CN107674226A - 防霉保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防霉保鲜膜，包括基层和设于所述基层上的防霉保鲜涂层，所述基层为生物降解塑料薄膜，所述防霉保鲜涂层的原料按重量百分含量包括如下组分：主体成分30％～60％、天然提取物类防霉剂0.1％～10％和溶剂30％～65％，所述主体成分为改性淀粉、水溶性壳聚糖、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的至少一种，所述溶剂为水或/和乙醇。该防霉保鲜膜具有较好的水气、氧气阻隔性以及防霉效果，且能够在自然界微生物作用下降解，对环境无污染。

Description

防霉保鲜膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品贮藏保鲜技术领域，特别是涉及一种防霉保鲜膜及其制备方法。
背景技术
众所周知，微生物广泛存在于自然界，在养分、水分及氧气充足的环境中微生物的生长、繁殖能力很强，而食品自身含有蛋白质、糖等成分，为微生物的生长繁殖提供良好的营养条件。因此，当食品处于氧气和水分适宜的环境中时，微生物就会在食品中大量繁殖，导致食品出现霉变现象，而失去原有价值。
传统的保鲜膜以PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)和PVDC(聚偏二氯乙烯)、PET(聚酯)或PP(聚丙烯)为主要材料制备而成，传统的保鲜膜虽然对氧气和水蒸气有一定的阻隔效果，在一定程度上可抑制包装内外氧气和水蒸气的流通，形成局部的密闭环境，起到一定保鲜作用，但是防霉作用不明显。而且保鲜膜使用后难以回收再利用，均为一次性使用，极易给环境造成严重的污染。
发明内容
基于此，有必要提供一种能防止食品霉变，且对环境无污染的防霉保鲜膜及其制备方法。
一种防霉保鲜膜，包括基层和设于所述基层上的防霉保鲜涂层，所述基层为生物降解塑料薄膜，所述防霉保鲜涂层的原料按重量百分含量包括如下组分：主体成分30％～60％、天然提取物类防霉剂0.1％～10％和溶剂30％～65％，所述主体成分为改性淀粉、水溶性壳聚糖、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的至少一种，所述溶剂为水或/和乙醇。
上述防霉保鲜膜，以生物降解塑料薄膜为基层，具备良好的水气和空气阻隔性，基层上设有表面致密、孔隙少的防霉保鲜涂层，能最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子间强大的凝聚力能够抑制液体分子的移动，从而有效的限制外界水分进入包装材料内部，保持包装内水分恒定，从而达到保鲜保湿的作用，而涂层中的天然提取物类防霉剂可以有效的消灭微生物或阻止微生物发芽，以防止微生物生长繁殖，因而具有较好的保持水分恒定和防止霉变的效果。该防霉保鲜膜特别适用于果蔬等易短时间内发生霉变腐烂的食品的保鲜。同时，上述防霉保鲜膜的基层材料和防霉保鲜涂层材料均是绿色无毒、能够在自然界微生物作用下而降解，实现在自然界中的循环，对环境绿色友好无污染，避免了PE等材料的保鲜膜使用后难以回收再利用从而极易给环境造成严重的污染的问题。
在其中一个实施例中，所述天然防霉保鲜涂层的原料按重量百分含量包括以下组分：主体成分30％～45％、天然提取物类防霉剂3％～10％和溶剂50％～65％。
在其中一个实施例中，所述天然提取物类防霉剂选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素、柠檬酸、大蒜素、壳聚糖、山梨酸、姜黄根醇、香樟精油、孟宗竹提取物、日柏醇和乳酸链球菌素中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述天然提取物类防霉剂选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素和大蒜素中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述天然提取物类防霉剂包括以下重量百分含量的组分：辣椒素60％～90％、花椒素0％～15％、姜辣素0～10％、儿茶素0％～10％和大蒜素0～10％。
