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CN106819076A - 一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法 - Google Patents

一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法 Download PDF

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CN106819076A
CN106819076A CN201611229339.4A CN201611229339A CN106819076A CN 106819076 A CN106819076 A CN 106819076A CN 201611229339 A CN201611229339 A CN 201611229339A CN 106819076 A CN106819076 A CN 106819076A
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antibacterial
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刘石林
石倩文
李斌
李艳
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Huazhong Agricultural University
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Huazhong Agricultural University
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Abstract

本发明涉及一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，将天然多糖粒子分散于水中，得天然多糖粒子溶液；然多糖粒子溶液中加入氧化剂，将天然多糖粒子表面上的羟基选择性氧化得到氧化后的天然多糖粒子溶液；天然多糖粒子溶液中加入具有抑菌活性的化合物乳酸链球菌素在反应后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。本发明制备的抑菌保鲜涂膜剂喷涂于乳制品表面易自然干燥成膜，且成膜后性能稳定；对人体无危害，安全、无毒；还由于天然多糖粒子的独特结构，可提升食品的香气和风味。本发明工艺简单，成本较低，可以替代现有的化学防腐剂应用于食品加工中防腐保鲜领域。

Description

一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法。
背景技术
多糖如淀粉和纤维素是自然界广泛存在的大分子可再生物质，因其来源丰富、环境友好以及良好的生物安全性，在许多领域都有广阔的应用前景。但是由于淀粉和纤维素不具有抑菌活性，限制了其在功能包装或功能纤维等材料的应用。
为了赋予淀粉和纤维素一定的抑菌性能，研究者通过一定的物理或化学的方法在淀粉或纤维素材料基底中引入银、铜、二氧化钛、氧化亚铜等无机物纳米粒子，赋予其抑菌功能；也有研究者将纤维素与壳聚糖及其季铵盐、季磷盐抗菌剂、卤胺类等有机化合物抗菌剂混合制备了具有抑菌功能的复合材料；也还有研究者直接将淀粉或纤维素衍生化后制备具有抑菌功能的纤维素衍生物。但是，上述方法制备的淀粉或纤维素抑菌功能材料因其使用的抑菌剂存在一定的安全性，制备的抑菌材料不能应用于食品包装领域，尤其是作为可食性涂膜包装材料。
此外，现有关于可食性纤维素抑菌剂的制备还存在一个主要问题就是纤维素的溶解问题，由于纤维素很难溶于普通的溶剂，常用的方法需要使用有机溶剂或大量的酸、碱，后期处理过程复杂，且会引入新的危害物，制备的抑菌材料在作为食品包装材料应用时，存在较大的安全隐患。淀粉以及衍生化后的纤维素可以赋予其一定的抑菌性，但是其耐溶剂性会受到影响，在作为抑菌剂使用时，抑菌层会因所处的环境的湿度、溶剂作用而脱落。因此，开发基于具有一定抑菌活性和良好的涂膜稳定性的新型纤维素材料面临挑战。
CN105218837一种在水相溶剂体系下制备无定型纤维素颗粒的方法，是将天然纤维素在0℃以下溶解于水和/或有机溶剂的分散体中，得纤维素溶液，纤维素溶液浓度为0.5wt％-10wt％，纤维素溶液水和/或有机溶剂的分散体中，得纤维素分散体混合液，去除中的无机盐和/或有机溶剂，再经除杂、干燥，得到无定形纤维素颗粒。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种简洁、过程绿色，所制备的材料具有很好的成膜性、稳定性和良好的抑菌性能的基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法。
本发明目的的实现方式为，一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，制备的具体步骤如下：
1)称取5g-8g天然多糖粒子分散于100mL-600ml水中，得天然多糖粒子溶液；
所述天然多糖粒子或为无定型纤维素颗粒，或为微晶纤维素、微晶淀粉、纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶中的一种；
2)向步骤1)所得天然多糖粒子溶液中加入1.32g-8.94g氧化剂在室温下反应6h，或在37℃-40℃下避光反应6h-8h，将天然多糖粒子表面上的羟基选择性氧化得到氧化后的天然多糖粒子溶液；
所述氧化剂为高碘酸钠、高碘酸钾或高碘酸；
3)向步骤2)所得天然多糖粒子溶液中加入5g-6g具有抑菌活性的化合物乳酸链球菌素在室温反应6-8小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、所选用的原料为天然多糖粒子，天然多糖材料安全；
2、所得到抑菌保鲜涂膜剂具有较好的抑菌活性；
3、所得到的抑菌保鲜涂膜剂在水中干燥后易于成膜，具有良好的稳定性；
4、反应过程简单，所制备的抑菌保鲜涂膜剂对人体无危害，安全、无毒。
附图说明
图1为实施例7所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片，
图2为实施例8所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片，
图3为实施例9所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片，
图4为实施例11所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片。
具体实施方式
本发明是将天然多糖粒子分散于水中，得天然多糖粒子溶液。所述天然多糖粒子或为无定型纤维素颗粒，或为微晶纤维素、微晶淀粉、纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶中的一种。
