一种抑菌涂层组合物及其制备方法、应用与流程

本技术涉及抑菌涂层组合物的，具体涉及一种抑菌涂层组合物及其制备方法、应用。

背景技术：

1、新鲜的食品中不仅含有蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等更多的营养物质，是人体所需营养成分的重要来源，而且还具有天然的质地和味道，因此备受消费者喜爱。

2、然而，在食品的运输或储藏过程中，食品中的营养物质易被腐败微生物利用，导致食品发生腐败变质，出现异味、变色、口感差等现象，不仅严重影响其营养特性，而且腐败变质后，对人体健康极其不利，因此，为了缓解食品的腐败变质问题，许多保鲜技术应运而生。

3、常见的保鲜技术大致可分为物理保鲜技术和化学保鲜技术，物理保鲜技术包括低温冷藏、紫外线辐照、真空包装等，但是很多食品不适合物理保鲜技术，而且要获得较久的保鲜期，采用物理保鲜技术可能需要消耗更多的能量，成本较大；化学保鲜技术通过添加抗菌剂来达到抑菌或杀菌的目的，常用的方法主要有两种，一是在食品中添加抑菌剂，这种方法见效快，但是可能会破坏食品的营养结构和风味，而且有些抑菌剂对人体有害，不能长期或大量食用；二是在包装内表面涂覆抑菌剂，这种方法不仅可以有效阻隔细胞内外物质的交换，降低水分代谢，从而阻碍细菌或霉菌在内表面上繁殖，起到抑菌作用，而且抑菌剂与食品的接触较少，减少抑菌剂对人体的危害。但是如果直接将抑菌剂涂覆于食品包装内表面，食品在运输或贮藏过程中，抑菌剂易发生分解、析出等现象，大大降低抑菌效果，缩短食品的保鲜期。

技术实现思路

1、为了提升食品的保鲜期，减少抑菌剂对人体的危害，本技术提供一种抑菌涂层组合物及其制备方法、应用。

2、一种抑菌涂层组合物的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：将壳聚糖溶解于异丙醇中，加入naoh溶液，调节ph值为10-12，然后缓慢加入氯乙酸，在60℃条件下反应3-6h，调节ph值为7，抽滤、洗涤、烘干，获得改性壳聚糖；

4、s2：将抑菌精油、食品用乳化剂、海藻酸钠和天然植物油，混合均匀，获得混合液a；将改性壳聚糖溶解于浓度为2%的柠檬酸水溶液中，混合均匀，获得混合液b；边搅拌边将混合液a缓慢加入到混合液b中，加入完毕后继续搅拌10-30min，获得混合液c；

5、s3：将混合液c和浓度为30%的锌盐溶液混合均匀，调节ph值为3-4，加热至40-60℃，反应4-8h，将产物进行抽滤，并用去离子水多次洗涤，置于55℃烘箱中烘干，粉碎后溶解于浓度为50%的乙醇-水溶液中，即得。

6、采用上述技术方案，首先，将壳聚糖进行改性，经过改性后，第一方面，形成的涂层具有很好的水溶性和气体选择性，能有效降低食品的氧化作用，从而保持食品的新鲜度，延长保鲜期。制成涂层后，能有效减少食品中水分的散失，减慢食品霉变速度，能较好地保存食品的营养成分，并很好地抑制细菌等微生物对食品的侵染；第二方面，改性后的壳聚糖具有良好的抑菌作用，其抑菌机理可能是改性后的壳聚糖比表面积较大，可以与细菌或真菌充分接触，吸附在细菌或真菌表面，破坏细胞壁的完整性，提高细胞膜的通透性，造成渗透不平衡，细胞内容物渗出，从而降低细菌或真菌细胞的生物活性，或阻断细菌体内dna的转录，从而抑制细菌的繁殖；第三方面，改性后的壳聚糖，能更有效地络合金属离子，形成配合物，当与有抑菌杀菌作用的金属离子络合后，能够提高其抑菌性，当与细菌或真菌生长所需的金属络合后，可以抑制细菌或真菌生长所必需的营养素的摄取，引起细胞壁缺失或破裂，细胞膜通透性增加，细胞壁结构发生不可逆的损伤，最终造成细胞死亡，从而达到抑菌杀菌的效果。

7、其次，将抑菌精油包埋于改性壳聚糖内，抑菌精油经过包埋后，一方面，可以有效降低抑菌精油的挥发速度，不仅可以减轻抑菌精油的气味对食品本身的风味的影响，而且可以提高抑菌精油的抑菌时间，延长保鲜期；另一方面，抑菌精油经改性壳聚糖包埋后，不仅稳定性增加，提高了抑菌精油的利用率，而且，提高了抑菌精油在水中的分散性和稳定性，增强了抑菌精油与细菌或真菌之间的相互作用，有助于抑菌精油的活性成分进入细菌或真菌细胞内部，进而提高抑菌精油的抑菌效果。

