CN111117125A - 一种复合抗菌膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合抗菌膜及其制备方法,涉及食品保鲜技术领域。所述复合抗菌膜的原料包括聚乙烯醇、甘油、水以及ε‑聚赖氨酸。复合抗菌膜的制备方法包括以下步骤:向水中加入聚乙烯醇,浸泡至聚乙烯醇吸水溶胀,得溶胀体;将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液;向所述混合液中加入ε‑聚赖氨酸,搅拌,反应生成膜液;将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜。本发明旨在提供一种抑菌效果好的复合抗菌膜,以延长食品的货架期。

Description

一种复合抗菌膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品保鲜技术领域,特别涉及一种复合抗菌膜及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高,新鲜畜禽肉成为人们餐桌上必不可少的食品之一。延长生鲜肉类的货架期,不仅可以提高产品的商业价值,还可以扩大生鲜肉类的消费市场。
聚乙烯醇是一种可降解的环境友好型塑料材料,被广泛应用于医学、农业、化工、食品等各个领域,近年来越来越受到关注。但单纯的聚乙烯醇膜不具有抑菌作用,将其用于生鲜肉类的保鲜时,对货架期的延长作用有限。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种复合抗菌膜及其制备方法,旨在提供一种抑菌效果好的复合抗菌膜。
为实现上述目的,本发明提出一种复合抗菌膜,所述复合抗菌膜的原料包括聚乙烯醇、甘油、水以及ε-聚赖氨酸。
可选地,所述复合抗菌膜包括以下重量份数的原料:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及1~4份ε-聚赖氨酸。
可选地,所述复合抗菌膜由以下重量份数的原料制成:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及3~4份ε-聚赖氨酸。
本发明还提出一种复合抗菌膜的制备方法,用于制备如上所述的复合抗菌膜,所述复合抗菌膜的制备方法包括以下步骤:
向水中加入聚乙烯醇,浸泡至聚乙烯醇吸水溶胀,得溶胀体;
将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液;
向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌,反应生成膜液;
将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜。
可选地,将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液的步骤中,加热方式为水浴加热,加热温度为95~100℃。
可选地,向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌,反应生产得膜液的步骤中,搅拌时间为20~40min。
可选地,将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜的步骤中,所述烘制采用分两段烘烤的方式:第一段烘烤时,烘烤温度为20~40℃,烘烤时间为11~13h;第二段烘烤时,烘烤温度为40~50℃,烘烤时间为4~6h。
本发明技术方案中,将天然抑菌剂ε-聚赖氨酸作为抑菌组分添加到抗菌膜的原料中,一方面,由于ε-聚赖氨酸不会影响食品的香味和口感且对人体无害,制得的抗菌膜可以作为食品包装膜使用;另一方面,由于ε-聚赖氨酸具有广谱抑菌效果,抑菌效果较好,将其加入原料后制成的抗菌膜同样具有良好的抑菌效果,可以延长食品的货架期。此外,ε-聚赖氨酸与聚乙烯醇相互作用,使膜中的分子间形成更加紧密的网状结构,也进一步加强了ε-聚赖氨酸的抑菌作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅为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相关的附图。
图1为本发明提出的复合抗菌膜的制备方法的一实施例的流程示意图;
图2为性能测试中菌落总数的变化图;
图3为性能测试中TVB-N值的变化图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
聚乙烯醇是一种可降解的环境友好型塑料材料,被广泛应用于医学、农业、化工、食品等各个领域,近年来越来越受到关注。但单纯的聚乙烯醇膜不具有抑菌作用,将其用于生鲜肉类的保鲜时,对货架期的延长作用有限。