优选的，所述天然提取物类防霉剂包括以下重量百分含量的组分：辣椒素70％～85％、花椒素5％～10％、姜辣素5～8％、儿茶素3％～7％和大蒜素2～5％。
在其中一个实施例中，所述主体成分为水溶性壳聚糖。
在其中一个实施例中，所述生物降塑料薄膜选自PLA薄膜(聚乳酸薄膜)、PHA薄膜(聚羟基烷酸酯薄膜)、PBS薄膜(聚丁二酸丁二醇酯薄膜)、PHB薄膜(聚-β-羟基丁酸酯薄膜)和PHBV薄膜(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物薄膜)中的一种。
在其中一个实施例中，所述防霉保鲜膜还包括阻隔涂层，所述阻隔涂层和所述防霉保鲜涂层分别设于所述基层的上表面和下表面，所述阻隔涂层的原料主要为水溶性壳聚糖、改性淀粉、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的一种。
一种上述防霉保鲜膜的制备方法，包括如下步骤：
提供防霉保鲜涂层的原料；
将所述主体成分和所述溶剂混合均匀，得到混合液；再将所述混合液和所述天然提取物类防霉剂混合均匀，得到所述防霉保鲜涂料；
将所述防霉保鲜涂料涂覆于基层上，并进行干燥处理，使所述防霉保鲜涂料形成防霉保鲜涂层，得到所述防霉保鲜膜；其中，所述基层为生物降解塑料薄膜。
上述防霉保鲜膜的制备方法，工艺简单，易于实现，得到的防霉保鲜膜无毒无害、易生物降解，不污染环境；具有良好阻隔性能的基层结合表面致密、孔隙少、稳定性好的防霉保鲜涂层，可以最大限度的限制水分和氧气进出保鲜膜，达到保持水分恒定和保鲜保湿的效果；天然提取物类防霉剂均匀分散在主体成分内，可有效防止霉变，进而达到良好的长期稳定防霉保鲜的效果。
附图说明
图1为一实施方式的防霉保鲜膜的结构示意图；
图2为另一实施方式的防霉保鲜膜的结构示意图；
图3为一实施方式的防霉保鲜膜的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
参照图1，一实施方式的防霉保鲜膜10，包括基层11和设于基层11上的防霉保鲜涂层12；其中基层11为生物降解塑料薄膜，防霉保鲜涂层12的原料按重量百分含量包括如下组分：主体成分30％～60％、天然提取物类防霉剂0.1％～10％和溶剂30％～65％，所述主体成分为改性淀粉、水溶性壳聚糖、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的至少一种，所述溶剂为水或/和乙醇。
如此，上述防霉保鲜膜10以生物降解塑料薄膜为基层，具备良好的水气和空气阻隔性，基层上设有表面致密、孔隙少的防霉保鲜涂层，能最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子间强大的凝聚力能够抑制液体分子的移动，从而有效的限制外界水分进入包装材料内部，保持包装内水分恒定，从而达到保鲜保湿的作用，而涂层中的天然提取物类防霉剂可以有效的消灭微生物或阻止微生物发芽，以防止霉菌生长繁殖，因而具有较好的保持水分恒定和防止霉变的效果。同时，上述防霉保鲜膜的基层材料和防霉保鲜涂层材料均是绿色无毒、能够在自然界微生物作用下而降解，实现在自然界中的循环，不会引起环境污染问题。
在其中一个实施例中，作为基层11的生物降解塑料薄膜选自PLA薄膜(聚乳酸薄膜)、PHA薄膜(聚羟基烷酸酯薄膜)、PBS薄膜(聚丁二酸丁二醇酯薄膜)、PHB薄膜(聚-β-羟基丁酸酯薄膜)或PHBV薄膜(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物薄膜)。生物降解塑料薄膜由生物降解塑料制备而成，使用废弃后易被环境中的微生物如细菌、霉菌和藻类的分解作用而降解，实现在自然界中的循环，不会引起环境污染问题。
优选的，基层11为PLA薄膜。聚乳酸薄膜不但具有很好的氧气和水气阻隔性，还具备耐菌性。同时，聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。
在其中一个实施例中，按重量百分含量计，防霉保鲜涂层12的原料包括：主体成分30％～45％，天然提取物类防霉剂3％～10％和溶剂50％～65％。
具体的，改性淀粉是经过醚化、酯化或离子化的淀粉。优选使用直链淀粉含量高的两性、羟丙基化或阳离子化的淀粉。
在其中一个实施例中，主体成分为水溶性壳聚糖。
