技术领域
本发明涉及喷墨打印技术领域，更具体涉及一种低粘度可食性抗菌水基油墨，同时还涉及一种低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法。该水基油墨可用于一般的压电式喷墨打印头的喷印，喷印材料可为食物、药品、复印纸、喷墨照片打印纸、糯米打印纸和其他适合的纸质包装材料。
背景技术
绿色印刷是印刷业发展的主要方向，绿色印刷材料的研制成为了近些年研究的热点。可食性包装印刷产品是一个新的绿色印刷理念，也是一个新的极富吸引力的市场机遇。目前市场上可食性油墨的应用较少，主要是在药品表面进行印刷，而在其他商品上的印刷较少，而且色彩单调，图像简单，究其原因，还是其技术不够成熟。随着社会的进步、个性化理念的深入和绿色健康生活方式的迫切要求，对产品的包装和印刷方面也提出了更高的要求。在进行包装印刷时，若采用可食性油墨，既不对环境造成污染，又不对操作人员身体造成危害，而且还不会对内装食品造成影响。
喷墨打印，是一种无接触、无压力、无印版的印刷，其承印材料广泛，使得喷墨印刷用途越来越广泛，用于喷墨打印的可食性油墨也初露头角。但是一般的用于喷墨打印的可食性油墨存在以下几个缺点：1)需要配套专门的喷墨印刷机，而这种印刷机一般都是进口喷墨印刷机，价格昂贵；2)大多可食性油墨采用分散于溶剂中的食品级染料，其分散粒径一般都达不到纳米级别；3)没有抑菌作用，不仅没有对食品的安全起到保护作用，还会对食品造成不良的影响；4)喷墨的质量不够好。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种低粘度可食性抗菌水基油墨，该油墨具有低粘度、可食性和抑菌性的优点，可以直接在食品、药品的表面进行印刷，也可以用于纸质食品包装材料的表面装潢，同时对食品中经常存在的菌种具有抑制或杀灭功能，起到保鲜、保质的作用。
本发明还提供了一种低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，生产成本低。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
所述的可食性着色剂为天然栀子蓝色素、天然栀子黄色素和天然紫甘薯色素其中的一种，或者其中任意两种的混合，或者三种的混合。
所述的可食性溶剂为葡萄糖溶液和维生素C溶液其中的一种，或者葡萄糖和维生素C的混合溶液，其中葡萄糖溶液的质量百分浓度为6％-9％，维生素C溶液的质量百分浓度为3.5％-5.4％。
所述的可食性连接料为壳寡糖，优选聚合度为3-6、分子量为1000左右的壳寡糖。壳寡糖具有较好的抑菌性，可以提高墨水的抑菌能力；具有很好的成模性，可以提高墨水的成模性能；有很好的抗静电性能，可以提高墨水喷墨质量，并起到保护印品颜料，防止其脱落的作用。
所述的助剂包括可食性酒精以及异丙醇和1,2-丙二醇两者其中的一种，其中可食性酒精的体积百分浓度≤30％。可食性酒精可以作为干燥剂、表面张力改性剂和消泡剂，来提高墨水干燥性能和改善其表面张力，而且由于酒精有较低的表面张力，也可以用作消泡剂，除去墨水的泡沫。异丙醇和1,2-丙二醇为表面张力调节剂。
所述的助剂还包括植酸钠、和柠檬酸钠其中的一种，或者两者的混合。
植酸钠为抗氧剂，也可以作为酸度调节剂。植酸钠是一种重要的纯天然绿色添加剂，易溶于水，最显著的特征是与金属离子有极强的鳌合作用，较强的抗氧化性和护色性。同时维生素C也具有抗氧化性。
柠檬酸钠为酸度调节剂，也可以作为墨水的稳定剂。柠檬酸钠具体以下优点：(1)安全无毒性；(2)具有生物降解性；(3)具有很好的金属离子络合能力；(4)极好的溶解性；(5)具有良好的pH调节及缓冲性能。
一种低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按照上述配比称取可食性着色剂、可食性溶剂、可食性连接料和可食性助剂；
2)将可食性助剂加入可食性溶剂中，搅拌，使可食性助剂与溶剂均匀混合，得混合溶液A；
3)将可食性连接料加入混合溶液A中，搅拌，使可食性连接料完全溶解，得混合溶液B；
4)将可食性着色剂加入混合溶液B中，搅拌，使可食性着色剂完全溶解，得混合溶液C；
5)将混合溶液C过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、该油墨的各项参数符合中国轻工行业标准QB/T2730.1-2013中规定的喷墨墨水的电导率、表面张力、粘度、密度等参数要求，适用于一般的压电式喷墨打印头。
2、该油墨可以用于食品、药品、复印纸、喷墨照片打印纸、糯米打印纸和其他适合的纸质包装材料的表面印刷。
3、该油墨具有良好的抗菌抑菌性、成模性和抗静电性，而且可以提高喷墨质量，起到保护印品颜料，防止其脱落的作用。
4、该油墨安全无毒可食用，而且食用后对人体有利无害。该油墨的所有组分均可食用，对人体无害。而且壳寡糖是以壳聚糖为原料，是经生物技术降解而成的水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量产品。壳寡糖在人体内吸收率近100％，其功效是壳聚糖的数十倍，被世界生物医学界誉为继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质五大生命要素之后的“第六大生命要素”，对人体的作用包括免疫调节、抗肿瘤、降血脂、调节血糖、改善肝脏和心肺功能及其他多种生理功能。不仅如此，壳寡糖抑制腐败菌效果显著，是性能优良的天然食品防腐保鲜剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中维生素C的质量百分浓度为5.24％，食用酒精的体积百分比为25％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然栀子蓝色素、去离子水、维生素C粉、壳寡糖、食用酒精和异丙醇；
2)将维生素C粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成维生素C溶液，再将食用酒精和异丙醇加入到维生素C溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使食用酒精、异丙醇与维生素C溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然栀子蓝色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子蓝色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验一、实施例1制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例1制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为14mm大小的抑菌圈。实施例2
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中葡萄糖的质量百分浓度为8.06％，食用酒精的体积百分比为20％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然栀子蓝色素、去离子水、葡萄糖粉、壳寡糖、食用酒精和异丙醇；
