一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜及其制备方法

1.本发明属于食品包装材料技术领域，具体涉及一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜及其制备方法。


背景技术：

2.传统的塑料保鲜膜难以在自然环境中降解，对环境污染巨大，处理塑料保鲜膜垃圾成为当前的一大难题。可食用的食品包装膜是以可食用性的生物大分子物质(如多糖、蛋白质、腊类等)为主要基质，辅以可食用性增塑剂、增强剂、交联剂等，通过一定的处理方法，使各成膜剂分子之间相互作用，干燥后形成一种具有一定抗拉强度结构致密的薄膜。与普通塑料保鲜膜相比，可食用保鲜膜除了具有可以自然降解、对环境无污染等优点，具有良好的应用前景。
3.此外，食品在其生产、储存、运输及销售过程中，极易受到微生物入侵等影响而发生腐败，不仅损坏了食品自身的营养价值，还对消费者的安全造成严重威胁。塑料保鲜膜缺乏主动抗菌性能，无法对内装物进行积极的防护，需添加防腐用品。可食用的食品包装膜是以可食用性的生物大分子物质(如多糖、蛋白质、腊类等)为主要基质，加入抑菌活性物质后，大大增加了其抗菌性能，与普通塑料保鲜膜相比，同样具有较好的物理性能，可以阻止水分的渗透迁移，具有良好的抑菌性能，可确保食品安全性，可以使膜工业所存在的食品安全问题大大改善。
4.中国专利公开号为cn113402747a的专利文献公开一种以壳聚糖与羧甲基纤维素作为膜基质，通过多层复合的成膜方式，制备出具有高机械强度的可食用包装膜。虽然复合薄膜具有优异的力学性能和抗菌性能，但是断裂伸长率比较低，最高才达到4.255％，延展性不是很好，而且没有解决很关键的水溶性高的问题；不利于食品保鲜应用。
5.中国专利公开号为cn107840981a的专利文献公开了一种海藻酸钠-壳聚糖双层可食用膜，由海藻酸钠膜和壳聚糖膜交联复合而成。通过各组分之间的协同促进，使得所得膜的透气性和透氧率显著降低，拉伸性能和透明度显著提高。但是膜的透光率还是很高，阻隔紫外线的能力还不够强，而且膜的断裂伸长率也不够高，这样也不利于食品包装膜的保藏应用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜的制备方法，解决现有技术中可食用包装膜的水溶性高和延展性不佳的现状。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜的制备方法，包括以下步骤：
9.配置含有增塑剂且包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液；
10.配置含有增塑剂的玉米淀粉膜液；
11.配置含有增塑剂的明胶膜液；
12.将明胶膜液和玉米淀粉膜液分别成膜得到明胶膜和玉米淀粉膜，再将壳聚糖膜液涂覆于所述明胶膜上成膜，得到明胶-壳聚糖膜，最后将玉米淀粉膜平铺于所述明胶-壳聚糖膜上，得到所述多层可食用抗菌包装膜。
13.壳聚糖，明胶和玉米淀粉作为一种绿色、无毒、无害的高分子材料，广泛用于薄膜材料和包装材料等方面。普通的壳聚糖，明胶和玉米淀粉所得共混薄膜的水溶性高，并且延伸率和抗菌性能较差，限制了壳聚糖，明胶和玉米淀粉复合材料的实用性和应用。而通过三层膜复合的方法可以提搞膜的拉伸强度，降低水溶解性。比起普通可食用共混包装膜，其延展性和水溶性得到了很大的改善，并且具有良好的抑菌性能，保证了食品的安全性，在食品包装膜邻域应用具有广阔的市场前景。
14.作为优选，所述配置含有增塑剂且包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液，包括：
15.配制质量浓度0.8～1.2％的壳聚糖醋酸水溶液，45～55℃下搅拌50～70分钟充分溶解，得到混合液1；
16.在所述混合液1中添加增塑剂，室温下搅拌50～70分钟得到混合液4，其中增塑剂的添加量为混合液1质量的0.3～0.7％；
17.在所述混合液4中添加乳酸链球菌素，室温下搅拌50～70分钟得到混合液7，其中乳酸链球菌素的添加量为混合液4质量的0.025～0.1％；
18.将所述混合液7过滤，取滤液，静置，消泡得到所述含有增塑剂且包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液。
19.作为优选，所述配置含有增塑剂的玉米淀粉膜液，包括：
20.配制质量浓度2～4％的玉米淀粉水溶液，65～85℃下搅拌35～50分钟，45～60℃下搅拌25～35分钟充分溶解，得到混合液2；
21.在所述混合液2中添加增塑剂，室温下搅拌50～70分钟得到混合液5，其中增塑剂的添加量为混合液2质量的0.3～0.7％；
