一种缓释抑菌包装膜的制备方法及其用途

本发明属于食品包装领域，具体涉及一种缓释抑菌包装膜的制备方法及其用途。

背景技术：

1、我国的肉类饮食以猪肉、鸡肉等为主要肉类蛋白来源。随着消费升级，人们对优质肉类蛋白的需求出现迭代。富含肌氨酸，低胆固醇，更健康的牛肉契合人们的健康膳食需求，而牛排因其制作方便、口感极佳深受人们喜爱。牛排在复杂的运输环境下常因保存不当而受到细菌污染导致腐败变质；常见的牛排致腐菌有芽孢杆菌、肉毒梭菌、李斯特氏菌、大肠埃希氏菌o157：h7等。牛排的包装方式大多以真空包装为主，虽然这种包装方式利用隔绝空气的方法抑制细菌的生长繁殖，但常因包装漏气、重复冷冻解冻等导致腐败，甚至引起食品健康问题。

2、此外，为了避免食品的腐败变质，通常会在食品中添加防腐剂。常见的食品防腐剂分为化学防腐剂和天然防腐剂。目前，化学防腐剂存在致畸、诱癌及致癌等潜在危险，从而受到越来越多消费者的排斥。因此，研究天然安全的防腐剂是目前重点要解决的问题。细菌素是由细菌核糖体合成的一类杀菌蛋白或多肽，是由微生物合成的具有广谱或窄谱抗菌活性的低分子量抗菌肽。由于细菌素多从发酵食品中分离的菌株中获得，因此常被认为具有作为天然食品防腐剂的潜力。细菌素也被认为是抗生素的潜在代替品，因为他们具有良好的抗菌能力，并且与抗生素相比，具有容易被消化酶降解而不破坏正常肠道生态系统的优点。

3、乳酸链球菌素(nisin)是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500da。由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业。食用后在人体的生理ph条件和α-胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不会改变人体肠道内正常菌群以及产生如其它抗菌素所出现的抗性问题，更不会与其它抗菌素出现交叉抗性，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。但是，当nisin应用于食品时，其抑菌活性会受到外界条件的影响，如温度、ph、食品成分等，nisin导致其抗菌效果不稳定。

4、因此，如何改善食品防腐剂滥用现象以及细菌素稳定性差等问题是至关重要的。

技术实现思路

1、为鉴于以上问题，本发明目的在于改善食品防腐剂滥用现象以及细菌素稳定性差等问题，提出利用同轴静电纺丝技术制备了具有核壳结构的电纺纳米纤维，利用天然纺丝材料明胶与玉米醇溶蛋白复配作为纺丝液，β-环糊精包裹乳酸链球菌素作为核壳溶液，通过以β-环糊精作为壁材对乳酸链球菌素封装来实现缓释长效抑菌的目的，制备得到了具有良好抑菌效果且稳定的缓释抑菌包装膜。

2、为了实现以上技术目的，本发明采取如下方案；

3、一种缓释抑菌包装膜的制备方法，具体步骤如下：

4、步骤一：核壳层溶液的制备；

5、(1)将乳酸链球菌素(nisin)溶解于的盐酸溶液中，得到混合溶液；经室温下搅拌、静置、离心后收集上清液，然后再调整溶液的，获得nisin溶液；

6、(2)取β-环糊精加入蒸馏水中，经加热搅拌溶解后，得到β-环糊精溶液；

7、(3)将步骤(1)制备的nisin溶液与步骤(2)制备的β-环糊精溶液混合，然后所得混合溶液于恒温水浴条件下搅拌反应后，得到核壳溶液。

8、步骤二：纺丝溶液的制备；

9、将明胶和玉米醇溶蛋白溶于乙酸中，于室温下搅拌溶解，得到纺丝溶液。

10、步骤三：利用静电纺丝技术制备缓释抑菌包装膜；

11、将步骤一制备的核壳溶液加入步骤二的纺丝溶液中，搅拌至无气泡，得到混合液；并以混合液为最终溶液，采用静电纺丝技术进行纺丝；首先将上述纺丝液注入注射器中，其次设定相应的参数进行纺丝，以锡箔纸为接收基材并通过转鼓收集，最终得到缓释抑菌包装膜。

