(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010325689.0
(22)申请日 2020.04.23
(71)申请人 汕头大学
地址 515063 广东省汕头市大学路汕头大
学
(72)发明人 刘杨 章斌 王欢欢 滕博
张杰良 钟名其 伦镜盛
(74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
代理人 朱继超
(51)Int.Cl.
C08J 7/04(2020.01)
C08J 5/18(2006.01)
C08J 3/24(2006.01)
C08L 5/12(2006.01)
C08L 5/04(2006.01)C08L 91/00(2006.01)C08K 3/16(2006.01)B65D 81/24(2006.01)C08B 37/12(2006.01)
(54)发明名称一种复合海藻多糖基双层包装薄膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种复合海藻多糖基双层包装薄膜及其制备方法和应用，制备流程主要包括：先将琼胶、海藻酸钠、甘油溶解于水后成膜溶液，一部分成膜溶液与精油、吐温80制得成膜乳液，一部分成膜溶液与氯化钙溶液制得交联溶液；然后将成膜乳液低温干燥制得内层薄膜，再将交联溶液平铺于已干燥好的内层薄膜表面，再次低温干燥即得双层抗菌薄膜。本发明制备方法简单、成本低、原料易得；所制备的海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合抗菌薄膜主要通过非共价键物理交联而成，膜基质具有明显的多孔结构，致密连续的外层膜可有效减缓精油的挥发释放，从而 更好地提高抗菌膜的防腐保鲜效果。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 111440344 A 2020.07.24
C N 111440344
A
1.一种复合海藻多糖基双层包装薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在65～80℃的水浴条件下，将海藻酸钠、琼胶、甘油溶解于水后制得成膜溶液；步骤二、取部分冷却至35～40℃的成膜溶液记作A溶液，与无水乙醇、精油、乳化剂混合，均质，制得成膜乳液；取部分成膜溶液记作B溶液，与无机盐溶液混合交联，制得交联溶液；
步骤三、将成膜乳液浇铸于聚丙烯平板或聚四氟乙烯板上，于30～35℃的条件下干燥制得内层膜；
步骤四、将交联溶液脱气消泡处理后平铺在内层膜的表面，于30～35℃的条件下干燥即得所述复合海藻多糖基双层包装薄膜；
所述乳化剂为吐温80、吐温20和吐温60中的至少一种；所述无机盐溶液包括钙离子、锌离子、钡离子和铝离子中的至少一种；所述精油为生姜精油、柠檬精油、薄荷精油和薰衣草精油中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述琼胶通过以下步骤制得：将龙须菜干制后打成粉末，过60～100目筛，按照1g:(8～14)mL的比例加入无水乙醇浸泡28～36h，然后去乙醇后自然风干，采用热水回流法进行提取，将热水回流提取所得的提取液的温度在280～360min内降至-5～-10℃，并保持12～20h。然后室温下复溶，离心，取下层胶状物并在300～400min内降至-5～-10℃，并保持12～24h，然后真空冷冻干燥，制得所述琼胶。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，采用热水回流法进行提取，其提取次数为2次，其提取条件为：料液比为1:(60～80)，回流温度为100～120℃，提取时间为120～150min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述成膜溶液的质量浓度为1.7～2.0％；所述海藻酸钠与所述琼胶的质量比为(1.5～2.5):(7.5～8.5)；所述甘油的用量为所述海藻酸钠与所述琼胶总重量的25wt％～30wt％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述无水乙醇与所述A溶液的质量比为(30～33)：100，所述精油与所述A溶液的比例为(2～3)mL：100g，所述乳化剂与所述精油的比例为(1.8～2.5)g：10mL；均质的条件为10000～14000rpm和1～3min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，无机盐溶液的质量浓度为8～10％，其用量为B溶液重量的22wt％～28wt％，交联时间为3～5min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，聚丙烯平板或聚四氟乙烯平板上的成膜乳液的密度为0.25g/cm 2～0.3g/cm 2；步骤四中，消泡处理采用超声消泡处理，处理时间为8～10min；将适量交联溶液脱气消泡处理后平铺在内层膜的表面，使得成膜乳液和交联溶液在聚丙烯平板或聚四氟乙烯平板上的密度为0.3g/cm 2～0.34g/cm 2；干燥时间为5～7h。