22.将所述混合液5过滤，取滤液，静置，消泡得到所述玉米淀粉膜液。
23.作为优选，所述配置含有增塑剂的明胶膜液，包括：
24.配制质量浓度1～2％的明胶水溶液，45～60℃下搅拌50～70分钟充分溶解，得到混合液3；
25.在所述混合液3中添加增塑剂，室温下搅拌50～70分钟，得到混合液6，其中增塑剂的添加量为混合液3质量的0.3～0.7％；
26.将所述混合液6过滤，取滤液，静置，消泡得到所述明胶膜液。
27.作为优选，所述增塑剂为甘油。
28.作为优选，将消泡后的玉米淀粉膜液在玻璃板上均匀涂覆，溶液延流法，置于恒温恒湿箱中烘干8～12h后取出，得到所述玉米淀粉膜。
29.作为优选，将明胶膜液在玻璃板上均匀涂覆，溶液延流法，置于恒温恒湿箱中烘干10～14h后取出，得到所述明胶膜。
30.作为优选，将所述包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液均匀涂覆于所述明胶膜上，溶液延流法，置于恒温恒湿箱中烘干10～14h后取出，得到所述明胶-壳聚糖膜。
31.作为优选，将所述玉米淀粉膜平铺于所述明胶-壳聚糖膜上，按压6～15分钟取出，揭膜，通风橱内放置20～40分钟挥发剩余溶剂，即可得到所述多层可食用抗菌包装膜。
32.本发明还提供了一种如上述的制备方法制备得到的高延展性的多层可食用抗菌包装膜。
33.本发明与现有技术相比的有益效果是：
34.本发明利用明胶-壳聚糖-玉米淀粉制备多层薄膜，发现三层膜在水溶性和延展性方面均有显著改善。此外，本发明中还额外添加乳酸链球菌素作为抑菌剂，该物质对革兰氏阳性菌具有抑制作用，同时也是一种天然抗菌肽。该物质与壳聚糖本身的抗菌性结合，达到协同增效的作用，使其拥有良好的抑菌活性和高断裂伸长率，从而制备出了一种具有高延展性的多层可食用抗菌包装膜。而且制备包裹乳酸链球菌素的明胶-壳聚糖-玉米淀粉三层膜的原料来源广，成本地，操作简单，膜材料可降解，对环境无污染。
35.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明的工艺流程图。
38.图2为实施例1～4中膜的红外光谱图。(a)为实施例1中乳酸链球菌素浓度为0％的三层膜的红外光谱；(b)为实施例2中乳酸链球菌素浓度为0.025％的三层膜的红外光谱；(c)为实施例3中乳酸链球菌素浓度为0.05％的三层膜的红外光谱；(d)为实施例4中乳酸链球菌素浓度为0.1％的三层膜的红外光谱。
39.图3为实施例1～4中三层膜的透光率图。(a)为实施例1中乳酸链球菌素浓度为0％的三层膜的透光率；(b)为实施例2中乳酸链球菌素浓度为0.025％的三层膜的透光率；(c)为实施例3中乳酸链球菌素浓度为0.05％的三层膜的透光率；(d)为实施例4中乳酸链球菌素浓度为0.1％的三层膜的透光率。
40.图4为实施例1～4中三层膜的抑菌率图。(a)为实施例1中乳酸链球菌素浓度为0％的三层膜的抑菌率；(b)为实施例2中乳酸链球菌素浓度为0.025％的三层膜的抑菌率；(c)为实施例3中乳酸链球菌素浓度为0.05％的三层膜的抑菌率；(d)为实施例4中乳酸链球菌素浓度为0.1％的三层膜的抑菌率。
41.图5为实施例1～4中三层膜的扫描电镜图。a为实施例1中乳酸链球菌素浓度为0％的三层膜的扫描电镜图；b为实施例2中乳酸链球菌素浓度为0.025％的三层膜的扫描电镜图；c为实施例3中乳酸链球菌素浓度为0.05％的三层膜的扫描电镜图；d为实施例4中乳酸链球菌素浓度为0.1％的三层膜的扫描电镜图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
43.实施例1
44.参考图1，提供一种高延展性的多层可食用包装膜的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)配制质量分数1％的壳聚糖醋酸水溶液，50℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液1。
46.(2)配制质量浓度1％的明胶水溶液，55℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液2。
47.(3)配制质量分数1％的玉米淀粉水溶液，80℃下搅拌45分钟，55℃下搅拌30分钟，充分溶解得到混合液3。
48.(4)在混合液1中添加甘油作为增塑剂，得到混合液4，其中增塑剂的添加量为混合液1质量的0.5％。
49.(5)在混合液2中添加甘油作为增塑剂，得到混合液5，其中增塑剂的添加量为混合液2质量的0.5％。
