本發(fā)明涉及一種淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料及其制備方法，屬于抗菌可降解材料領域。

背景技術：

傳統(tǒng)的食品包裝材料不具有抗菌性能，無法抑制食品表面的細菌滋生，食品在存儲的過程中容易變質腐爛，造成食品的浪費；甚至被人誤食，對人體健康造成威脅。塑料產(chǎn)品是食品包裝中常用的包裝材料，塑料包裝材料在使用過后不能被生物降解，排放在自然界中形成“白色垃圾”，長期不能被生物降解，并且容易被動物誤食威脅生命，對自然環(huán)境和生態(tài)平衡造成嚴重危害。

研發(fā)抗菌可降解包裝材料可克服上述問題。淀粉是一種常見的來源廣泛、儲量豐富、價格低廉、可再生的可降解天然高分子材料，具有良好的成膜性，易于加工鑄造，可用于制備可降解材料。但是，以淀粉為原料制備的降解材料抗菌性能差，在存儲和使用的過程中易被細菌污染。需要在材料中添加抗菌劑提高材料的抗菌性能，一方面可提高材料的存儲周期和使用期限，另一方面可使材料在作為食品包裝材料使用的過程中起到抗菌和保鮮的作用，延長食品的保鮮、保存時間。

常用的食品抗菌劑如苯甲酸、苯甲酸鈉、尼泊金酯類、脫氫醋酸、山梨酸鉀等，長期使用對人體造成一定的負擔和危害。天然植物來源的茶多酚是安全無害的抗菌成分，可應用于抗菌食品包裝中。然而，由于茶多酚不穩(wěn)定，極易被氧化，限制了其應用。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有食品包裝存在的問題，提出一種對人體和環(huán)境安全無害、簡單可行的抗菌可降解食品包裝材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別制備淀粉溶液和茶多酚溶液；

(2)將淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在一定溫度、攪拌條件下加入交聯(lián)劑，保持一定的溫度并持續(xù)攪拌一段時間，使淀粉和茶多酚發(fā)生交聯(lián)，得到交聯(lián)產(chǎn)物；

(3)步驟(2)所得交聯(lián)產(chǎn)物通過流延法或雙螺桿擠出的方法制成抗菌可降解食品包裝材料或與可降解高分子材料復合后通過流延法或雙螺桿擠出的方法制成抗菌可降解食品包裝材料。

進一步的，所述步驟(1)中淀粉溶液和茶多酚溶液的制備方法分別為：將淀粉分散于溶劑中，于10-100℃溫度下加熱攪拌至溶解；將茶多酚分散于溶劑中，于10-100℃溫度下加熱攪拌至溶解；所述溶劑包括水、dmso、離子液體中的一種或兩種及以上。

所述離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽，也稱為低溫熔融鹽。

進一步的，所述離子溶液包括季銨鹽離子溶液、季磷鹽離子溶液、咪唑鹽離子溶液和吡咯鹽離子溶液。

進一步的，所述的淀粉包括直鏈淀粉，支鏈淀粉，以及任意比例的直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的淀粉和以及經(jīng)過任意方式改性處理的改性淀粉。

進一步的，步驟(1)中的茶多酚溶液中還可添加抗氧化劑，所述抗氧化劑包括維生素c、維生素e、沒食子酸中的一種或兩種及以上混合物，以防止茶多酚在制備過程中被氧化。

進一步的，步驟(2)中淀粉溶液和茶多酚溶液的混合溶液中淀粉與茶多酚的質量比為10:1-1:2。

進一步的，步驟(2)中的具體操作為：將淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在10-100℃、攪拌條件下加入交聯(lián)劑，保持10-100℃溫度下，持續(xù)攪拌1-24h，使淀粉與茶多酚發(fā)生交聯(lián)，得到交聯(lián)產(chǎn)物。

進一步的，所述的攪拌方法包括磁力攪拌、機械攪拌、超聲、震蕩等一種或兩種及以上聯(lián)用的方法。

進一步的，步驟(2)中交聯(lián)劑包括戊二醛、三乙醇胺、乙二醛、丙二胺、丙烯酸、丙烯酸酯中的一種或兩種及以上混合交聯(lián)劑。

進一步的，步驟(3)中的可降解高分子材料包括纖維素、改性纖維素、甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、瓊脂、明膠、卡拉膠、阿拉伯膠、瓜兒膠、pva、pla、plc、pha中的一種或兩種及以上混合物。

進一步的，步驟(3)中制備抗菌可降解食品包裝材料的過程中還可添加增塑劑和/或助劑改善以增強材料的性能。

本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述制備方法制備得到的抗菌可降解食品包裝材料。

本發(fā)明具有如下有益效果：將淀粉與茶多酚通過交聯(lián)劑的交聯(lián)作用，使淀粉中的羥基基團與茶多酚中的酚羥基基團發(fā)生交聯(lián)，形成穩(wěn)定的具有抗菌效果并且可降解的交聯(lián)物?？捎糜谶M一步加工制備抗菌可降解食品包裝材料。

