[发明专利]一种交联明胶抗菌膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌膜材料的制备方法，具体涉及一种交联明胶抗菌膜材料的制备方法。

背景技术

保护环境，节约资源已成为世界各国实现可持续发展的基本战略。曾经为人类带来极大方便的塑料制品造成的环境污染以及对能源的消耗越来越受到广泛关注。由于我国人口基数巨大，经济高速增长，非降解塑料的生产和消费量呈爆炸式增长，已造成严重的环境污染和大量的能源消耗。生物大分子如蛋白、多糖和油脂等具有良好的成膜性、生物相容性和生物可降解性，是石油副产物制成的聚乙烯薄膜的良好替代品。以蛋白质、多糖或油脂等生物大分子以单组分或是复合物为基质的膜材料可以有效地阻隔食物中的水分、气体以及芳香物质的散失。具有如此多优点的生物可降解材料可以用来部分替代塑料制品的使用。作为可食性膜材料之一的蛋白质又由于营养性和良好的成膜性而备受重视。

食品储藏过程中的安全问题一直是食品行业关注的热点问题。滋生在食品表面的微生物是导致其腐败变质的重要因素，传统喷涂方式的局限性在于抗菌剂快速向食品主体扩散，如山梨酸钾在中等水分食品中扩散速率高达10^-10 m²/s数量级。通过构建环境友好的蛋白-抗菌剂膜材料，利用膜材料对外源微生物的阻隔性以及抗菌剂的控制性释放，抑制食品表面微生物的生长，为解决食品安全问题提供了新思路。膜材料的抗菌活性取决于迁移至食品表面的抗菌剂浓度，该浓度可以通过科学地调控抗菌剂在膜材料中的扩散行为来实现。国外学者对抗菌膜的研究局限于对膜的抗菌性研究和抗菌剂释放动力学的表征，而关于抗菌剂扩散行为的调控及相关机制的研究则很少涉及。

本研究旨在构建蛋白-溶菌酶/乳酸链球菌素复合抗菌膜材料，从材料学的视角出发，通过调控膜材料的微结构和润湿性，改善膜材料机械性能和水汽阻隔性能的同时也控制抗菌剂释放通道的形成和舒张度，科学地设计和调控抗菌剂的释放速率。该研究的科学意义在于通过设计膜材料的微结构和润湿性控制抗菌剂释放速率，有助于解决食品储藏过程中的安全问题，开拓了抗菌膜材料研究的新视角；抗菌剂缓释机理研究为抗菌膜材料控制释放理论研究奠定基础；环境友好膜材料的构建有助于解决生物不可降解塑料制品使用带来的“白色污染”问题。

发明内容

本发明的目的在于针对食品储存过程中存在的微生物滋生腐败问题，提供一种交联明胶抗菌膜材料的制备方法。在明胶蛋白基质中添加溶菌酶/乳酸链球菌素等具有抗菌效果的生物活性物质，并且利用交联剂-原花青素和京尼平来改善明胶膜材料的微结构的孔隙度和捕获度，调控抗菌剂在膜材料中的分布和形态，科学控制抗菌剂的扩散速率，从而达到抗菌剂的控释作用。所制备的明胶-溶菌酶/乳酸链球菌素抗菌膜材料对微生物有较强抑制生长的作用，抗菌剂的缓慢释放可以延长食品货架期。

本发明一种交联明胶抗菌膜材料的制备方法包含以下步骤：

（1）在明胶水溶液中加入甘油；

（2）在步骤（1）得到的溶液中加入抗菌剂，搅拌溶解；

（3）再加入交联剂，在45～55℃磁力搅拌反应20～40min；

（4）将步骤（3）得到的物料真空脱气后成膜；

所述抗菌剂为乳酸链球菌素或溶菌酶。

所述的交联剂优选为京尼平或原花青素。

所述京尼平和原花青素的用量均优选为明胶重量的0.25%～4.0%。

所述乳酸链球菌素的加入量优选为每100mL步骤（1）所得溶液加入40～100mg乳酸链球菌素。

所述溶菌酶的加入量优选为每100mL步骤（1）所得溶液加入40～100mg溶菌酶。

所述明胶水溶液的浓度优选为5%w/v。

另外本发明的一种优选方式是：步骤一还包括加入所述甘油前将明胶水溶液在50℃充分水化，调节明胶水溶液pH值为5.5～7.0的步骤。

所述甘油的加入量优选为明胶质量的40%。

抗菌试验所选用的微生物包括大肠杆菌E.coli，金黄色葡萄球菌，单增李斯特菌，肠炎沙门氏杆菌四种食品中常见的细菌。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

一．选用明胶制备膜材料，可以提高农副产品的附加值。明胶是一种动物性蛋白，由皮肤、韧带、肌腱中的胶原经热变性或物理化学降解而得，因其低廉的价格和广泛的来源，同时具有良好的成膜性，作为可食性膜材料被广泛应用；