一種多層定向控釋抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多層定向控釋抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用。該方法步驟如下：1）配制PLA溶液；2）加入甘油，倒膜，得到PLA膜；3）將玉米醇溶蛋白溶解到乙醇‐‐水溶液中；4）在步驟3）中的溶液中添加兒茶素；5）將步驟4）中的混合溶液在沸水中暴沸；6）將步驟5）中所得的混合溶液采用涂布機(jī)涂在步驟2）中所得的PLA膜上得雙層膜；7）配制卡拉膠水溶液；8）配制玉米醇溶蛋白醇溶液；9）將卡拉膠水溶液加入到步驟8）所得溶液中；10）加入抑菌物質(zhì)；11）將步驟10）中所得的混合溶液采用涂布法在步驟5）中所得的雙層膜上涂布。本發(fā)明發(fā)明能夠定向釋放且控釋的多層抗菌膜，具有良好的膜機(jī)械性能，阻水阻氧的性能明顯提高。
【專利說明】一種多層定向控釋抗菌膜及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多層定向控釋抗菌膜的制備方法，原料全部采用食品級(jí)以及可以完全降解的生物材料，屬于農(nóng)副產(chǎn)品深加工及食品工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]食品包裝是食品加工、儲(chǔ)藏過程中致抑制病微生物滋生防止食品腐敗變質(zhì)的重要有效手段。一般來講，食品包裝材料的選取要考慮包裝上機(jī)生產(chǎn)可行性、高阻水性、高阻氧性、高阻油性以及良好的抗拉伸強(qiáng)度、耐撕裂、耐沖擊等機(jī)械性能。特殊的，為延長(zhǎng)食品的貨架期，有研究將抑菌物質(zhì)添加到食品包裝材料進(jìn)行緩慢釋放。
[0003]蛋白-多糖復(fù)合膜膜集合蛋白與多糖的優(yōu)勢(shì)，且極為容易荷載天然抑菌物質(zhì)，有較好緩釋性，是一種極好的食品包裝材料的原材料，但由于一般蛋白、多糖極具親水性，空氣中的水分容易從膜表面進(jìn)入到蛋白膜內(nèi)部，破壞膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膜的壽命大大縮短，因此單純的蛋白-多糖膜很難再食品包裝材料中得以廣泛的應(yīng)用。
[0004]近年來，由于保護(hù)環(huán)境的需要，生物可降解材料作為食品包裝材料在食品的工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料，能被自然界中微生物完全降解，具有最良好的抗拉強(qiáng)度及延展度，最良好的抗拉強(qiáng)度及延展度，是公認(rèn)的保護(hù)環(huán)境且可應(yīng)用于食品包裝的材料。但由于天然抑菌物質(zhì)在聚乳酸膜中得不到良好的釋放，因此在使用PLA作為包裝材料的時(shí)候無法添加抑菌物質(zhì)。
[0005]鑒于蛋白-多糖復(fù)合膜以及PLA各自的優(yōu)點(diǎn)，多層膜應(yīng)運(yùn)而生，但在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，無論是蛋白溶液在PLA上成膜還是PLA在蛋白上成膜，兩種材料形成的膜始終無法緊密的粘合在一起。
[0006]本發(fā)明方法通過制備一種既能與蛋白膜黏合的又能與PLA膜黏合的天然性物質(zhì)，旨在制備一種多層定向控釋抗菌膜，不僅為制備可降解的食品包裝材料提供一種重要的技術(shù)手段，而且對(duì)于創(chuàng)新功能性食品的開發(fā)具有重要的理論意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是通過蛋白-多糖復(fù)合膜荷載抑菌物質(zhì)，zein -兒茶素溶液作為蛋白-多糖復(fù)合膜以及PLA的黏合劑提供一種多層定向釋放控釋抗菌膜及其制備方法。
[0008]本發(fā)明還有一目的在于提供所述的多層定向控釋抗菌膜在制備食品和醫(yī)療包裝材料中的應(yīng)用。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種多層定向控釋抗菌膜的制備方法，包括以下步驟和工藝條件:
[0011](I)配制質(zhì)量濃度為5% - 15%PLA的氯仿溶液；
[0012](2)在步驟(I)中得到的溶液添加油酸，攪拌均勻，倒入玻璃板中干燥成膜，得PLA膜；油酸的用量為PLA質(zhì)量的4% - 12% ；[0013](3)將玉米醇溶蛋白溶解到乙醇與水的混合溶液中；控制玉米醇溶蛋白的質(zhì)量濃度為 5% - 10% ；
[0014](4)在步驟(3)中的溶液中添加兒茶素，攪拌均勻；控制兒茶素的質(zhì)量濃度為5% - 18% ；
[0015](5)將步驟(4)中得到的混合溶液在沸水中暴沸；
[0016](6)將步驟(5)中所得的混合溶液采用涂布機(jī)涂在步驟(2)中所得的PLA膜上得雙層膜，所得的雙層膜在60 - 80°C溫度下快速干燥1- 5min ;以PLA膜涂布面積計(jì)，控制混合溶液的涂布量為3ml - 8ml/180mm2 ；
[0017](7)配制卡拉膠的水溶液；每100毫升水加入0.5 - 2克卡拉膠；
[0018](8)將玉米醇溶蛋白溶解到乙醇與水的混合溶液中；控制玉米醇溶蛋白的質(zhì)量濃度為 2.5% - 5% ；
[0019](9)將步驟(7)所得的卡拉膠的水溶液倒入攪拌中的步驟(8)所得的溶液中，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍豢刂朴衩状既艿鞍缀涂ɡz的質(zhì)量比為(I: 5)-(5: I)；
[0020](10)在步驟(9)中的混合溶液中添加抑菌物質(zhì)；所述抑菌物質(zhì)為納米銀、氧化鋅、百里香酚和乳酸鏈球菌中的一種或多種，抑菌物質(zhì)的質(zhì)量濃度為1% - 5% ；
