复合凝胶抗菌膜及其制备方法 所属技术领域 本发明涉及一种凝胶膜及其制备方法，特别是复合凝胶抗菌膜及其制备方法。
背景技术 凝胶膜一般是通过包裹、浸渍、涂布、喷洒等形式覆盖于物质表面而构成的薄层。凝胶膜可以分为：固态膜、流动膜等。其中固态膜又可分为生物全降解膜，医用膜和涂料。流动膜又可分为食品保鲜剂、化肥、农药缓释剂和化妆品。
《日用化学工业》2000年第1期发表了张东华等人的文章“天然高分子魔芋葡甘聚糖的复配产物成膜研究”，对魔芋葡甘聚糖及其改性或复配产物(卡拉胶、卡拉胶和黄原胶、黄原胶)成膜机理进行了探讨，并对膜的性能进行了分析研究，提出了制膜方法。具体操作如下：将0.5g魔芋葡甘聚糖与5g卡拉胶和3g黄原胶加入500ml蒸馏水充分溶胀后水浴煮沸，然后冷却至50-60℃，用玻璃棒沾取少量胶液，均匀涂抹在玻璃板上，成膜后即得成品。
《农业工程学报》2002年第3期发表了杨君等人的文章“可食性魔芋葡甘聚糖耐水耐高温复合膜的制备及性能研究”，介绍了一种以魔芋胶即魔芋葡甘聚糖为基材，在碱性条件下加热制备耐水耐高温复合膜的方法。其制作工艺如下：原料→混合→加水溶胀→加热并搅拌均匀→均质→加碱液调pH值→加热→离心脱气→倒板制膜→于一定温度下烘干(37℃)→均湿回软→揭膜→贮藏待测→制样→性能测试。
《食品科学》2000年第21卷第2期发表了李波的文章“魔芋葡甘聚糖可食性膜材料研究”，介绍了一种共混膜，即魔芋葡甘聚糖与天然多糖-黄原胶共混的制备方法：(1)魔芋精粉纯化：魔芋精粉→50％乙醇洗绦→95％乙醇脱水→70℃烘箱干燥得纯粉；(2)共混膜制备：①0.9g黄原胶→加100ml水于45℃溶胀2小时→溶胶过滤→得溶胶；②0.9g魔芋精粉→加100ml水于50℃溶胀1小时→得溶胶；③将上述两种溶胶以一定比例混合，在55℃下搅拌均匀→涂膜于玻璃板上→80℃烘箱干燥成膜。并对膜的结构进行了分析。
上述几种膜不具有抗菌性，且其强度较差，抗水性较弱，存在着膜的强度下降等问题。
发明内容 本发明的目的，利用多种多糖，互补叠加，相互作用的原理，以复合凝胶膜为载体，复合包覆多种抗菌物质，人工合成构造规则的复合凝胶抗菌膜。
本发明的复合凝胶抗菌膜，组成成份为(W/W，即原料与水的重量百分比，下同)：葡甘聚糖酯化改性产物0.5-1.5％、壳聚糖0.5-2％、β-环状糊精1-1.5％、黄原胶0.125-0.175％和卡拉胶0.625-1％，其余成份由茶多酚、山梨酸钾、苯甲酸钠、复方卵磷酯、乳化剂和硬脂酸中的一种或一种以上药剂和水组成，药剂地含量为0.01-3％。
本发明所采用的魔芋葡甘聚糖酯化改性产物，是以苯甲酸为魔芋葡甘聚糖酯化改性剂，其改性处理温度为50℃，反应时间2h，酸碱度为pH3。
本发明的制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装。
A、膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入茶多酚、山梨酸钾、苯甲酸钠、复方卵磷酯、乳化剂和硬脂酸中的一种或一种以上药剂的水溶液，药剂的含量为0.01-3％；调pH值至pH7.5-11，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物0.5-1.5％、壳聚糖0.5-2％、β-环状糊精1-1.5％、黄原胶0.125-0.175％和卡拉胶0.625-1％；然后，均匀搅拌0.5-1h配成膜液。
B、加热：在45-55℃条件下恒温静置40-60min。
C、离心脱气：使用3000r/min的离心机，脱气30分钟，脱除膜液中存在的气体，以保证制出的膜均匀光滑。
D、倒板制膜：按产品的要求选择相适应的模具，将上述处理过的复合凝胶膜液注入模具内，用玻棒刮去多余的液体，涂抹均匀，使之表面光洁平滑。
E、烘干：在40℃-80℃的烘箱中烘干成膜。
F、均湿回软：将烘干的膜取出，放于相对湿度为50-60％的环境中，均湿30-40分钟，以保证膜的柔软性。
G、揭膜：将膜剥离模板。
H、成品包装：将剥离的膜按不同的尺寸规格切块包装即为成品。
本发明的复合凝胶抗菌膜及其制备方法，以葡甘聚糖酯化改性产物等多糖为主要原料，具有优良的可塑性、成膜性及较高的水溶性、持水性等特殊的理化性质和抑菌效果；用魔芋葡甘聚糖酯化改性产物作为可食性复合凝胶抗菌膜的主材料，与海藻酸钠相比，其抗拉强度好，品质稳定性高，有较好的色泽和香气及较高的抑菌效果，并且对外加的色素及香精有一定的保留效果；还具有取材方便、价格低廉等优点。β-环状糊精具有疏水的内部与亲水的外部结构，易溶于水；卡拉胶、黄原胶、壳聚糖与葡甘聚糖酯化改性产物具有协同增效的作用。葡甘聚糖酯化改性产物、壳聚糖、卡拉胶、黄原胶共混后随着分子间交联反应的进行，达到了相容的效果，分子间相互交替形成新的网络，从而使复合凝胶抗菌膜的性能得到了明显的提高和改善。本发明的复合凝胶抗菌膜复合包覆多种抗菌物质，具有较好的控缓释作用，可以达到长效抑菌效果。
本发明的复合凝胶抗菌膜无毒，用于食品包装膜具有许多突出优点：明显的阻水性，可延缓食品中水和油及其它成分的迁移和扩散；具有可选择的透气性和抗渗透能力；能阻止食品中风味物质的挥发；而且还可以作为食品色、香、味，营养强化和抗氧化物质等的载体。
