【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于果蔬保鮮，涉及一種用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、果蔬作為人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢苫蛉钡囊徊糠郑湫迈r度和品質(zhì)直接關(guān)系到消費(fèi)者的健康與滿意度。然而，果蔬在采摘后的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過程中，由于微生物的滋生、呼吸作用導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)流失以及物理?yè)p傷等因素，往往難以保持其原有的新鮮度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，開發(fā)高效的果蔬保鮮技術(shù)一直是食品科學(xué)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要研究方向。
2、傳統(tǒng)的果蔬保鮮方法主要包括低溫冷藏、氣調(diào)包裝和化學(xué)保鮮劑等。低溫冷藏通過降低溫度來減緩果蔬的呼吸作用和微生物的生長(zhǎng)，但長(zhǎng)期低溫可能導(dǎo)致果蔬質(zhì)地和口感的劣化。氣調(diào)包裝則通過調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氣體成分（如氧氣、二氧化碳和氮?dú)獾龋﹣硪种乒叩暮粑饔煤臀⑸锘顒?dòng)，但該方法對(duì)包裝材料和設(shè)備的要求較高，且不適用于所有類型的果蔬。化學(xué)保鮮劑雖然能有效抑制微生物的生長(zhǎng)，但長(zhǎng)期食用含有化學(xué)保鮮劑的果蔬可能對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
3、為了克服傳統(tǒng)保鮮方法的不足，近年來研究者們開始探索使用天然、環(huán)保的保鮮材料和技術(shù)。其中，緩釋抑菌薄膜因其能在果蔬表面形成一層保護(hù)層，通過緩慢釋放抑菌物質(zhì)來抑制微生物的生長(zhǎng)，而受到廣泛關(guān)注。這類薄膜通常由天然高分子材料（如殼聚糖、淀粉、纖維素等）和抑菌物質(zhì)（如植物精油、有機(jī)酸、納米銀等）組成，具有良好的生物相容性和可降解性。
4、然而，現(xiàn)有的緩釋抑菌薄膜在制備和應(yīng)用過程中仍存在一些問題。首先，薄膜的組成和制備工藝對(duì)抑菌效果和緩釋性能具有重要影響。目前，許多緩釋抑菌薄膜的抑菌物質(zhì)負(fù)載量較低，導(dǎo)致抑菌效果有
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜及其制備方法，本專利技術(shù)制備得到的復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的阻隔性能、抑菌性能和力學(xué)性能，將其用于果蔬包裝能夠顯著延長(zhǎng)果蔬的保鮮期，減少食品浪費(fèi)和損失。
2、為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜的制備方法，所述制備方法包括：
4、（ⅰ）采用1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯對(duì)納米纖維素粉末進(jìn)行磺酸化改性處理，得到磺酸化納米纖維素；隨后采用十八烷基三甲基氯化銨對(duì)所述磺酸化納米纖維素進(jìn)行季銨化改性處理，得到季銨磺酸化納米纖維素；
5、（ⅱ）將明膠和羧甲基纖維素鈉加入去離子水中，混合攪拌并加熱得到壁材溶液，向所述壁材溶液中加入姜黃素，得到預(yù)聚體溶液；對(duì)所述預(yù)聚體溶液進(jìn)行高速攪拌乳化，隨后在攪拌和水浴加熱條件下向所述預(yù)聚體溶液中滴入乙酸溶液以調(diào)整其ph值，在冰水浴中冷卻后得到預(yù)聚體懸浮液；
6、（ⅲ）將羧甲基殼聚糖分散于乙酸溶液中，得到殼聚糖溶液，向所述預(yù)聚體懸浮液中加入所述殼聚糖溶液，混合均勻后得到微膠囊溶液，向所述微膠囊溶液中加入堿液以調(diào)整其ph值，隨后向所述微膠囊溶液中加入單寧酸，混合均勻后得到微膠囊懸浮液，對(duì)所述微膠囊懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，得到雙層微膠囊粉末；
7、（ⅳ）將聚乳酸、步驟（ⅰ）得到的所述季銨磺酸化納米纖維素、步驟（ⅲ）得到的所述雙層微膠囊粉末、增塑劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑混合均勻后得到混合物料，對(duì)所述混合物料依次進(jìn)行熔融擠出、冷卻、切粒和吹膜，得到所述緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜。
8、本專利技術(shù)制備的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的阻隔性能、抗菌性能和力學(xué)性能，在果蔬保鮮領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。首先，本專利技術(shù)通過磺酸化和季銨化改性處理納米纖維素，提高了其在聚合物基體中的分散性和相容性，進(jìn)而增強(qiáng)了復(fù)合薄膜的力學(xué)性能和阻隔性能。隨后，本專利技術(shù)以姜黃素為芯材，以明膠和羧甲基纖維素鈉為壁材制備得到了具有核殼結(jié)構(gòu)的單層微膠囊，再采用羧甲基殼聚糖對(duì)單層微膠囊進(jìn)行二次包覆加固，利用靜電作用和分子間作用力在單層微膠囊表面形成一層羧甲基殼聚糖保護(hù)層，可以增加姜黃素表面的膜厚度從而更好地抵御外界不良因素，降低雙層微膠囊的環(huán)境敏感性。最后，在聚乳酸基體中加入季銨磺酸化納米纖維素和雙層微膠囊粉末，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒和吹膜后得到了復(fù)合薄膜，通過季銨磺酸化納米纖維素和雙層微膠囊粉末的協(xié)同增效作用顯著改善了復(fù)合薄膜的阻隔性能、抗菌性能和力學(xué)性能。
9、季銨磺酸化納米纖維素和雙層微膠囊粉末的協(xié)同增效作用主要體現(xiàn)在：一方面，季銨磺酸化納米纖維素在復(fù)合薄膜中形成的緊密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為雙層微膠囊粉末提供了良好的附著基礎(chǔ)，這種結(jié)構(gòu)協(xié)同不僅增強(qiáng)了復(fù)合薄膜的整體力學(xué)性能，還使得雙層微膠囊粉末能夠更均勻地分布在復(fù)合薄膜中，從而提高了姜黃素的釋放效率和抗菌效果。另一方面，季銨磺酸化納米纖維素的氣體阻隔作用與雙層微膠囊粉末的抗菌性能相互補(bǔ)充，共同提升了復(fù)合薄膜的保鮮效果，季銨磺酸化納米纖維素減少了外界氣體對(duì)果蔬的侵害，而雙層微膠囊粉末則通過緩慢釋放姜黃素抑制微生物的生長(zhǎng)，二者協(xié)同作用，為果蔬提供了全方位的保鮮防護(hù)。