[0021 ] (11)將步驟(10 )中所得的混合溶液采用涂布法涂在步驟(5 )所得雙層膜上，干燥得多層定向控釋抗菌膜，以雙層膜涂布面積計(jì)，控制混合溶液的量為(3ml - 8ml) /180mm2。
[0022]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，步驟(3)中所述乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的體積比為(90: 10) - (96: 4)。步驟(7)中所述乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的體積比為(75: 25)-(85: 15)。步驟(10)所述的干燥是將涂布后的多層膜放在玻璃板上，在室溫條件下風(fēng)干。步驟(6)所述快速干燥是將雙層膜放在移動(dòng)干燥機(jī)上干燥。步驟
(5)中混合溶液在沸水中暴沸時(shí)間為5 -1Omin0
[0023]本發(fā)明提供一種多層定向控釋抗菌膜，其由上述制備方法制得。
[0024]本發(fā)明提供所述的多層定向控釋抗菌膜在制備食品和醫(yī)療包裝材料中的應(yīng)用。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0026](I)本發(fā)明采用蛋白-多糖復(fù)合膜以及阻水阻氧極好的優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料PLA制得了具有緩釋效果且機(jī)械性能、阻氧阻水均有提高的多層定向控釋抗菌膜。
[0027](2)本發(fā)明提供了一種既能與蛋白膜黏合的又能與PLA膜黏合的天然性物質(zhì)，使蛋白-多糖復(fù)合膜以及PLA在沒有經(jīng)過任何物理或者化學(xué)處理的情況下就能將復(fù)合膜和PLA緊密的黏合，避免了膜表面處理的復(fù)雜程序。
[0028](3)本發(fā)明采用涂布法制備多層膜，能有效降低氣泡的產(chǎn)生，涂布機(jī)的收放卷均配置全速自動(dòng)接膜機(jī)構(gòu)，同時(shí)高精度控制確保了涂布效果高度均勻。
【具體實(shí)施方式】:
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0030]實(shí)施例1:
[0031]準(zhǔn)確稱取lgPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.1g油酸，繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入玻璃板中成膜，在RH40%，25°C下干燥4小時(shí)后獲得PLA膜。
[0032]準(zhǔn)確稱取2g的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為95:5的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；在上述溶液中添?.2g兒茶素，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诜兴斜┓?min,即得到混合溶液A。
[0033]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為82:18的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。稱取0.75g卡拉膠溶解到50ml蒸懼水中，將其置于65°C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶液中添加納米銀粒子0.035g,并置于65°C中攪拌，即得到B溶液。
[0034]采用涂布機(jī)進(jìn)行涂布，用移液槍取上述混合溶液A5ml，用涂布棒涂布在PLA膜上(PLA膜面積為180 mm 2)進(jìn)行一次涂布；在80°C下的移動(dòng)干燥機(jī)上快速干燥lmin，即可得到zein -PLA雙層膜；用移液槍取上述溶液B5ml，用涂布棒在zein -PLA雙層膜上進(jìn)行兩次涂布，將得到的多層膜(zein-PLA膜面積為180_2)，在室溫條件下風(fēng)干，即可得到多層定向控釋的抗菌膜。
[0035]該抗菌莫由于具有定向釋放的作用，又由于具有良好的阻水阻氧性，可廣泛的應(yīng)用于餅干、豆粉干糧食品包裝材料，肉類、熟食類的保鮮膜以及醫(yī)療包裝材料。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]準(zhǔn)確稱取2gPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.18g油酸，繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入玻璃板中成膜，在RH40%，25。C下干燥4小時(shí)后獲得PLA膜。
[0038]準(zhǔn)確稱取1.5g的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為97:3的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；在上述溶液中添?.25g兒茶素，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诜兴斜┓?min,即得到混合溶液A。