水溶性壳聚糖可直接溶于水，且具有无毒、抗菌、优异的成膜性和良好的氧气阻隔性，可限制氧气和水进出涂层，延缓食品氧化和保持水分恒定，还可提高防霉保鲜涂层的抗菌性能。具体的，水溶性壳聚糖可优选自羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐或壳聚糖乳酸盐。
在其中一个实施例中，天然提取物类防霉剂选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素、柠檬酸、大蒜素、壳聚糖、山梨酸、姜黄根醇、香樟精油、孟宗竹提取物、日柏醇和乳酸链球菌素中的至少一种。
进一步的，天然提取物类选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素和大蒜素中的至少一种。
优选的，天然提取物类包括以下重量百分含量的组分：辣椒素60％～90％，花椒素0％～15％，姜辣素0～10％、儿茶素0％～10％和大蒜素0～10％。
更优的，天然提取物类防霉剂包括以下重量百分含量的组分：辣椒素70％～85％，花椒素5％～10％，姜辣素5～8％、儿茶素3％～7％和大蒜素2～5％。
在其中一个实施例中，基层11的厚度为15μm～25μm。
在其中一个实施例中，防霉保鲜涂层12的厚度为2μm～6μm。从成本和防霉效果综合考虑，该厚度较为适宜。
参照图2，另一实施方式的防霉保鲜膜20，与防霉保鲜膜10基本相同，不同之处在于，防霉保鲜膜20的基层21的一表面上设有防霉保鲜涂层22，另一表面上还设有阻隔涂层23。其中，阻隔涂层23的原料主要为水溶性壳聚糖、改性淀粉、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的一种。可以理解的是，阻隔涂层23的原料可与防霉保鲜涂层22的原料相同，也可与防霉保鲜涂层22的原料不同(即阻隔涂层23的原料不包括天然提取物类防霉剂)。较优的，阻隔涂层23的原料与防霉保鲜涂层22的原料相同。
防霉保鲜膜20的基层21一表面上设有防霉保鲜涂层22，另一表面上设有阻隔涂层23，能够更大程度抑制包装内外的水蒸气和空气流通，达到提高防霉保鲜效果。
请参照图3，本申请还提供了一实施方式的防霉保鲜膜的制备方法，包括以下步骤S110～S130。
S110：提供防霉保鲜涂层的原料，按质量百分含量包括：主体成分30％～60％、天然提取物类防霉剂0.1％～10％和溶剂30％～65％。
具体的，主体成分选自改性淀粉、水溶性壳聚糖、琼脂改性物、改性松香和松香衍生物中的至少一种，所述溶剂为水或/和乙醇。
S120：将主体成分和溶剂混合均匀，得到混合液，再将混合液和天然提取物类防霉剂混合均匀，得到防霉保鲜涂料。
可以理解，为了加速溶解，在混合过程中可以加热、搅拌或者超声等处理。
具体的，混合液和天然提取物类防霉剂混合的条件为于600r/min～1200r/min搅拌混合2h～6h。如此，通过控制搅拌速度，提供适宜的剪切力，促使各组分混合均匀，使天然提取物类防霉剂以嵌入式均匀分散在主体成分中。
S130：将防霉保鲜涂料涂覆于基层上，并进行干燥处理，使防霉保鲜涂料形成防霉保鲜涂层，得到防霉保鲜膜；其中基层为生物降解塑料薄膜。
上述防霉保鲜膜的制备方法，工艺简单、易于实现，制备得到的防霉保鲜膜的防霉保鲜涂层与基层紧密结合，基层具有良好的空气和水气阻隔性，且防霉保鲜涂层表面致密、孔隙少，从而能够最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子间的凝聚力能够抑制水分子在其中的移动，进而有效的抑制水分进出，因而该防霉保鲜膜具有良好的保持水分恒定和保湿保鲜的效果；天然提取物类防霉剂均匀分散于防霉保鲜涂层的主体成分中，稳定性好，可通过微生物的细胞膜进入细胞内进而消灭微生物或者阻止孢子发芽以防止霉菌生长，能有效防止包装内食品的霉变，进而达到长期稳定的防霉保鲜效果。该防霉保鲜膜绿色无毒、能够在自然界微生物作用下而降解，实现在自然界中的循环，不会引起环境污染问题。
具体的，防霉保鲜涂料以涂布的方式涂覆于基层11上，涂覆量为2g/m2～6g/m2，即为防霉保鲜涂料在基层11单位面积上的涂覆量，从而控制防霉保鲜涂层12的厚度为2μm～6μm。
优选的，基层的上表面和下表面均涂覆形成有防霉保鲜涂层。
在其中一个实施例中，在将防霉保鲜涂料涂覆于基层上的步骤之前，于室温下，将防霉保鲜涂料用超声波振荡20min～30min，以除去防霉保鲜涂料中的气泡。
