一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜生产技术

摘要

本发明涉及一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜生产技术，属于食品包装材料领域。其特征在于以小麦麸皮为主要原料，经阿拉伯木聚糖(AX)提取、加入增塑剂和抗菌剂，经脱气、铸膜后得到AX基膜；通过光热剂喷涂和表面疏水修饰，制得一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜。本发明技术生产的包装膜具有抗菌、光热解冻、降低冻结烧和可降解的功能，可应用于冷冻食品包装。本发明具有制备易、成本低、绿色安全、光热解冻等特点。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜生产技术，属于食品包装材料领域。

二、背景技术

塑料是目前食品包装的一种主要材料，但塑料包装的大量使用和其难降解性导致了严重的“白色污染”，对生态环境造成了极大的压力。可降解生物包装材料是目前食品包装的主要研究方向。冷冻保藏是一种广泛应用的食品保藏手段，可抑制食品中微生物的生长繁殖和酶的活性，极大限度的保留食品中的营养成分，从而延长食品货架期，然而冷冻带来的冻结烧效应会导致食品品质退化，限制了冷冻食品行业的发展。对于冷冻食品而言，嗜冷微生物是降低食品品质、威胁人体健康的主要元凶，其中以李斯特菌最为严重。李斯特菌作为最致命的耐冷病原体之一，在2～10℃也能生长繁殖，造成了大量食物中毒和致死事件。此外，由于食品表面的蒸汽压与食品接触的空气的水蒸气压存在差异，会导致食品表面的冰晶升华，造成冷冻食品水分散失，包装内空气相对湿度升高，温度波动时包装内侧水汽凝结成冰，时间一长，不仅会引发冻结烧效应，还会导致食品与包装材料粘连。

小麦麸皮富含膳食纤维，其中的阿拉伯木聚糖(AX)可被生物降解，具有安全、环保、成本低等优点，在添加增塑剂后具有良好的成膜性能和机械性能。阿魏酸己酯是一类具有生物活性的酚酸酯类，对单增李斯特菌具有很强的抑制作用，并具有浓度与时间效应。同时酚酸酯还具有抗氧化作用。多巴胺作为一种生物相容性很好的物质，在碱性溶液中可以发生氧化自聚合，形成聚多巴胺，从而牢固的粘附于物体表面。此外，聚多巴胺不仅具有超强的黏附性能，还能作为一种光热剂，在近红外光的照射下将光能转化为热能。李斯特菌对热敏感，配合阿魏酸己酯的抗菌性能，从而实现解冻和协同杀菌的目的。用近红外光照射聚多巴胺纳米颗粒溶液，能使溶液在5分钟内升温接近50℃。利用粒径不同的烷基化SiO

专利(公开号CN110343282A，公开日2019年10月18日)公开了“一种超疏水性纳米纤维素纤维膜”，其用纤维素纳米纤维制备膜材料，将纳米纤维素膜反复多次浸入改性后的超疏水纳米SiO

本发明以小麦麸皮中提取的AX为主要原料，加入增塑剂和抗菌剂，经脱气、铸膜，得到AX基膜；在AX基膜上喷涂光热剂，并固定二氧化硅，制得一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜。该膜具有可降解、抗菌、光热解冻和降低冻结烧等作用，可作为包装材料应用于冷冻食品。

三、发明内容

技术问题

本发明目的在于提供一种具有光热抗菌功能的可降解冷冻食品包装膜生产技术，经AX基膜制备、光热剂喷涂和表面疏水修饰，从而实现抗菌、光热解冻、降低冻结烧和可降解的功能。

技术方案

本发明的技术方案概述如下：以小麦麸皮中提取的AX为主要原料，加入增塑剂和抗菌剂，经脱气、铸膜，得到AX基膜；在AX基膜上喷涂光热剂聚多巴胺并固定二氧化硅，制得用于冷冻食品的包装膜，具体步骤包括：