50.(6)在混合液3中添加甘油作为增塑剂，得到混合液6，其中增塑剂的添加量为混合液3质量的0.5％。
51.(7)将步骤(4)(5)及(6)中得到的混合液室温下分别充分溶解后，过滤，取滤液，静置10分钟消泡，分别得到壳聚糖膜液，明胶膜液和玉米淀粉膜液。
52.(8)将消泡后的玉米淀粉膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干10h后取出。
53.(9)将消泡后的明胶膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
54.(10)将消泡后的壳聚糖膜液均匀涂覆于步骤(9)中得到的明胶膜上，置于40℃、50％rh恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
55.(11)将步骤(8)中成膜后的玉米淀粉膜揭膜，平铺于步骤(10)中的明胶-壳聚糖膜上，按压10分钟，通风橱内放置30分钟挥发剩余溶剂，即可得到高延展性的多层可食用抗菌包装膜。
56.实施例2
57.参考图1，提供一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜的制备方法，包括以下步骤：
58.(1)配制质量分数1％的壳聚糖醋酸水溶液，50℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液1。
59.(2)配制质量浓度1％的明胶水溶液，55℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液2。
60.(3)配制质量分数1％的玉米淀粉水溶液，80℃下搅拌45分钟，55℃下搅拌30分钟，充分溶解得到混合液3。
61.(4)在混合液1中添加甘油作为增塑剂，得到混合液4，其中增塑剂的添加量为混合液1质量的0.5％。
62.(5)在混合液2中添加甘油作为增塑剂，得到混合液5，其中增塑剂的添加量为混合液2质量的0.5％。
63.(6)在混合液3中添加甘油作为增塑剂，得到混合液6，其中增塑剂的添加量为混合液3质量的0.5％。
64.(7)在混合液4中添加乳酸链球菌素，室温下搅拌1小时得到混合液7，其中乳酸链球菌素的添加量为混合液4质量的0.025％。
65.(8)将步骤(5)(6)及(7)中得到的混合液室温下分别充分溶解后，过滤，取滤液，静置10分钟消泡，分别得到包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液，明胶膜液和玉米淀粉膜液。
66.(9)将消泡后的玉米淀粉膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干10h后取出。
67.(10)将消泡后的明胶膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
68.(11)将消泡后的包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液均匀涂覆于步骤(10)中得到的明胶膜上，置于40℃、50％rh恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
69.(12)将步骤(9)中成膜后的玉米淀粉膜揭膜，平铺于步骤(11)中的明胶-ni壳聚糖膜上，按压10分钟，通风橱内放置30分钟挥发剩余溶剂，即可得到高延展性的多层可食用抗菌包装膜。
70.实施例3
71.参考图1，提供一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜的制备方法，包括以下步骤：
72.(1)配制质量分数1％的壳聚糖醋酸水溶液，50℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液1。
73.(2)配制质量浓度1％的明胶水溶液，55℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液2。
74.(3)配制质量分数1％的玉米淀粉水溶液，80℃下搅拌45分钟，55℃下搅拌30分钟，充分溶解得到混合液3。
75.(4)在混合液1中添加甘油作为增塑剂，得到混合液4，其中增塑剂的添加量为混合液1质量的0.5％。
76.(5)在混合液2中添加甘油作为增塑剂，得到混合液5，其中增塑剂的添加量为混合液2质量的0.5％。
77.(6)在混合液3中添加甘油作为增塑剂，得到混合液6，其中增塑剂的添加量为混合液3质量的0.5％。