上述防霉保鲜膜的基层和防霉保鲜涂层材料均为绿色无毒材料，防霉保鲜涂层可与食品接触，提高保鲜效果，特别适用于果蔬等易霉变腐烂的食品包装和保鲜，使用废弃后可被环境中的微生物降解，对环境无害。
以下为具体实施例
实施例1
提供原料，按重量百分含量包括：水溶性壳聚糖30％、辣椒素9％、儿茶素0.5％、大蒜素0.3％、花椒素0.2％和水60％。
将水溶性壳聚糖和水加入反应釜中，搅拌混合均匀，得混合液。
于800r/min的搅拌速度下，将辣椒素、儿茶素、大蒜素和花椒素依次滴加至混合液中，滴加结束后，继续搅拌6h，混合均匀，即得防霉保鲜涂料。
将防霉保鲜涂料超声振荡处理20min后，按6g/m2量以涂布方式涂覆在PLA薄膜单面上，再依次于85℃、95℃、120℃、100℃、80℃下分别处理1.5s，制得防霉保鲜膜。
实施例2
提供原料，按重量百分含量包括：水溶性壳聚糖40％、辣椒素3％、儿茶素0.4％、姜辣素0.3％、花椒素0.2％、大蒜素0.1％和水56％。
将水溶性壳聚糖和水加入反应釜中，搅拌混合均匀，得混合液。
于1000r/min的搅拌速度下，将辣椒素、儿茶素、姜辣素、大蒜素和花椒素依次滴加至混合液中，滴加结束后，继续搅拌4h，混合均匀，即得防霉保鲜涂料。
将防霉保鲜涂料超声振荡处理30min后，按3g/m2量以涂布方式涂覆在PLA薄膜的上表面，依次于80℃、90℃、110℃、95℃、80℃下分别处理1s；再按3g/m2量以涂布方式涂覆在PLA薄膜的下表面，依次于80℃、90℃、110℃、95℃、80℃下分别处理1s，制得防霉保鲜膜。
实施例3
提供原料，按重量百分含量包括：水溶性壳聚糖40％、辣椒素3％、儿茶素0.4％、姜辣素0.3％、花椒素0.2％、大蒜素0.1％和水56％。
将水溶性壳聚糖和水加入反应釜中，搅拌混合均匀，得混合液。
于1000r/min的搅拌速度下，将辣椒素、儿茶素、姜辣素、大蒜素和花椒素依次滴加至混合液中，滴加结束后，继续搅拌4h，混合均匀，即得防霉保鲜涂料。
将防霉保鲜涂料超声振荡处理30min后，按3g/m2量以涂布方式涂覆在PLA薄膜的上表面，依次于80℃、90℃、110℃、95℃、80℃下分别处理1s，形成防霉保鲜涂层。
将混合液按3g/m2量以涂布方式涂覆在PLA薄膜的下表面，依次于80℃、90℃、110℃、95℃、80℃下分别处理1s，形成阻隔涂层，从而制得防霉保鲜膜。
实施例4
提供原料，按重量百分含量包括：水溶性壳聚糖45％、辣椒素4％、儿茶素0.3％、姜辣素0.3％、花椒素0.2％、大蒜素0.2％和水50％。
将水溶性壳聚糖和水加入反应釜中，搅拌混合均匀，得混合液。
于1200r/min的搅拌速度下，将辣椒素、儿茶素、姜辣素、大蒜素和花椒素依次滴加至混合液中，滴加结束后，继续搅拌4h，混合均匀，即得防霉保鲜涂料。
将防霉保鲜涂料超声振荡处理25min后，按4g/m2量以涂布方式涂覆在PBS薄膜上，再依次于85℃、95℃、120℃、100℃、80℃下分别处理1.5s，制得防霉保鲜膜。
实施例5
提供原料，按重量百分含量包括：水溶性壳聚糖40％、辣椒素3％、儿茶素0.6％、姜辣素0.5％、花椒素0.5％、大蒜素0.4％和水55％。
将水溶性壳聚糖和水加入反应釜中，搅拌混合均匀，得混合液。
于1000r/min的搅拌速度下，将辣椒素、儿茶素、姜辣素、大蒜素和花椒素依次滴加至混合液中，滴加结束后，继续搅拌4h，混合均匀，即得防霉保鲜涂料。
将防霉保鲜涂料按4g/m2量以涂布方式涂覆在PHA薄膜上，再依次于85℃、95℃、120℃、100℃、80℃下分别处理1.5s，制得防霉保鲜膜。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于，实施例5的基层替换为PHB薄膜，主体成分替换为改性淀粉。
实施例7
实施例7与实施例2基本相同，不同之处在于，实施例6的基层替换为PHBV薄膜，主体成分替换为琼脂改性物。
实施例8
实施例8与实施例2基本相同，不同之处在于，实施例7的主体分成为改性松香，溶剂为乙醇。
实施例9
实施例9与实施例2基本相同，不同之处在于，实施例8的主体成分替换为松香衍生物，天然提取物类防霉剂替换为山梨酸2％、姜黄根醇1％和香樟精油1％。
实施例10
实施例10与实施例3基本相同，不同之处在于，实施例9的主体成分替换为改性淀粉，天然提取物类防霉剂替换为孟宗竹提取物3％、日柏醇1％和乳酸链球菌素1％。
实施例11