12、优选的，步骤一的(1)中所述乳酸链球菌素与盐酸溶液的用量关系为1-2g：100ml，其中盐酸溶液的浓度为0.01m。

13、优选的，步骤一的(1)中所述室温下搅拌的速率为500r/min，时间为30-40min；静置时间为30-40min；所述离心的条件为：1000rpm离心5-10min；所述调节ph具体是使用0.2mol/l盐酸调节ph值至6。

14、优选的，步骤一的(2)中所述β-环糊精与蒸馏水的用量关系为1-2g：100ml；所述加热搅拌的温度为60℃，搅拌的速率为500r/min，时间为2-4h。

15、优选的，步骤一的(3)中所述nisin溶液与β-环糊精溶液的体积比为1：6；所述恒温水浴的温度为55-65℃，搅拌反应的时间为4-6h。

16、优选的，步骤二中，所述明胶与玉米醇溶蛋白的质量比为1:1-3，乙酸的体积浓度为80％；所述搅拌的速率为200r/min，搅拌时间为30min；纺丝溶液中蛋白的质量浓度为25％-35％。

17、优选的，步骤三中所述混合液中核层溶液的体积浓度为10％；所述搅拌的速率为200r/min，时间为20-30min；静电纺丝技术的条件参数为:高压电源施加的电压为6kv，接收距离为15～20cm，溶液推进速率为1ml/h，纺丝温度为30～35℃，相对湿度为40％～50％。

18、将缓释抑菌包装膜用于食品包装以及抑菌的用途，具体用于延长牛排保质期的用途，步骤如下：

19、将缓释抑菌包装膜剪裁成合适大小并包裹在新鲜牛排表面，然后放置真空包装内部存放；随着牛排贮藏时间的增加，乳酸链球菌素逐渐释放，能够起到长效抑菌的效果，在实际应用过程中，缓释抑菌包装膜的使用能够有效抑菌，延长牛排的保质期。

20、相比于传统抑菌包装膜，本发明设计的缓释抑菌包装膜具有稳定性高、抑菌效果显著、持续抑菌等特点，实现了对牛排保质期的延长，应用前景广泛。

21、有益效果：

22、(1)本发明使用的乳酸链球菌素是一种由乳酸链球菌产生的多肽物质，可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，具有较强的抑菌性能；而且食用后不会改变人体肠道内正常菌群以及产生如其它抗菌素所出现的抗性问题，更不会与其它抗菌素出现交叉抗性，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。

23、(2)本发明针对乳酸链球菌素的不稳定性，利用β-环糊精将乳酸链球菌素进行封装；β-环糊精是一种具有疏水内腔的环状低聚糖，由于其良好的生物安全性和低成本，并且在液相和固相下都具有稳定的疏水性，因此被优选于作为壁层材料。通过β-环糊精对乳酸链球菌素进行封装，制备主客体分子结构可以保护包封的乳酸链球菌素免受极端条件，包括高温、光、湿气和氧气的影响，从而提高活性分子的稳定性、生物利用度和价效期。因此，β-环糊精的封装，由于其独特的空圆筒立体环状结构和疏水内腔，可有效增强细菌素的稳定性和释放的可控性，实现长效抑菌，对活性抗菌保鲜领域具有重要的研究意义。

24、(3)本发明利用天然物质明胶与玉米醇溶蛋白复配作为成膜材料，玉米醇溶蛋白均匀的分布在明胶网络中，通过特定比例控制，提高明胶的耐水性、提高膜的拉伸强度和膜弹性模量；结合β-环糊精壁材与乳酸链球菌素的控制，使得最终所制备的纳米纤维膜具有更高的稳定性和抑菌效果。如果改变用量，则会导致膜的性能变差，无法实现本发明的效果。

25、(4)本发明利用静电纺丝技术制备纳米纤维膜，相比于传统的流延制膜方法，静电纺丝所制备的膜具有更大的比表面积和更高的延展性，适用于食品保鲜包装。而且，将细菌素从包装膜中缓慢渗透比浸泡或喷涂细菌素的食品更有利，因为浸泡或喷涂会使细菌素与食品内部成分相互作用，从而降低抗菌活性。因此将细菌素固定在缓释包装材料中制成抑菌包装，更有利于细菌素对食品的保鲜。