78.(7)在混合液4中添加乳酸链球菌素，室温下搅拌1小时得到混合液7，其中乳酸链球菌素的添加量为混合液4质量的0.05％。
79.(8)将步骤(5)(6)及(7)中得到的混合液室温下分别充分溶解后，过滤，取滤液，静置10分钟消泡，分别得到包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液，明胶膜液和玉米淀粉膜液。
80.(9)将消泡后的玉米淀粉膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干10h后取出。
81.(10)将消泡后的明胶膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
82.(11)将消泡后的包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液均匀涂覆于步骤(10)中得到的明胶膜上，置于40℃、50％rh恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
83.(12)将步骤(9)中成膜后的玉米淀粉膜揭膜，平铺于步骤(11)中的明胶-ni壳聚糖膜上，按压10分钟，通风橱内放置30分钟挥发剩余溶剂，即可得到高延展性的多层可食用抗菌包装膜。
84.实施例4
85.参考图1，提供一种高延展性的多层可食用抗菌包装膜的制备方法，包括以下步骤：
86.(1)配制质量分数1％的壳聚糖醋酸水溶液，50℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液1。
87.(2)配制质量浓度1％的明胶水溶液，55℃下搅拌1小时，充分溶解得到混合液2。
88.(3)配制质量分数1％的玉米淀粉水溶液，80℃下搅拌45分钟，55℃下搅拌30分钟，充分溶解得到混合液3。
89.(4)在混合液1中添加甘油作为增塑剂，得到混合液4，其中增塑剂的添加量为混合液1质量的0.5％。
90.(5)在混合液2中添加甘油作为增塑剂，得到混合液5，其中增塑剂的添加量为混合液2质量的0.5％。
91.(6)在混合液3中添加甘油作为增塑剂，得到混合液6，其中增塑剂的添加量为混合液3质量的0.5％。
92.(7)在混合液4中添加乳酸链球菌素，室温下搅拌1小时得到混合液7，其中乳酸链球菌素的添加量为混合液4质量的0.1％。
93.(8)将步骤(5)(6)及(7)中得到的混合液室温下分别充分溶解后，过滤，取滤液，静置10分钟消泡，分别得到包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液，明胶膜液和玉米淀粉膜液。
94.(9)将消泡后的玉米淀粉膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干10h后取出。
95.(10)将消泡后的明胶膜液在玻璃板上均匀涂覆，置于恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
96.(11)将消泡后的包裹乳酸链球菌素的壳聚糖膜液均匀涂覆于步骤(10)中得到的明胶膜上，置于40℃、50％rh恒温恒湿箱中烘干12h后取出。
97.(12)将步骤(9)中成膜后的玉米淀粉膜揭膜，平铺于步骤(11)中的明胶-ni壳聚糖膜上，按压10分钟，通风橱内放置30分钟挥发剩余溶剂，即可得到高延展性的多层可食用抗菌包装膜。
98.将上述实例所得复合保鲜膜进行如下性能测试，性能测定结果如表1所示。
99.拉伸强度、断裂伸长率，按gb/t13022-1991测定；
100.含水量，水溶性测定，gb/t462-2003测定；
101.水蒸气透过系数，按gb/t2679.2-2015测定；
102.红外光谱测定，按ybb 00262004-2015测定；
103.透光率测定，按gb/t 2410-2008测定；
104.抗菌性测定，按qb-t 2591-2003测定。
105.由以上实施例1-4制备得到的保鲜膜的各项参数如表1所示。
106.所得的红外光谱图，见图1；
107.所得的透光率图，见图3；
108.所得的抑菌率，见图4；
109.所得的扫描电镜图，见图5。
110.表1
[0111][0112]
综上可以看出，薄膜中乳酸链球菌素的加入可明显改善薄膜的断裂伸长率。随抗菌剂含量的增加，膜的抑菌率也显著提高。
[0113]
另外，采用本发明制备的薄膜具有优异的水溶性，力学性能和抗菌性能，水溶性低至25.68％，断裂伸长率可达123％，在食品包装领域具有重要应用价值。
[0114]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。