[发明专利]食品包装用还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基抗菌复合膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了食品包装用还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基抗菌复合膜及其制备方法与应用。该方法包括：以玉米秸秆为还原剂，以氧化石墨烯为模板，得到还原氧化石墨烯固定纳米银复合溶液；通过还原氧化石墨烯和壳聚糖之间的静电作用，层层自组装制备三明治状的壳聚糖基食品包装用的抗菌复合膜。本发明得到的壳聚糖基复合膜在还原氧化石墨烯和三明治结构的双重作用下固定纳米银，达到持久缓慢释放的效果。累积释放实验表明，该复合膜14天后的纳米银释放率仅为0.5‑6％wt％。将该复合膜应用于食品包装时，具有抗菌作用的纳米银颗粒不会过快释放到食品中，避免了其在食品包装应用中的累积毒性问题。

技术领域

本发明涉及食品包装材料领域，特别涉及一种食品包装用还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基抗菌复合膜及其制备方法与应用。

背景技术

微生物污染可导致食品质量恶化，缩短食品保质期，而食品专用包装材料对于食品的保护和保存起着重要的作用。近年来，人们一直致力于寻找一种抗菌、阻隔性强及环境友好型食品包装材料，以满足现代食品活性包装的要求，从而有助于延长食品贮藏期、改善食品贮藏环境的同时可以减少对环境的污染。壳聚糖是一种无毒、生物相容性好、资源丰富、具有优异成膜和阻氧性能的天然多糖，在食品包装材料领域有巨大的应用价值。但是它的弱机械强度和低抗菌能力限制了其在食品包装领域的应用。

银纳米颗粒因其具有广谱性的抗菌能力，在食品抗菌包装材料领域备受关注，纳米银基包装材料已被应用于抑制食源性细菌领域。然而，传统的纳米银由于表面能高，容易聚集成簇，这削弱了其抗菌活性。此外，过多的纳米银释放对人体有一定的累积毒性危害。当纳米银作为抗菌剂添加到包装膜中时，如固定不当，可能从包装材料中过快释放，最终导致细胞累积毒性问题，对人体造成损伤，限制了其在食品包装行业的发展。要解决这些问题，必须对纳米银进行充分分散和固定。邓等人采用熔融挤出和熔融复合的方法，利用母粒制备了银纳米粒子(Ag NPs)和低密度聚乙烯(LDPE)之间的纳米复合薄膜(Deng J,Quan M,Ding,et al.Preparation of Nano-Silver-Containing Polyethylene Composite Filmand Ag Ion Migration into Food-Simulants.Journal of Biomedical Nanotechnology2020,3,1613-1621.)。该复合膜具有较大抑菌圈，但过快的纳米银释放可能会导致细胞毒性问题。

氧化石墨烯具有无毒、成膜性好、机械强度高、生物相容性好、比表面积大的优点，可作为纳米银的载体，促进纳米银的均匀分散和固定，防止团聚。但氧化石墨烯与纳米银的结合强度不够，也可能导致纳米银的过快释放。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种食品包装用还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基抗菌复合膜及其制备方法与应用。

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种食品包装用多功能复合膜，具体为无毒且有持久抗菌效果的还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基复合膜。

本发明的目的还在于提供所述的一种食品包装用还原氧化石墨烯固定纳米银的三明治状壳聚糖基抗菌复合膜的制备方法。该制备方法采用玉米秸秆为绿色还原剂制备纳米银，以氧化石墨烯为模板负载固定纳米银，得到还原氧化石墨烯/纳米银复合溶液；然后通过还原氧化石墨烯和壳聚糖的静电作用，层层自组装形成三明治状的壳聚糖基食品包装用的抗菌复合膜，达到缓慢释放纳米银，持久抗菌的效果。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明利用氧化石墨烯与壳聚糖之间的静电作用，层层自组装形成一种三明治状的结构，进一步固定以减慢纳米银的释放。