[发明专利]静电纺丝乳酸链球菌素制备纳米纤维抑菌包装材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米包装材料技术领域，具体涉及一种静电纺丝乳酸链球菌素和有机高分子聚合物复合纳米抑菌纤维膜的制备方法。

背景技术

食品包装是现代食品生产的最后一道工序，它起着保护商品质量和卫生，方便贮运，促进销售，延长货架期和提高商品价值的重要作用，在一定程度上，已经成为食品不可分割的重要组成部分，食品作为日常消费的特殊商品，其营养卫生及其重要，但又极易腐败变质，包装作为食品的保护手段，必须保证食品作为商品在其流通、贮运过程中的品质质量和安全卫生。随着人们生活水平的提高，对生鲜食品的需求量逐年增长，每年我国由于微生物引起的生鲜食物腐败可达500万吨以上，生鲜食品的抗菌包装成为了一大研究的热点。

目前市场上用于生鲜食品保鲜包装的抗菌材料主要使用天然或人工合成的抑菌成分涂在包装表面或注入包装膜中，材料添加物主要有山梨酸钾、苯甲酸钠、纳米银或纳米锌。其中金属银和锌与沸石的化合成分在抑菌材料包装中应用最为普遍，但在储存过程中抑菌添加剂会逐渐渗透到所包装的食物中，对人体健康虽然不能构成威胁，但仍需要寻找能被人体降解的防腐剂替代。

国内外研究人员就纳米抑菌材料的制备已经开展了大量的工作。CN1467240A以纳米TiO₂注入到聚乙烯或聚苯乙烯塑料中，采用混捏法制成纳米抗菌保鲜塑料薄膜母料，然后注塑成型制备抑菌薄膜，用于肉食品、果蔬的保鲜，该方法制成的材料生物相容性比较差。CN101974213A将壳聚糖采用辐照降解制成纳米形态与高分子溶液混合经挤压成型制成抑菌薄膜材料，用于水果的保鲜，但是制成的这种抗菌材料机械强度较差。

发明内容

本发明旨在提供一种利用生物高分子防腐剂复合到包装材料中的方法，以解决现有包装材料中无机抑菌剂添加物不能被人体降解的缺点。以此种方法制备的复合材料机械强度高、抑菌效果好。

本发明的技术方案：一种静电纺丝乳酸链球菌素制备纳米纤维抑菌包装材料的方法，是以一种生物防腐剂乳酸链球菌素配制成高浓度静电纺丝溶液，和用于包装材料的高分子溶液进行同时进行静电纺丝混纺。具体步骤是： (1)将2~3 g乳酸链球菌素溶于10 ml pH 4.0~5.0的溶液中，室温下搅拌至完全溶解，得到浓度为20wt%~30wt%的乳酸链球菌素溶液；将2~3g有机高分子聚合物溶于10 ml 有机溶剂中，20wt%~30wt%的聚丙烯溶液。(2)将乳酸链球菌素溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压为20~30 kV，电场距离为15~30 cm，纺丝速率为0.1~1.0 mL/h。将有机高分子聚合物溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压为20~30kV，电场距离为15~30 cm，采用1~50个针头进行静电纺丝，每个针头的纺丝速率为1 mL/h。将两种纺丝溶液接收在同一个滚动着的卷轴接收器上，卷轴转速5 rpm，得到生物大分子防腐剂与有机高分子材料的纳米纤维复合而成的纳米纤维膜。

本发明的有益效果：目前未见有利用纳米生物防腐剂作为复合材料成分添加到包装材料中的报道。此纳米复合材料抑菌效果显著，不会对食品口味、色泽发生改变，对人体无害。适用于肉制品、酱腌菜、果蔬保鲜的包装等多个领域。

附图说明

图1为步骤一制备乳酸链球菌素纳米纤维的扫描电镜照片。

图2为步骤二制备聚丙烯纳米纤维的扫描电镜照片。

图3为步骤三中的制备复合纳米纤维的静电纺丝设备图。1. 装有乳酸链球菌素溶液的注射器；2. 滚筒接收器；3. 装有聚丙烯高分子溶液的注射器；4. 高压直流电源。

具体实施方式

步骤一：（1）将2 g乳酸链球菌素溶于10 ml浓度为0.01 mol/L、pH为4~5的乙酸-乙酸钠溶液中，室温下搅拌至完全溶解，得到浓度为20wt%的乳酸链球菌素溶液；（2） 将乳酸链球菌素溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压为20 kV，电场距离为20 cm，纺丝速率为1 mL/h，得到乳酸链球菌素的纳米纤维薄膜，纤维平均直径为212 nm。

步骤二：（1）将2g聚丙烯溶于10 ml N,N-二甲基乙酰胺中，微热搅拌至完全溶解，得到浓度为20wt%的聚丙烯溶液；（2）将聚丙烯溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压为25 kV，电场距离为20 cm，纺丝速率为1mL/h。得到聚丙烯的纳米纤维薄膜，纤维平均直径为245 nm。