具体实施例：为了充分公开本发明的复合凝胶抗菌膜及其制备方法，下面结合实施例加以说明。
实施例一：复合凝胶抗菌膜及其制备方法
复合凝胶抗菌膜的组成成份为(W/W)：葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％，其余成份为0.05％山梨酸钾、1％茶多酚和水。
制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装；
膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入含0.05％山梨酸钾和1％茶多酚的水溶液，调pH值至pH10，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％；然后，均匀搅拌0.5h配成膜液。
加热：在50℃条件下恒温静置45min。
离心脱气：使用3000r/min的离心机，脱气30分钟，脱除膜液中存在的气体，以保证制出的膜均匀光滑。
倒板制膜：按产品的要求选择相适应的模具，将配制的膜液注入有机玻璃膜具内，用玻棒刮去多余的液体，涂抹均匀，使之表面光洁平滑。
烘干：在40℃的烘箱中烘干成膜。
均湿回软：将烘干的膜取出，放于相对湿度为50-60％的环境中，均湿30分钟，以保证膜的柔软性。
揭膜：将膜剥离模板。
成品包装：将剥离的膜按不同的尺寸规格切块包装即为成品。
实施例二：保鲜复合凝胶抗菌膜及其制备方法
保鲜复合凝胶抗菌膜的组成成份为(W/W)：葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％，其余成份为0.01％苯甲酸钠、0.5％复方卵磷酯和水。
制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装；
膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入含0.01％苯甲酸钠和0.5％复方卵磷酯的水溶液，调pH值至pH10，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％；然后，均匀搅拌0.5h配成膜液。
烘干：在80℃的烘箱中烘干成膜。
其余的制备方法参照实施例一。
实施例三：可食性耐水耐高温复合凝胶抗菌膜及其制备方法
可食性耐水耐高温复合凝胶抗菌膜的组成成份为(W/W)：葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％，其余成份为0.05％山梨酸钾、0.1％乳化剂、0.26％硬脂酸和水。
制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装；
膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入含0.05％山梨酸钾、0.1％乳化剂和0.26％硬脂酸的水溶液，调pH值至pH10，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％；然后，均匀搅拌0.5h配成膜液。
其余的制备方法参照实施例二。
实施例四：耐蒸煮耐冻复合凝胶抗菌膜及其制备方法
耐蒸煮耐冻复合凝胶抗菌膜的组成成份为(W/W)：葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％，其余成份为0.05％山梨酸钾，0.1％乳化剂，0.26％硬脂酸、1％茶多酚和水。
制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装；
膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入含0.05％山梨酸钾、0.1％乳化剂、0.26％硬脂酸和1％茶多酚的水溶液，调pH值至pH10，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％；然后，均匀搅拌0.5h配成膜液。
其余的制备方法参照实施例二。
实施例五：应用于口含片中的可食性复合凝胶抗菌膜及其制备方法
应用于口含片中的可食性复合凝胶抗菌膜的组成成份为(W/W)：葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％，其余成份为1％茶多酚和水。
制备方法包括膜液配制、加热、离心脱气、倒板制膜、烘干、均湿回软、揭膜和成品包装；
膜液配制：先将壳聚糖加入pH2.8±的乙酸溶液中，搅拌溶解后加入含1％茶多酚的水溶液，调pH值至pH10，再加入葡甘聚糖酯化改性产物、β-环状糊精、黄原胶和卡拉胶，各原料与水的重量百分比分别为葡甘聚糖酯化改性产物1％、壳聚糖1％、β-环状糊精1％、黄原胶0.175％和卡拉胶1％；然后，均匀搅拌0.5h配成膜液。
其余的制备方法参照实施例二。
上述各种复合凝胶抗菌膜均无毒，根据其不同的配方，有些可以直接食用，有些则用于果蔬或其他食品的抗菌、保鲜等多种用途。作食品保鲜等材料使用时，由于膜通性好、强度大，既可防止水分蒸腾，降低病菌感染，又可抑制果蔬的气体交换，降低呼吸强度，从而减少营养物质的损耗，并且保持原有的风味。另外，复合凝胶抗菌膜也可用来包装肉类、鱼类等食品。