[发明专利]一种接枝型抗菌可降解保鲜薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种接枝型抗菌可降解保鲜薄膜及其制备方法和应用。本发明以聚乳酸(PLA)、丁烯琥珀酸(PBS)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)其中的一种或者多种可降解材料作为包装材料的基膜，首先采用等离子体处理对基膜进行表面改性，使其表面产生羧基等活性基团，再采用EDC‑NHS偶联法将细菌素连接到等离子体处理过的薄膜表面，活性抑菌剂上的氨基和经等离子体和偶联剂处理后在薄膜产生的羧基通过形成酰胺键的方式稳定结合。本专利发明的接枝型抗菌可降解保鲜膜赋予薄膜亲水抑菌性，是一种新型环保，安全可靠的抗菌包装材料，其可应用于食品保藏。

技术领域

本发明属于保鲜薄膜材料技术领域，具体涉及一种接枝型抗菌可降解保鲜薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

根据经济合作与发展组织(OECD)发布的报告显示，自2015年以来，全球塑料垃圾的产生量持续增加，每年超过3亿吨流入环境中，预测到2050年将达到约120亿吨。欧洲、亚洲等地区正在实行越来越严格的“禁塑令以遏制塑料垃圾的蔓延。以“绿色、环保、可再生、易降解”著称的生物基材料显得尤为重要，迎来发展的黃金期。生物降解塑料是指在自然界微生物作用下而引起降解的塑料，符合可再生、再循环的环保、节能减排的理念，常见的品种包括(聚羟基脂肪酸酯)PHA、聚乳酸(PLA)、聚酯内酯(PCL)、丁烯琥珀酸(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等。PLA、PBS和PHA因其优越的力学性能和易加工的特点，未来将成为生物可降解塑料市场的主力军。

生物降解聚合物应用面广、种类较多，但由于高分子材料不含活性基团，结晶度高，表面能低，化学惰性、表面污染等问题使其应用范围降低。利用等离子体处理是产生极性基团的有效方法。高分子聚合物通过等离子体处理使其表面活化，生成自由基，从而进行表面接枝改性。采用等离子体技术对聚合物材料表面进行改性，不但改善了特定环境下高分子材料的适用性能，也拓宽了常规高分子材料的适用范围；表面改性层厚度极薄(从几纳米到数百纳米)，只改变材料的表面性质，基体的整体性质不变，且该膜在基体上有强的黏着力，便于各种载体的表面成膜。等离子体技术具有的独特表面改性效果为高分子材料改性提供了一条新途径。

1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)是个可溶于水的碳二亚胺，在酰胺合成中用作羧基的活化试剂，碳化二亚胺首先和羧基偶合形成一个O-异酰基脲结构，该中间体在水溶液中很不稳定，并易于水解。O-酰基异硫脲中间体在NHS存在的情况下，可以转变为氨基反应活性的NHS-活性酯，这种NHS-活性酯中间体非常稳定，可将缩合反应分解成两步进行。

抗菌材料一方面可以保障食品品质，减少微生物污染；另一方面则可以有效减少食品中防腐剂的添加，满足消费者的购买需求。目前，食品抗菌包装的实现方式主要可分为5种类型：挥发型的抗菌包装、直接添加抗菌剂的包装材料、包覆或吸附型的抗菌包装、化学键合型的抗菌包装、本身具有抗菌作用的包装材料。化学键合型的抗菌包装制作时需首先遴选出抗菌范围广谱、无毒副作用且稳定性高的抗菌官能团，并将其以离子键或共价键的形式连接在包装材料上。

细菌素是由细菌核糖体合成的蛋白类抗菌物质，属于抗菌肽，99％的细菌都能产生一种或者多种细菌素。细菌素作为一种无抗药性、无残留、杀菌快的天然蛋白类抗菌剂，同时还具有低成本、生产快等特点，具备抗生素无法比拟的优势。近年来越来越多国内外学者致力于细菌素类天然防腐剂的研发，细菌素将在人类健康、食品防腐和生物防治领域发挥巨大的作用。

在众多的细菌素中，Nisin有着较长的安全应用历史，并且对革兰氏阳性菌的抑制作用较为显著，因而成为了目前商业应用中最主要的细菌素。许多研究证实，Nisin能够抑制鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)、单增李斯特菌(L.monocytogenes)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)和热杀索氏菌(B.thermosph)。

片球菌素是一类未修饰的具有良好热稳定性的小分子蛋白质，其理化性质稳定，抑菌谱较广，能抑制多种革兰氏阳性菌。李氏杆菌在冷冻食品和肉制品中非常常见，控制食品中李氏杆菌的生长是片球菌素抑菌作用最显著的特点。