8.根据权利要求1至7任一项所述的制备方法所制得的一种复合海藻多糖基双层包装薄膜。
9.权利要求8所述的一种复合海藻多糖基双层包装薄膜在食品保鲜贮藏中的应用，其特征在于，在应用前，
将所述的一种复合海藻多糖基双层包装薄膜置于温度为20～25℃，相对湿度为45～55％的条件下，静置48～60h。
权 利 要 求 书1/1页CN 111440344 A
一种复合海藻多糖基双层包装薄膜及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明属于食品包装与保鲜技术领域，具体涉及一种复合海藻多糖基双层包装薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
[0002]目前全球塑料消费量超过2亿吨，年增长率约为5％，是原油应用量最大的领域之一；这些石化基塑料具有良好的机械性能、阻隔性能、热密封性等特性，常用作包装材料，如聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等。但由于石化基塑料包装材料不完全可回收、几乎或完全不能生物降解，从而带来严重的环境和生态问题。因此，各国消费者和市场对安全、可生物降解、环境友好的绿材料用于包装的需求越来越大，也是包装材料领域发展的必然趋势。
[0003]海藻多糖来源广、成本低、安全无毒，具有良好的生物可降解和生物相容性，可作为生物基包装薄膜材料开发与制备的良好原料来源；且已越来越多地替代合成高分子聚合物用于以植物精油为抗菌成分的活性包装薄膜的开发并用于食品防腐保鲜领域。[0004]为降低精油在薄膜中的释放/挥发速率，目前多采用不同多糖原料的共混进行薄膜制备；但这种方式所制薄膜仍存在阻隔性能加以改善的空间，以及其它如和机械性能等待改善的地方。
发明内容
[0005]本发明的目的是为了解决上述的技术问题，具体采用以下技术方案：
[0006]一种复合海藻多糖基双层包装薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、在65～80℃的水浴条件下，将海藻酸钠、琼胶、甘油溶解于水后制得成膜溶液；
[0008]步骤二、取部分冷却至35～40℃的成膜溶液记作A溶液，与无水乙醇、精油、乳化剂混合，均质，制得成膜乳液；取部分成膜溶液记作B溶液，与无机盐溶液混合交联，制得交联溶液；
[0009]步骤三、将成膜乳液浇铸于聚丙烯平板或聚四氟乙烯板上，于30～35℃的条件下干燥制得内层膜；
[0010]步骤四、将交联溶液脱气消泡处理后平铺在内层膜的表面，于30～35℃的条件下干燥即得所述复合海藻多糖基双层包装薄膜；
[0011]所述乳化剂为吐温80、吐温20和吐温60中的至少一种；所述无机盐溶液包括钙离子、锌离子、钡离子和铝离子中的至少一种；所述精油为生姜精油、柠檬精油、薄荷精油和薰衣草精油中的至少一种。优选乳化剂为吐温80，其溶血作用相比最弱，乳化性相比更强；优选精油为生姜精油，使用生姜精油所制得的本发明的双层包装薄膜抑菌效果最好。[0012]在一些优选的实施情况中，所述琼胶通过以下步骤制得：将龙须菜干制后打成粉末，过60～100目筛，按照1g:(8～14)mL的比例加入无水乙醇浸泡28～36h，然后去乙醇后自
然风干，采用热水回流法进行提取，将热水回流提取所得的提取液的温度在280～360min内降至-5～-10℃，并保持12～20h。然后室温下复溶，离心，取下层胶状物并在300～400min内降至-5～-10℃，并保持12～24h，然后真空冷冻干燥，制得所述琼胶。本发明自制的琼胶中含有一定量的琼脂果胶，一方面，可使薄膜更好地成型并能顺利从聚丙烯板或聚四氟乙烯平板上将干制的薄膜剥落；另一方面，琼脂果胶的存在更好地与Ca2+等离子进行交联，从而增强薄膜的力学性能。
[0013]在一些优选的实施情况中，在上述琼胶的制备过程中，采用热水回流法进行2次提取，其提取条件为：料液比为1:(60～80)，回流温度为100～120℃，提取时间为120～150min。
[0014]在一些优选的实施情况中，步骤一中，所述成膜溶液的质量浓度为1.7～2.0％；所述海藻酸钠与所述琼胶的质量比为(1.5～2.5):(7.5～8.5)；所述甘油的用量为所述海藻酸钠与所述琼胶总重量的25wt％～30wt％。
[0015]在一些优选的实施情况中，步骤二中，所述无水乙醇与所述A溶液的质量比为(30～33)：100，所述精油与所述A溶液的比例为(2～3)mL：100g，所述乳化剂与所述精油的比例为(1.8～2.5)g：10mL；均质的条件为10000～14000rpm和1～3min。
[0016]在一些优选的实施情况中，步骤二中，无机盐溶液的质量浓度为8～10％，其用量为B溶液重量的22wt％～28wt％，交联时间为3～5min。
[0017]在一些优选的实施情况中，步骤三中，聚丙烯平板或聚四氟乙烯平板上的成膜乳液的密度为0.25g/cm2～0.3g/cm2；步骤四中，消泡处理采用超声消泡处理，处理时间为8～10min；将适量交联溶液脱气消泡处理后平铺在内层膜的表面，使得成膜乳液和交联溶液在聚丙烯平板或聚四氟乙烯平板上的密度为0.3g/cm2～0.34g/cm2；干燥时间为5～7h。此处的密度，指的是制备本发明的双层抗菌膜所用的所有溶液的重量(g)，与聚丙烯平板或聚四氟乙烯平板的面积(cm2)的比值