本發(fā)明的一種抑菌可降解食品包裝材料采用可完全生物降解的材料制備，使用后可被自然界中的生物完全降解，是一種綠色環(huán)保的食品包裝材料，不會對自然環(huán)境造成污染。

本發(fā)明的一種抑菌可降解食品包裝材料采用天然植物來源的茶多酚，可被人體代謝、對人體安全無害，長期使用不會對人體造成危害。本發(fā)明的包裝材料在達到對食品抑菌效果的同時對人體健康無潛在危害。

本發(fā)明的一種抑菌可降解食品包裝材料制備過程中茶多酚和淀粉發(fā)生交聯(lián)形成穩(wěn)定的交聯(lián)物，克服了茶多酚易被氧化而造成的抑菌時效短的缺點，使本發(fā)明的食品包裝材料實現(xiàn)長期抑菌的效果。

附圖說明

圖1為無交聯(lián)茶多酚材料的斯特菌抗菌性實驗結果(無抗菌效果)。

圖2為淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料的斯特菌抗菌性實驗結果。

圖3為無交聯(lián)茶多酚材料的金黃色葡萄球菌抗菌性實驗結果(無抗菌效果)。

圖4為淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料的金黃色葡萄球菌抗菌性實驗結果。

具體實施方式

下述非限定性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

s1.配制淀粉溶液：將5g淀粉加入20ml去離子水中，在70℃的溫度下攪拌溶解。

s2.配制茶多酚溶液：將5g茶多酚加入10ml溶解0.5g維生素c的去離子水中，在70℃的溫度下攪拌溶解。

s3.將淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在70℃溫度下、在攪拌條件下加入戊二醛交聯(lián)劑，保持60℃溫度并持續(xù)攪拌12h，使淀粉和茶多酚發(fā)生交聯(lián)。

s4.淀粉與茶多酚的交聯(lián)物可直接通過流延法制作抗菌可降解食品包裝材料。

實施例2

s1.配制淀粉溶液：將5g淀粉加入30ml去離子水中，在75℃的溫度下攪拌溶解。

s2.配制茶多酚溶液：將2g茶多酚加入5ml分散0.2g維生素e的去離子水中，在60℃的溫度下攪拌溶解。

s3.將淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在80℃溫度下、在攪拌條件下加入三乙醇胺交聯(lián)劑，保持80℃溫度并持續(xù)攪拌2h，使淀粉和茶多酚發(fā)生交聯(lián)。

s4.淀粉與茶多酚的交聯(lián)物與30ml5％pva(聚乙烯醇)的水溶液混合后通過流延法制作抗菌可降解食品包裝材料。

實施例3

s1.配制淀粉溶液：將5g淀粉加入20ml去離子水中，在85℃的溫度下攪拌溶解。

s2.配制茶多酚溶液：將3g茶多酚加入5ml溶解0.3g沒食子酸的去離子水中，在70℃的溫度下攪拌溶解。

s3.將淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在60℃溫度下、在攪拌條件下加入乙二醛交聯(lián)劑，保持60℃溫度并持續(xù)攪拌10h，使淀粉和茶多酚發(fā)生交聯(lián)。

s4.淀粉與茶多酚的交聯(lián)物干燥后與10gpla(聚乳酸)通過雙螺桿加熱擠出的方法制作抗菌可降解食品包裝材料。

實施例4

s1.配制淀粉溶液：將5g高直鏈淀粉加入20mldmso中，在30℃的溫度下攪拌溶解。

s2.配制茶多酚溶液：將5g茶多酚加入10ml溶解0.5g維生素c的去離子水中，在30℃的溫度下攪拌溶解。

s3.將高直鏈淀粉溶液和茶多酚溶液混合均勻，在50℃溫度下、在攪拌條件下加入戊二醛交聯(lián)劑，保持50℃溫度并持續(xù)攪拌12h，使高直鏈淀粉和茶多酚發(fā)生交聯(lián)。

s4.高直鏈淀粉與茶多酚的交聯(lián)物可直接通過流延法制作抗菌可降解食品包裝材料。

本發(fā)明實施例4制備的淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料的抗菌性實驗結果如圖2和圖4所示，并將無交聯(lián)茶多酚的材料作為對照。具體的，圖1和圖3為無交聯(lián)茶多酚的高直鏈淀粉包裝材料分別對斯特菌和金黃色葡萄球菌的抗菌效果，圖片中材料邊緣未出現(xiàn)透明圈，說明無交聯(lián)茶多酚的高直鏈淀粉包裝材料對斯特菌和金黃色葡萄球菌無抗菌性。

圖2和圖4為高直鏈淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料分別對斯特菌和金黃色葡萄球菌的抗菌效果，圖片中材料邊緣出現(xiàn)明顯的透明圈，說明交聯(lián)茶多酚的高直鏈淀粉包裝材料對斯特菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌性。特別的，圖2中高直鏈淀粉交聯(lián)茶多酚抗菌可降解食品包裝材料周圍出現(xiàn)較大范圍的透明區(qū)域，說明該材料對金黃色葡萄球菌尤其具有突出的抑菌效果。

上述實施例只是用于對本發(fā)明的舉例和說明，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍內。

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