[0039]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為80:10的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉７Q取Ig卡拉膠溶解到50ml蒸餾水中，將其置于65° C的磁力水域攪拌鍋中攪拌20min。稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉７Q取0.75g卡拉膠溶解到50ml蒸餾水中，將其置于65°C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶液中添加納米銀粒子0.1g,并置于65°C中攪拌，即得到B溶液。
[0040]采用涂布機(jī)進(jìn)行涂布，用移液槍取上述混合溶液A6ml，用涂布棒涂布在PLA膜上(PLA膜面積為180 mm 2)進(jìn)行一次涂布；在80°C下的移動(dòng)干燥機(jī)上快速干燥2min，即可得到zein -PLA雙層膜；用移液槍取上述溶液B8ml，用涂布棒在zein -PLA雙層膜上進(jìn)行兩次涂布，將得到的多層膜(zein-PLA膜面積為180_2)，在室溫條件下風(fēng)干，即可得到多層定向控釋的抗菌膜。
[0041]實(shí)施例3:
[0042]準(zhǔn)確稱取1.5gPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.15g油酸，繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入玻璃板中成膜，在RH40%，25。C下干燥4小時(shí)后獲得PLA膜。
[0043]準(zhǔn)確稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為92:8的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；在上述溶液中添?.18g兒茶素，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诜兴斜┓蠭Omin,即得到混合溶液A。
[0044]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為85:15的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉７Q取Ig卡拉膠溶解到50ml蒸餾水中，將其置于65° C的磁力水域攪拌鍋中攪拌20min。稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。稱取Ig卡拉膠溶解到50ml蒸餾水中，將其置于65°C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶液中添加納米銀粒子
0.09g，并置于65°C中攪拌，即得到B溶液。
[0045]采用涂布機(jī)進(jìn)行涂布，用移液槍取上述混合溶液A5ml，用涂布棒涂布在PLA膜上(PLA膜面積為180 mm 2)進(jìn)行一次涂布；在78°C下的移動(dòng)干燥機(jī)上快速干燥lmin，即可得到zein -PLA雙層膜；用移液槍取上述溶液B5ml，用涂布棒在zein -PLA雙層膜上進(jìn)行兩次涂布，將得到的多層膜(zein-PLA膜面積為180_2)，在室溫條件下風(fēng)干，即可得到多層定向控釋的抗菌膜。
[0046]實(shí)施例4:
[0047]準(zhǔn)確稱取1.8gPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.16g油酸，繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入玻璃板中成膜，在RH40%，25。C下干燥4小時(shí)后獲得PLA膜。
[0048]準(zhǔn)確稱取1.4g的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為95:5的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；在上述溶液中添?.16g兒茶素，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诜兴斜┓?min,即得到混合溶液A。
[0049]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為80:20的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉７Q取0.25g卡拉膠溶解到50ml蒸懼水中，將其置于65° C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶中添加百里香酚0.062g,并置于65° C中攪拌，即得到B溶液。
[0050]采用涂布機(jī)進(jìn)行涂布，用移液槍取上述混合溶液A8ml，用涂布棒涂布在PLA膜上(PLA膜面積為180 mm 2)進(jìn)行一次涂布；在75°C下的移動(dòng)干燥機(jī)上快速干燥4min，即可得到zein -PLA雙層膜；用移液槍取上述溶液B7ml，用涂布棒在zein -PLA雙層膜上進(jìn)行三次涂布，將得到的多層膜(zein -PLA膜面積為18_2)，在室溫條件下風(fēng)干，即可得到多層定向控釋的抗菌膜。
[0051]對(duì)比實(shí)施例1:
[0052]準(zhǔn)確稱取2gPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.2g油酸，繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入玻璃板中成膜，在RH40%，25。C下干燥4小時(shí)后獲得PLA膜。