[0018]按照上述制备方法所制得的一种复合海藻多糖基双层包装薄膜至少可以应用在食品保鲜贮藏中，在应用前，将所述的一种复合海藻多糖基双层包装薄膜置于温度为20～25℃，相对湿度为45～55％的条
件下，静置48～60h。
[0019]上述制备所得的双层包装薄膜(海藻酸钠-琼胶-精油复合双层抗菌薄膜)具有粘合紧密的双层结构，且外层膜致密连续。致密连续的外层膜可成为精油向外侧扩散释放的屏障，有效降低精油挥发速率，实现精油的单侧释放，从而延长薄膜的抗菌时间和提高薄膜的抗菌性能；相比主流多糖基双层膜的抗菌作用有较大提高。
[0020]本发明的有益效果为：
[0021](1)本发明将精油的抗菌功效与海藻酸钠、琼胶良好的成膜特性相结合，通过物理交联制备一种力学性能和抑菌作用优良、结构稳定的双层抗菌包装膜，具有连续致密的外层膜屏障，内外层膜粘合紧密，无相分离，有良好的生物相容性；对新鲜或半干肉类制品有较好的贮藏期延长效果，可以应用于中等水分食品的贮藏保鲜领域，以解决现有技术存在的问题；
[0022](2)本发明采用的精油、海藻酸钠、琼胶便宜易得；避免了高成本原料的使用，成本低。且仅用这3种主要原料，通过简单的物理交联即可制备具有良好抑菌效果和包装性能的薄膜，具有较好的经济合理性；
[0023](3)本发明的双层薄膜内外层结构明显，且内外层粘合紧密，无明显的相分离，外层膜连续致密，
可有效形成精油向外扩散释放的屏障，实现精油的单侧释放，降低精油挥发速率，从而延长薄膜的抗菌时间和提高薄膜的抗菌性能；
[0024](4)本发明的双层薄膜具有较好的密封性能，不需热处理即可形成良好的密封包装袋，相比需热密封的高分子聚合物材料有利于节能降耗；
[0025](5)本发明采用物理交联制备复合抗菌包装膜，制备步骤简洁，在一定溶液条件下通过物理混合制得，避免了有毒交联剂的使用，制备过程安全、易操作。
附图说明
[0026]图1是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜制备工艺流程图；
[0027]图2是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜外观图；
[0028]图3是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜形成密封包装小袋的外观图a 和包装鲜肉的外观图b；
[0029]图4是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜的扫描电镜图；
[0030]图5是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜的X射线衍射图；
[0031]图6是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜的傅里叶红外分析图；[0032]图7是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜的热重分析谱图；
[0033]图8是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜对金黄葡萄球菌的生长抑制结果图；
[0034]图9是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜对枯草芽孢杆菌的生长抑制结果图；
[0035]图10是海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜对大肠杆菌的生长抑制结果图。
具体实施方式
[0036]以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]实施例1：海藻酸钠-琼胶-生姜精油复合双层抗菌薄膜的制备
[0038]工艺流程图如图1所示，主要包括以下步骤：
[0039](1)制取琼胶：挑选新鲜、无杂质的龙须菜干制后打粉并过80目网筛，取粉并按1: 10(w/v)加无水
乙醇过夜浸泡，去乙醇并自然风干后，采用热水回流法(料液比1:60、水温100℃、提取时间120min，重复提取2次)提取；提取液于-50℃速冻12h后室温下复溶，离心(4000rpm，15min)取下层胶状物；将胶状物于-50℃速冻24h后真空冷冻干燥，即得琼胶；[0040](2)制备复合海藻多糖成膜溶液：按海藻酸钠：琼胶＝2:8(m/m)称取一定质量的原料并加蒸馏水，于65℃磁力搅拌水浴至充分溶解后，加入甘油(海藻酸钠+琼胶总重量的25％wt)；继续磁力搅拌水浴30min，得1.8％(w/v)的复合多糖成膜溶液。
[0041](3)制备成膜乳液：取一定量的复合多糖成膜溶液记作A溶液，冷却至35～40℃后，加入无水乙醇(30～33％,w/w A溶液)、生姜精油(2～3％,v/w A溶液)和吐温80(0.2％,w/v
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