鉴于此,本发明提出一种复合抗菌膜,以聚乙烯醇为成膜基质,添加天然抑菌剂ε-聚赖氨酸,以甘油为增塑剂,利用内化ε-聚赖氨酸于聚乙烯醇,制备出具有很好抑菌效果的新型聚乙烯醇复合抗菌膜。具体地,所述复合抗菌膜的原料包括聚乙烯醇、甘油、水以及ε-聚赖氨酸。
ε-聚赖氨酸(ε-PL)为天然抑菌剂,具有广谱抑菌效果,抑菌效果较好,将其加入原料后,ε-聚赖氨酸与聚乙烯醇(PVA)的水溶液发生反应形成网状结构,在增塑剂甘油的作用下,可以很好的形成抗菌膜,该抗菌膜同样具有良好的抑菌效果,可以延长食品,特别是肉类食品的货架期,具有良好的保鲜效果。ε-聚赖氨酸中含有的NH3+可与聚乙烯醇中呈现游离状态的-OH相互作用,使膜中的分子间形成更加紧密的网状结构,也进一步加强了ε-聚赖氨酸的抑菌作用。ε-聚赖氨酸不会与食品中含有的组分反应进而影响到食品的香味和口感,且本身天然无毒,对人体没有危害,以聚乙烯醇、甘油、水以及ε-聚赖氨酸为原料制得的抗菌膜可以作为食品包装膜使用。
在本实施例中,复合抗菌膜包括以下重量份数的原料:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及1~4份ε-聚赖氨酸。其中,水的量化单位为体积数,其他组分的量化单位为重量,例如,每100mL水中,加入1~3g聚乙烯醇、0.5~1.5g甘油、1~4gε-聚赖氨酸。
作为优选实施例,复合抗菌膜可以由以下重量份数的原料制成:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及3~4份ε-聚赖氨酸。采用该配方原料制成的抗菌膜抗菌效果显著,相较没有添加ε-聚赖氨酸的聚乙烯醇膜,本抗菌膜用于保鲜生鲜鸭肉时,可以延长其货架期6~8天。
本发明还提出一种复合抗菌膜的制备方法,用于制备如上所述的复合抗菌膜。图1为本发明复合抗菌膜的制备方法的一实施例。
参阅图1,复合抗菌膜的制备方法包括以下步骤:
步骤S10、向水中加入聚乙烯醇,浸泡至聚乙烯醇吸水溶胀,得溶胀体。
本实施例将聚乙烯醇和水按照g:mL=1~3:100的比例混合,然后浸泡至聚乙烯醇充分吸水溶胀。具体地,浸泡时间为1~3h。
步骤S20、将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液。
在具体实施时,可以采用95~100℃水浴加热的方式,将吸水溶胀的聚乙烯醇颗粒加热至完全融化,形成胶液,其中,加热时间优选为30~40min。然后加入甘油搅拌20~40min,其中,甘油的加入量和水的重量的比例为0.5~1.5:100。
其中,搅拌的方式有多种,可以机械搅拌,也可以磁力搅拌。
步骤S30、向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌,反应生成膜液。
其中,ε-聚赖氨酸的加入量和水的重量的比例为1~4:100。
在实施步骤S30时,可以按照如下步骤操作:包括:
步骤S31、向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌20~40min后,静置12~24h以消除气泡,得膜液。
步骤S40、将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜。
成膜装置可以是15×15cm塑料皿或者圆盘、方盘等,铸膜液的倒入量以成膜的厚度为准,例如,可以将30-50ml膜液倒入15×15cm塑料皿中。
本实施例烘制成膜采用分两段烘烤的方式:第一段烘烤时,烘烤温度为20~40℃,烘烤时间为11~13h;第二段烘烤时,烘烤温度为40~50℃,烘烤时间为4~6h。具体实施时,步骤S40包括:
步骤S41、将所述膜液铺在成膜装置中,于20~40℃下进行第一段烘烤,烘烤时间11~13h,然后升温至40~50℃进行第二段烘烤,烘烤时间4~6h,得复合抗菌膜。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明,应当理解,以下实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
称取3g聚乙烯醇加入到100mL蒸馏水中浸泡1.7h,然后将吸水溶胀的聚乙烯醇颗粒置于沸水浴中加热30min至完全融化,加入0.5g甘油,磁力搅拌20min,加入1gε-聚赖氨酸,磁力搅拌20min,放入超声仪中消泡40min,得到膜液。将膜液铺在成膜装置中,于30℃下烘烤11h,然后升温至50℃,烘烤4h,揭膜得到聚乙烯醇/ε-聚赖氨酸复合抗菌膜。
实施例2
称取1g聚乙烯醇加入到100mL蒸馏水中浸泡2h,然后将吸水溶胀的聚乙烯醇颗粒置于沸水浴中加热35min至完全融化,加入1g甘油,磁力搅拌40min,加入2gε-聚赖氨酸,磁力搅拌40min,放入超声仪中消泡33min,得到铸膜液。将膜液铺在成膜装置中,于20℃下烘烤13h,然后升温至40℃,烘烤4.2h,揭膜得到聚乙烯醇/ε-聚赖氨酸复合抗菌膜。