8、最后，将包埋有抑菌精油的改性壳聚糖与锌离子络合形成配合物，一方面，配合物的形成，提高了锌离子的稳定性，降低锌离子的释放速度，使锌离子在发挥抑菌作用时得以持续释放，既可以提高抑菌涂层组合物的抑菌效果，又可以降低食品中锌离子浓度，不会对人体造成毒害作用；另一方面，配合物的形成，可以更进一步提高包埋系统的稳定性，减少外界环境对抑菌精油的影响，从而提高抑菌精油的抑菌效果。

9、优选的，步骤s2中，所述抑菌精油为百里香精油、牛至精油、迷迭香精油和肉桂精油中的一种或多种。

10、在上述技术方案中，抑菌精油中含有可以有效抑制细菌或真菌生长的醛类、酚类或含氧萜类物质，这些物质的活性成分可以破坏细胞膜通透性，导致胞内蛋白质或遗传物质无法正常合成，有效阻碍细菌或真菌菌体形成，从而发挥抑菌作用。而且，上述抑菌精油均为天然精油，是极具潜力的绿色抗菌剂，应用于涂层中，不会对食品造成污染，因而不会危害人体健康。

11、优选的，步骤s2中，所述食品用乳化剂为卵磷脂、乳清蛋白、食用明胶和果胶中的一种或多种。

12、在上述技术方案中，食品用乳化剂可以与改性壳聚糖通过氢键或静电作用，使其与改性壳聚糖具有良好的混溶性，提高了抑菌精油与改性壳聚糖包埋系统的稳定性，减少沉降、絮凝等现象发生。

13、优选的，步骤s3中，所述锌盐为硫酸锌、氯化锌、二水合醋酸锌和七水硫酸锌中的一种或多种。

14、在上述技术方案中，锌是生物体必需的微量元素之一，也是酶类必需的金属元素，少量的锌对人体是有益的。而且，锌离子具有良好的抑菌效果，可能是因为锌离子可以穿透细菌或真菌细胞壁，使蛋白质或其他内容物渗出，同时，锌离子可以增强改性壳聚糖分子与菌体细胞壁的相互作用，有效减少营养物质的进出，致使细菌或真菌等微生物死亡。

15、优选的，步骤s1中，壳聚糖与氯乙酸的质量比为1:(0.5-4)。

16、在上述技术方案中，壳聚糖与氯乙酸的质量比要控制在一定范围内，若氯乙酸加入量过少，壳聚糖中被改性的基团数量减少，改性壳聚糖的水溶性降低，与金属离子的络合作用减弱，因而抑菌涂层组合物的抑菌效果降低；若氯乙酸加入量过多，壳聚糖中氨基含量降低，氨基对抑菌作用有重大的影响，因而也会影响改性壳聚糖的抑菌作用。

17、优选的，步骤s2中，抑菌精油与改性壳聚糖的质量比为1:(3-10)。

18、在上述技术方案中，抑菌精油与改性壳聚糖的质量比要控制在一定范围内，若抑菌精油加入量过少，会使抑菌效果降低；若抑菌精油加入量过多，可能部分抑菌精油无法被完全包埋，挥发速度快，挥发的抑菌精油不仅会对食品的风味造成影响，而且也基本不会延长食品保鲜期。

19、优选的，步骤s3中，混合液c与浓度为30%的锌盐的质量比为10:(1-4)。

20、采用上述技术方案，锌离子的引入会使抑菌效果增强，可能是因为锌配合物的形成，不仅增加了抑菌精油的稳定性，而且还降低了锌离子的释放速度，使锌离子在发挥作用时得以持续释放，提高了抑菌涂层组合物的抑菌效果。但是，当锌离子含量过高时，部分锌离子可能没有发生配位反应，无法起到缓慢释放的作用，对延长保鲜期的作用不大，而且过量的锌离子对人体健康不利，应限制食品中锌离子的浓度，减少过量锌离子对人体的危害。

21、本技术的上述技术方案至少包括以下有益效果：

22、1、本技术将具有抑菌效果的壳聚糖进行改性处理，不仅提高了其成膜性及其在水介质中的分散性和溶解性，而且还增加了与金属离子的络合能力，因而提高了抑菌效果；

23、2、本技术中的抑菌精油具有良好的抑菌效果，是天然抑菌剂，但是抑菌精油易挥发，具有浓郁的草本气味，本技术采用具有抑菌效果的改性壳聚糖包埋抑菌精油，可以降低抑菌精油的挥发速度，在提高抑菌效果和抑菌时间，延长保鲜期的同时，降低其气味对食品风味的影响；

24、3、本技术中将改性壳聚糖与锌离子络合，形成配合物，不仅增加了抑菌精油的稳定性，而且还降低了锌离子的释放速度，使锌离子在发挥作用时得以持续释放，提高了抑菌涂层组合物的抑菌效果，同时限制了食品中锌离子的浓度，减少过量锌离子对人体的危害。