所述无定型纤维素颗粒采用CN105218837公开的方法，是将棉短绒预先溶于7wt％/12wt％的NaOH/尿素，得到浓度为0.5wt％的纤维素溶液，然后将纤维素溶液在-12℃冰箱冷冻5min，取出，室温下通过机械搅拌溶解，得到透明粘稠的溶液，在机械搅拌的条件下滴加至纤维素溶液体积相同的无水乙醇中，然后通过减压蒸馏除掉乙醇，通过洗涤除去无机物所得到无定型纤维素水分散体颗粒。
所用微晶淀粉、微晶纤维素的尺寸在10-200微米，纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶的尺寸为纳米级。优选的，纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶尺寸为100nm。
本发明将5g微晶纤维素、微晶淀粉、纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶中的一种分散于100mL水中，加入1.32g-7.92g高碘酸钠在室温或在37℃下反应6h后，此时，高碘酸钠全部参与了淀粉的氧化反应，然后加具有抑菌活性的化合物5g-6g乳酸链球菌素，在室温反应6小时。
本发明将5g-8g无定型纤维素颗粒分散于200mL-600mL水中，加入2.64g-8.94g高碘酸钠在37℃-40℃下避光反应6h-8h，此时，高碘酸钠全部参与了淀粉的氧化反应，然后加5g-7g具有抑菌活性的化合物乳酸链球菌素，在室温反应6小时。
加乳酸链球菌素反应后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。
本发明制备的抑菌保鲜涂膜剂喷涂于乳制品表面易自然干燥成膜，且成膜后性能稳定，还由于天然多糖粒子的独特结构，可提升食品的香气和风味。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1、称取5g微晶淀粉分散于100mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入1.32g高碘酸钠在室温下反应6h，加5g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB 5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长8天货架期。
实施例2、称取5g微晶淀粉分散于100mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入2.64g高碘酸钠在37℃反应6h，加入2.64g高碘酸钠在37℃下反应6h后，然后将5g乳酸链球菌素缓慢滴加到上述体系中，在室温下反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB 5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长12天货架期。
实施例3、称取5g微晶纤维素分散于200mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入7.92g高碘酸钠在37℃反应6h，加6g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB 5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长15天货架期。
实施例4，同实施例1，不同的是，称取5g纤维素纳米纤维分散于100mL水中。
实施例5，同实施例1，不同的是，称取5g纤维素纳米晶分散于100mL水中。
实施例6，将棉短绒预先溶于7wt％/12wt％的NaOH/尿素，得到浓度为0.5wt％的纤维素溶液，然后将纤维素溶液在-12℃冰箱冷冻，5min，取出，室温下通过机械搅拌溶解，得到透明粘稠的溶液，在机械搅拌的条件下滴加至纤维素溶液体积相同的无水乙醇中，然后通过减压蒸馏除掉乙醇，通过洗涤除去无机物所得到无定型纤维素水分散体颗粒。
称取5g微晶纤维素分散于200mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入2.64g高碘酸钠在37℃避光反应6h，加5g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB 5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长10天货架期。
实施例7，同实施例6，不同的是，
称取5g微晶纤维素分散于200mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入5.28g高碘酸钠在40℃避光反应6h，加5g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长13天货架期。
本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片见图1。
实施例8，同实施例6，不同的是，
称取5g微晶纤维素分散于400mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入6.6g高碘酸钠在37℃避光反应8h，加7g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长15天货架期。
本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片见图2。
实施例9，同实施例6，不同的是，
称取6g微晶纤维素分散于400mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入7.62g高碘酸钠在37℃避光反应6h，加7g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长14天货架期。
本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片见图3。
实施例10，同实施例6，不同的是，
称取8g微晶纤维素分散于600mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入8.94g高碘酸钠在37℃避光反应8h，加7g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长15天货架期。
实施例11，同实施例6，不同的是，
称取8g微晶纤维素分散于600mL水中，向天然多糖粒子溶液中加入8.94g高碘酸钠在40℃避光反应8h，加8g乳酸链球菌素在室温反应6小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。将抑菌保鲜涂膜剂直接均匀喷涂于肉制品表面，干燥成膜。本实施例产品对生鲜肉制品的抑菌活性评价参照国标(GB4789.2-2010,GB5009.44-2003)，可明显提高贮藏天数，相对未浸涂抑菌剂的肉制品可延长18天货架期。
本实施例所得的纤维素胶体粒子抑菌剂的光学纤维照片见图4。