实施例3
称取2.6g聚乙烯醇加入到100mL蒸馏水中浸泡1h,然后将吸水溶胀的聚乙烯醇颗粒置于沸水浴中加热40min至完全融化,加入1.2g甘油,磁力搅拌35min,加入3gε-聚赖氨酸,磁力搅拌35min,放入超声仪中消泡30min,得到铸膜液。将膜液铺在成膜装置中,于40℃下烘烤12.5h,然后升温至42℃,烘烤6h,揭膜得到聚乙烯醇/ε-聚赖氨酸复合抗菌膜。
实施例4
称取2.5g聚乙烯醇加入到100mL蒸馏水中浸泡3h,然后将吸水溶胀的聚乙烯醇颗粒置于沸水浴中加热36min至完全融化,加入1.5g甘油,磁力搅拌30min,加入4gε-聚赖氨酸,磁力搅拌30min,放入超声仪中消泡20min,得到铸膜液。将膜液铺在成膜装置中,于35℃下烘烤12h,然后升温至45℃,烘烤5h,揭膜得到聚乙烯醇/ε-聚赖氨酸复合抗菌膜。
性能测试:将购于超市的生鲜鸭肉去皮后均匀切块,每块40-60g,放于无菌托盘中。用实施例1至4制得的抗菌膜包裹无菌托盘以作为实验组;没有用复合抗菌膜包裹作为空白组;用没有添加ε-聚赖氨酸的抗菌膜包裹无菌托盘以作为对照组。然后,放置于10℃贮藏环境中,分别于0、2、4、6、8d取样测定菌落总数、TVB-N值(挥发性盐基氮),结果如图2和图3所示。其中,对照组抗菌膜制备方法为:除不添加ε-聚赖氨酸外,其他步骤与实施例1相同。
菌落总数以及TVB-N值均参照GB 16869-2005鲜冻禽产品,具体地,菌落总数不超过1×106CFU/g,TVB-N值不超过15mg/100g。
结果分析:(1)从图2可以看出,鸭肉中菌落总数在第0d时为3.85lg CFU/g,随贮藏时间的延长,空白组在第4d时,菌落总数达到5.89lg CFU/g,成为变质肉;对照组在第4d时,菌落总数达到5.89lg CFU/g,基本成为变质肉;实验组1和2在6d时超过6lg CFU/g,达到变质肉标准,实验组3和4在8d时达到变质肉标准。
(2)从图3可以看出,TVB-N值在第0d时为4.2mg/100g,随贮藏时间的延长,空白组在第4d时,TVB-N达到15.4mg/100g,超过15mg/100g的变质肉标准;纯聚乙烯醇膜对照组在第4d时,TVB-N达到15.4mg/100g,超过15mg/100g的变质肉标准;实验组1在6d时超过15mg/100g的变质肉标准,实验组2和3在8d时超过15mg/100g的变质肉标准,实验组4在8d时,TVB-N为12.6mg/100g,仍未达到变质肉标准。
综上所述,相较空白组和对照组,各实施例实验组中菌落总数和TVB-N的变化受到明显抑制。相较采用纯聚乙烯醇保鲜的鸭肉,采用各实施例复合抗菌膜保鲜的鸭肉的保质期均有所延长。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种复合抗菌膜,其特征在于,所述复合抗菌膜的原料包括聚乙烯醇、甘油、水以及ε-聚赖氨酸。
2.如权利要求1所述的复合抗菌膜,其特征在于,所述复合抗菌膜包括以下重量份数的原料:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及1~4份ε-聚赖氨酸。
3.如权利要求2所述的复合抗菌膜,其特征在于,所述复合抗菌膜由以下重量份数的原料制成:100份水、1~3份聚乙烯醇、0.5~1.5份甘油以及3~4份ε-聚赖氨酸。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的复合抗菌膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
向水中加入聚乙烯醇,浸泡至聚乙烯醇吸水溶胀,得溶胀体;
将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液;
向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌,反应生成膜液;
将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜。
5.如权利要求4所述的复合抗菌膜的制备方法,其特征在于,将所述溶胀体加热融化后,加入甘油,搅拌混匀,形成混合液的步骤中,加热方式为水浴加热,加热温度为95~100℃。
6.如权利要求4所述的复合抗菌膜的制备方法,其特征在于,向所述混合液中加入ε-聚赖氨酸,搅拌,反应生产得膜液的步骤中,搅拌时间为20~40min。
7.如权利要求4所述的复合抗菌膜的制备方法,其特征在于,将所述膜液铺在成膜装置中,烘制成膜,得复合抗菌膜的步骤中,所述烘制采用分两段烘烤的方式:第一段烘烤时,烘烤温度为20~40℃,烘烤时间为11~13h;第二段烘烤时,烘烤温度为40~50℃,烘烤时间为4~6h。
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