10、納米纖維素是最豐富的天然聚合物之一，具有來源廣、可再生、可生物降解、生物相容性好和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，此外它還具有優(yōu)異的機(jī)械性能、高比表面積、低密度和良好的熱穩(wěn)定性等特性，是一種優(yōu)異的納米增強(qiáng)填料。通過在聚合物基體中加入納米纖維素可以顯著提高復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、熱穩(wěn)定性和阻隔性能。然而，納米纖維素表面存在大量的羥基官能團(tuán)，阻礙了其在聚合物基體中的相容性和分散性，限制了復(fù)合薄膜性能的進(jìn)一步增強(qiáng)。因此，需要對(duì)納米纖維素進(jìn)行疏水改性，降低其親水性，從而提高納米纖維素在聚合物基體中的相容性和分散性。此外，為了賦予復(fù)合薄膜優(yōu)異的抑菌性能，需要考慮抗菌劑在復(fù)合材料體系中的相容性，避免抗菌劑的加入對(duì)復(fù)合薄膜性能造成負(fù)面影響。
11、為了解決親水性的納米纖維素在疏水性的聚合物基體中的分散性以及納米纖維素缺乏抑菌活性的問題，本專利技術(shù)采用磺酸化和季銨鹽吸附聯(lián)合改性對(duì)納米纖維素進(jìn)行處理，使得納米纖維素的表面性質(zhì)得到優(yōu)化，不僅降低了納米纖維素的親水性，改善了其與聚合物基體的相容性和分散性，還引入了更多的極性官能團(tuán)，有利于形成更強(qiáng)的界面相互作用。同時(shí)，改性后的納米纖維素還賦予了復(fù)合薄膜優(yōu)異的力學(xué)性能，季銨磺酸化納米纖維素在復(fù)合薄膜中形成了連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提升了復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和韌性。
12、在眾多的有機(jī)抗菌改性劑中，季銨鹽類抗菌劑具有抗菌廣譜性、低毒、價(jià)格低廉、環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，其殺菌機(jī)理是：季銨陽(yáng)離子官能團(tuán)通過靜電作用吸附表面帶有負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜，隨后季銨鹽長(zhǎng)烷烴鏈進(jìn)入細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，干擾細(xì)菌細(xì)胞正常代謝，最終導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞裂解而達(dá)到殺菌、抗菌的作用，由于季銨鹽抗菌過程中靜電吸附機(jī)制可以廣泛作用于帶負(fù)電的細(xì)菌表面，而非特異性結(jié)合殺滅細(xì)菌，因此可以有效避免細(xì)菌耐藥性增加的風(fēng)險(xiǎn)。
13、高分子季銨鹽由于具有更多的作用位點(diǎn)和更高的電荷密度，更加本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述季銨磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述壁材溶液中的明膠和羧甲基纖維素鈉的濃度為15~20g/L；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述羧甲基殼聚糖采用如下方法制備得到：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述殼聚糖溶液中的所述羧甲基殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~2wt%；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述混合物料中各組分的重量份如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述熔融擠出過程在螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行，所述螺桿擠出機(jī)的料筒內(nèi)沿物料流向分為溫度不同的第一區(qū)、第二區(qū)、第三區(qū)、第四
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述吹膜過程在吹膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行，所述吹膜機(jī)的料筒內(nèi)部沿物料流向分為溫度不同的第九區(qū)、第十區(qū)、第十一區(qū)、第十二區(qū)和第十三區(qū)；
10.一種采用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜，其特征在于，所述緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜包括聚乳酸、季銨磺酸化納米纖維素、雙層微膠囊粉末、增塑劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于果蔬保鮮的緩釋抑菌增強(qiáng)復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述季銨磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述壁材溶液中的明膠和羧甲基纖維素鈉的濃度為15~20g/l；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅲ）中，所述羧甲基殼聚糖采用如下方法制備得到：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅲ）中，所述殼聚糖溶液中的所述羧甲基殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~2wt%；
7....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉朝輝，黃仁亮，杜雨星，劉清竹，韓承志，崔俊杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中科納美天津生物工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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