[0053]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為80:20的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。稱取0.5g卡拉膠溶解到50ml蒸懼水中，將其置于65° C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶液中添加百里香酚0.06g、甘油0.6g，并置于65° C磁力水浴攪拌鍋中充分?jǐn)嚢韬髮⒒旌先芤旱谷胗蠵LA的玻璃板中。在RH40%，55° C下干燥24小時(shí)后獲得雙層膜。
[0054]對(duì)比實(shí)施例2:
[0055]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為80:20的乙醇與水的混合溶液中，，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。稱取0.5g卡拉膠溶解到50ml蒸懼水中，將其置于65° C的磁力水浴攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混溶液中添加納米銀0.06g、甘油0.6g，并置于65° C中充分?jǐn)嚢韬髮⒊赡ひ旱谷氩ＡО逯?。在RH40%，55° C下干燥24小時(shí)后獲得蛋白-多糖復(fù)合膜。準(zhǔn)確稱取2gPLA，溶解于20mL氯仿中在避光條件下下攪拌20min ;在上述溶液中添加0.2g油酸,繼續(xù)攪拌IOmin后將成膜液倒入含有蛋白-多糖膜的玻璃板中成膜，在RH40%，25° C下干燥4小時(shí)后即可獲得雙層膜。
[0056]對(duì)比實(shí)施例3:
[0057]稱取Ig的玉米醇溶蛋白溶解到20ml體積比為80:20的乙醇與水的混合溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉７Q取0.5g卡拉膠溶解到50ml蒸懼水中，將其置于65° C的磁力水域攪拌鍋中攪拌20min。將玉米醇溶蛋白的乙醇/水溶液迅速傾倒到卡拉膠溶液中得混合溶液，在該混合溶中中添加納米銀0.06g、甘油0.6g，并置于65° C中充分?jǐn)嚢韬髮⒊赡ひ旱谷氩ＡО逯?。在RH40%，55° C下干燥24小時(shí)后獲得蛋白-多糖復(fù)合膜。
[0058]表I比實(shí)施例與對(duì)比實(shí)施例膜形貌比較
[0059]
【權(quán)利要求】
1.一種多層定向控釋抗菌膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟和工藝條件:(O配制質(zhì)量濃度為5% - 15%PLA的氯仿溶液；(2)在步驟(I)中得到的溶液添加油酸，攪拌均勻，倒入玻璃板中干燥成膜，得PLA膜；油酸的用量為PLA質(zhì)量的4% - 12% ；(3)將玉米醇溶蛋白溶解到乙醇與水的混合溶液中；控制玉米醇溶蛋白的質(zhì)量濃度為5% - 10% ；(4)在步驟(3)中的溶液中添加兒茶素，攪拌均勻；控制兒茶素的質(zhì)量濃度為5%-18%；(5)將步驟(4)中得到的混合溶液在沸水中暴沸；(6)將步驟(5)中所得的混合溶液采用涂布機(jī)涂在步驟(2)中所得的PLA膜上得雙層膜，所得的雙層膜在60 - 80°C溫度下快速干燥1- 5min ;以PLA膜涂布面積計(jì)，控制混合溶液的涂布量為3ml - 8ml/180mm2 ；(7)配制卡拉膠的水溶液；每100毫升水加入0.5 - 2克卡拉膠；(8)將玉米醇溶蛋白溶解到乙醇與水的混合溶液中；控制玉米醇溶蛋白的質(zhì)量濃度為2.5% - 5% ；(9)將步驟(7)所得的卡拉膠的水溶液倒入攪拌中的步驟(8)所得的溶液中，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍豢刂朴衩状既艿鞍缀涂ɡz的質(zhì)量比為(I: 5)-(5: I)；(10)在步驟(9)中的混合溶液中添加抑菌物質(zhì)；所述抑菌物質(zhì)為納米銀、氧化鋅、百里香酚和乳酸鏈球菌中的一種或多種，抑菌物質(zhì)的質(zhì)量濃度為1% - 5% ；(11)將步驟(10)中所得的混合溶液采用涂布法涂在步驟(5)所得雙層膜上，干燥得多層定向控釋抗菌膜，以雙層膜涂布面積計(jì)，控制混合溶液的量為(3ml - 8ml) /180mm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的體積比為(90: 10) - (96: 4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(7)中所述乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的體積比為(75: 25) - (85: 15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(10)所述的干燥是將涂布后的多層膜放在玻璃板上，在室溫條件下風(fēng)干。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)所述快速干燥是將雙層膜放在移動(dòng)干燥機(jī)上干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中混合溶液在沸水中暴沸時(shí)間為5 -1Omin0
7.—種多層定向控釋抗菌膜，其特征在于其由權(quán)利要求1 - 6任一項(xiàng)所述制備方法制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多層定向控釋抗菌膜在制備食品和醫(yī)療包裝材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B32B27/36GK103434229SQ201310369353
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】尹壽偉, 尹業(yè)充, 唐傳核 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)