实施例11与实施例1基本相同，不同之处在于，实施例11的原料替换为：改性淀粉60％，辣椒素1％，水39％。
对比例1
对比例1为市售普通PE保鲜膜，其表面无防霉保鲜涂层。
对比例2
对比例2的保鲜膜与实施例1基本相同，不同之处在于，该保鲜膜表面无防霉保鲜涂层，即为PLA薄膜。
对比例3
对比例3的保鲜膜与实施例2基本相同，不同之处在于，对比例3的原料替换为：水溶性壳聚糖62％、辣椒素3％、儿茶素0.4％、姜辣素0.3％、花椒素0.2％、大蒜素0.1％和水34％。
对比例4为裸露无包装处理。
将上述实施例1～11制备所得的防霉保鲜膜和对比例1～3中的保鲜膜分别包裹新鲜苹果、以及裸露无任何包装处理的新鲜苹果(对比例4)进行测试，并观察苹果外观变化情况，其中实施例1～11的防霉保鲜膜包裹苹果时，有防霉保鲜涂层的一面与苹果直接接触。测试条件为：环境温度45℃，湿度65％，测试对象：苹果，测试时间：15天，结果见下表。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种防霉保鲜膜，其特征在于，包括基层和设于所述基层上的防霉保鲜涂层，所述基层为生物降解塑料薄膜，所述防霉保鲜涂层的原料按重量百分含量包括如下组分：主体成分30％～60％、天然提取物类防霉剂0.1％～10％和溶剂30％～65％，所述主体成分为改性淀粉、水溶性壳聚糖、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的至少一种，所述溶剂为水或/和乙醇。
2.根据权利要求1所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述天然防霉保鲜涂层的原料按重量百分含量包括以下组分：主体成分30％～45％、天然提取物类防霉剂3％～10％和溶剂50％～65％。
3.根据权利要求1所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述天然提取物类防霉剂选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素、柠檬酸、大蒜素、壳聚糖、山梨酸、姜黄根醇、香樟精油、孟宗竹提取物、日柏醇和乳酸链球菌素中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述天然提取物类防霉剂选自辣椒素、花椒素、姜辣素、儿茶素和大蒜素中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述天然提取物类防霉剂包括以下重量百分含量的组分：辣椒素60％～90％、花椒素0％～15％、姜辣素0～10％、儿茶素0％～10％和大蒜素0～10％。
6.根据权利要求5所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述天然提取物类防霉剂包括以下重量百分含量的组分：辣椒素70％～85％、花椒素5％～10％、姜辣素5～8％、儿茶素3％～7％和大蒜素2～5％。
7.根据权利要求1所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述主体成分为水溶性壳聚糖。
8.根据权利要求1～7任一项所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述生物降塑料薄膜为PLA薄膜、PBS薄膜、PHA薄膜、PHB薄膜或PHBV薄膜。
9.根据权利要求8所述的防霉保鲜膜，其特征在于，所述防霉保鲜膜还包括阻隔涂层，所述阻隔涂层和所述防霉保鲜涂层分别设于所述基层的上表面和下表面，所述阻隔涂层的主要原料为水溶性壳聚糖、改性淀粉、琼脂改性物、改性松香及松香衍生物中的一种。
10.根据权利要求1～9任一项所述的防霉保鲜膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供所述防霉保鲜涂层的原料；
将所述主体成分和所述溶剂混合均匀，得到混合液；再将所述混合液和所述天然提取物类防霉剂混合均匀，得到所述防霉保鲜涂料；
将所述防霉保鲜涂料涂覆于基层上，并进行干燥处理，使所述防霉保鲜涂料形成防霉保鲜涂层，得到所述防霉保鲜膜；其中所述基层为生物降解塑料薄膜。
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