(1)AX基膜制备：按公知方法，小麦麸皮经去淀粉、碱提取、脱蛋白、酶处理、透析、酶解、醇沉分级、二次酶解透析得到AX；将AX溶于纯水中，与增塑剂甘油和抗菌剂阿魏酸己酯混合均匀，其中AX、甘油和阿魏酸己酯的最终质量体积浓度分别为1％～2％、10％～30％和1％～5％，优选AX、甘油、阿魏酸己酯质量体积浓度分别为2％、30％和5％，此时得到的膜机械性能和抗菌性能最佳。室温下120rpm搅拌15min，充分混匀后，脱气30min完全消除气泡；脱气后的溶液倒入模具，在40～60℃下干燥6～8h，得到AX基膜；

(2)光热剂喷涂：配置质量体积浓度为0.3％～0.6％的盐酸多巴胺水溶液，调节pH至8.0～10.0，室温放置1min，优选盐酸多巴胺质量体积浓度为0.5％，pH为9.5，此时聚多巴胺涂层形成速度最快，光热效果最佳。将盐酸多巴胺水溶液装入喷涂装置，以6000rpm的速度在AX基膜上旋转喷涂1min后，用纯水将基膜反复冲洗2～3次，并在40℃烘箱中干燥7～8h，重复上述步骤2～3次；

(3)表面疏水修饰：将双酚A缩水甘油醚(DGEBA)和二氨基二苯甲烷(DDM)按摩尔比2∶1混合，以确保完全反应。将40～60nm和200～500nm的烷基化SiO

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过制备疏水表面，阻碍冰晶的吸附，降低冻结烧效应；

(2)在膜上喷涂光热剂可以实现加速食品解冻、抑制食源性致病菌增殖的作用；

(3)加入抗菌剂阿魏酸己酯，针对性的抑制冷冻食品中李斯特菌的生长繁殖，保障冷冻食品安全。

四、具体实施方式

实施例1

按公知方法，小麦麸皮经去淀粉、碱提取、脱蛋白、酶处理、透析、酶解、醇沉分级、二次酶解透析，得到AX；AX按2％的质量体积浓度溶于纯水，然后在溶液中按质量体积浓度添加30％增塑剂甘油和5％抗菌剂阿魏酸己酯，室温下120rpm搅拌15min，充分混匀后，脱气30min至完全消除气泡；将脱气后的溶液倒入模具中，在40～60℃下干燥6～8h，得到AX基膜。配置质量体积浓度为0.5％的盐酸多巴胺水溶液，调节pH至9.5，室温放置1min。将盐酸多巴胺水溶液装入喷涂装置，以6000rpm的速度在AX基膜上旋转喷涂1min后，用纯水将基膜反复冲洗2～3次，并在40℃烘箱中干燥7～8h，重复上述步骤2～3次。将双酚A缩水甘油醛(DGEBA)和二氨基二苯甲烷(DDM)按摩尔比2∶1混合，以确保完全反应。选取50nm、质量体积浓度1.5％和300nm、质量体积浓度2.5％的烷基化SiO

实施例2

小麦麸皮AX提取同实施例1。将AX、甘油和阿魏酸己酯按1％、10％和1％的质量体积浓度混合，脱气、铸膜、干燥过程同实施例1。配置质量体积浓度为0.3％的盐酸多巴胺水溶液，调节pH至8.0。喷涂、干燥过程同实施例1。双酚A缩水甘油醛(DGEBA)和二氨基二苯甲烷(DDM)的混合同实施例1。选取40nm、质量体积浓度1％和200nm、质量体积浓度2％的烷基化SiO

实施例3

小麦麸皮AX提取同实施例1。将AX、甘油和阿魏酸己酯按2％、20％和3％的质量体积浓度混合，脱气、铸膜、干燥过程同实施例1。配置质量体积浓度为0.6％的盐酸多巴胺水溶液，调节pH至10.0。喷涂、干燥过程同实施例1。双酚A缩水甘油醛(DGEBA)和二氨基二苯甲烷(DDM)的混合同实施例1。选取60nm、质量体积浓度2％和500nm、质量体积浓度4％的烷基化SiO

以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变和替换，但所有这些改变和替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。