步骤为：将对香豆酸粉末溶于无水乙醇中，制得浓度为0.125-0.5mol/l，例如为0.125，0.25，0.5mol/l以及1mol/l的对香豆酸溶液。

12、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3的具体步骤为：

13、s3.1向步骤s2制备的对香豆酸溶液中加入edc进行活化；edc：1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺；

14、s3.2继续向溶液中加入nhs，反应充分；nhs：n-羟基丁二酰亚胺；

15、s3.3将步骤s3.2得到的溶液逐滴加入到步骤s1中得到的壳聚糖溶液中，反应充分；

16、s3.4将步骤s3.3得到的溶液离心处理至无明显沉淀，取上清液，除去游离的酚酸以及反应副产物，冷冻干燥得到最终产物的壳聚糖-对香豆酸衍生物。

17、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3还包括：

18、s3.5将步骤s3.4制备的壳聚糖-对香豆酸衍生物溶于体积分数为1％的乙酸中，并通过超声脱去气泡，得到质量分数为2％的均匀的壳聚糖-对香豆酸衍生物溶液。

19、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s4的具体步骤为：

20、s4.1将基材用超纯水和/或无水乙醇超声清洗干净，以除去表面的灰尘以及油性物质，干燥；

21、s4.2将基材进行等离子处理；

22、s4.3取适量壳聚糖-对香豆酸衍生物溶液，倾倒在预处理过的基材上，刮涂均匀，干燥即得所述壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层。

23、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3.1中，加入的edc的浓度为0.125-0.5mol/l；

24、步骤s3.2中，加入的nhs的浓度为0.125-0.5mol/l，反应条件为在冰浴中反应1小时；

25、步骤s3.3中，反应条件为在冰水浴中避光反应1天；

26、步骤s3.4中，离心处理的参数为10000rpm，除去游离的酚酸以及反应副产物的具体方法为：上清液在14kda透析袋中透析72小时。

27、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，等离子处理为：将基材放入等离子体表面处理器在30w下处理1分钟，以达到清洁和增强涂层附着力的效果。

28、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s4.3中，干燥方式为放入烘箱中45℃过夜干燥。

29、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述基材为玻璃板或pe材料。

30、另一方面，本发明还提供了一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层，所述涂层通过上述的制备方法得到。

31、另一方面，本发明还提供了一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的应用，所述涂层用于食品保鲜，或用于食品保鲜领域的活性环保涂料。

32、本发明的有益效果为：

33、1、涂层所使用的原材料壳聚糖和对香豆酸均来自于天然动植物，因此合成的材料具有良好的生物相容性。

34、2、涂层在包装基材上仍能保持较高的透明度，对消费者观察包装内部食品的外观和状况不会造成视觉影响。

35、3、涂层本身具有亲水性和吸水性，可以避免包装内部的水分凝结，起到防雾和保持果蔬表面干燥的效果，从而减小微生物的滋生，延缓食品(例如草莓)的变质。

36、4、通过简单的酰胺化反应，将天然酚酸对香豆酸接枝到壳聚糖的分子链上，提高了壳聚糖的抗菌性以及抗氧化性，具有延长食品保质期的潜力，可作为食品保鲜领域的活性环保涂料。

技术特征：

1.一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤s1的具体步骤为：将脱乙酰度为80～95的壳聚糖粉末溶解于体积分数为1％冰醋酸中，制得浓度为0.1mol/l的壳聚糖溶液，调节ph值3.5-6.5。

3.如权利要求1所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤s2的具体步骤为：将对香豆酸粉末溶于无水乙醇中，制得浓度为0.125-0.5mol/l的对香豆酸溶液。

4.如权利要求1所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤s3的具体步骤为：

5.如权利要求4所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤s3还包括：

6.如权利要求4所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤s4的具体步骤为：

7.如权利要求4所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，

8.如权利要求6所述的壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述基材为玻璃板或pe材料。

9.一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层，其特征在于，所述涂层通过如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。

10.一种壳聚糖-对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层的应用，其特征在于，所述涂层用于食品保鲜，或用于食品保鲜领域的活性环保涂料。

技术总结
本发明涉及食品保鲜技术领域，提供了一种壳聚糖‑对香豆酸衍生物防雾抗菌涂层、制备及应用，所述制备方法包括：S1、制备壳聚糖溶液；S2、制备对香豆酸溶液；S3、将对香豆酸通过碳二亚胺偶联法接枝到壳聚糖的氨基上，得到壳聚糖‑对香豆酸衍生物；S4、壳聚糖‑对香豆酸衍生物涂覆到基底上，干燥，即得。本发明涂层所使用的原材料壳聚糖和对香豆酸均来自于天然动植物，因此合成的材料具有良好的生物相容性；涂层在包装基材上仍能保持较高的透明度；涂层本身具有亲水性和吸水性，可以避免包装内部的水分凝结，起到防雾和保持果蔬表面干燥的效果，从而减小微生物的滋生，延缓食品的变质。

技术研发人员：朱竹,刘心茹,温永强,云向东
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19