Claims (6)

1.一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：制备的具体步骤如下：
1)称取5g-8g天然多糖粒子分散于100mL-600ml水中，得天然多糖粒子溶液；
所述天然多糖粒子或为无定型纤维素颗粒，或为微晶纤维素、微晶淀粉、纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶中的一种；
2)向步骤1)所得天然多糖粒子溶液中加入1.32g-8.94g氧化剂在室温下反应6h，或在37℃-40℃下避光反应6h-8h，将天然多糖粒子表面上的羟基选择性氧化得到氧化后的天然多糖粒子溶液；
所述氧化剂为高碘酸钠、高碘酸钾或高碘酸；
3)向步骤2)所得天然多糖粒子溶液中加入5g-6g具有抑菌活性的化合物乳酸链球菌素在室温反应6-8小时，然后通过截留量为3000的透析袋透析除掉反应体系中的盐，得抑菌保鲜涂膜剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：将5g微晶纤维素、微晶淀粉、纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶中的一种分散于100mL水中，加入1.32g-7.92g高碘酸钠在室温或在37℃下反应6h后，然后加具有抑菌活性的化合物5g-6g乳酸链球菌素，在室温反应6小时。
3.根据权利要求1所述的一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：将5g-8g无定型纤维素颗粒分散于200mL-600mL水中，加入2.64g-8.94g高碘酸钠在37℃-40℃下避光反应6h-8h，此时，高碘酸钠全部参与了淀粉的氧化反应，然后加5g-7g具有抑菌活性的化合物乳酸链球菌素，在室温反应6小时。
4.根据权利要求1所述的一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中的无定型纤维素颗粒是将棉短绒预先溶于7wt％/12wt％的NaOH/尿素，得到浓度为0.5wt％的纤维素溶液，然后将纤维素溶液在-12℃冰箱冷冻5min，取出，室温下通过机械搅拌溶解，得到透明粘稠的溶液，在机械搅拌的条件下滴加至纤维素溶液体积相同的无水乙醇中，然后通过减压蒸馏除掉乙醇，通过洗涤除去无机物所得的无定型纤维素水分散体颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中所用微晶淀粉、微晶纤维素的尺寸在10-200微米，纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶的尺寸为纳米级。
6.根据权利要求1或3所述的一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法，其特征在于：纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶尺寸为100nm。
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