2)将葡萄糖粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成葡萄糖溶液，再将食用酒精和异丙醇加入到葡萄糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使食用酒精、异丙醇与葡萄糖溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然栀子蓝色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子蓝色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验二、实施例2制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例2制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为13.8mm大小的抑菌圈。
实施例3
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中维生素C的质量百分浓度为5.36％，食用酒精的体积百分比为27％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然栀子黄色素、去离子水、维生素C粉、壳寡糖和食用酒精；
2)将维生素C粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成维生素C溶液，再将食用酒精加入到维生素C溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使食用酒精与维生素C溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然栀子黄色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子黄色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验三、实施例3制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例3制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为13.5mm大小的抑菌圈。
实施例4
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中葡萄糖的质量百分浓度为7.27％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然栀子黄色素、去离子水、葡萄糖粉、壳寡糖、食用酒精和1,2-丙二醇；
2)将葡萄糖粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成葡萄糖溶液，再将食用酒精和1,2-丙二醇加入到葡萄糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使食用酒精、1,2-丙二醇与葡萄糖溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然栀子黄色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子黄色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验四、实施例4制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例4制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为14.3mm大小的抑菌圈。
实施例5
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中葡萄糖的质量百分浓度为7.44％，维生素C的质量百分浓度为3.72％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然紫甘薯色素、去离子水、葡萄糖粉、维生素C粉、壳寡糖、食用酒精、异丙醇、柠檬酸钠和植酸钠；
2)将葡萄糖粉和维生素C粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成葡萄糖、维生素C混合溶液，再将柠檬酸钠、植酸钠、食用酒精和1,2-丙二醇加入到葡萄糖、维生素C混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使柠檬酸钠、植酸钠、食用酒精和1,2-丙二醇与葡萄糖、维生素C混合溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然紫甘薯色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子蓝色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验五、实施例5制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例5的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为13.6mm大小的抑菌圈。
实施例6
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中葡萄糖的质量百分浓度为6.51％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然紫甘薯色素、去离子水、葡萄糖粉、壳寡糖、食用酒精和柠檬酸钠；
2)将葡萄糖粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成葡萄糖溶液，再将柠檬酸钠和食用酒精加入葡萄糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使柠檬酸钠、食用酒精和葡萄糖溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然紫甘薯色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然紫甘薯色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
试验六、实施例6制备的低粘度可食性抗菌水基油墨的抗菌试验
试验方法：
将保存在冰箱中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养皿上培养活化，挑取培养皿上的单个菌落接种到肉汤培养基内培养，细菌经过培养，采用麦氏比浊法进行比浊，粗测菌液的浓度。经对比，本试验最终采用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液浓度为1*108/ml。将两种菌液分别均匀涂布到两个做好的平板培养皿上，待两个表面稍干后，将蘸有实施例5的低粘度可食性抗菌水基油墨的滤纸片放置入培养皿中，做好后放入37℃恒温培养箱中培养。
试验结果：
24小时候后观察，两个平板培养皿上均可观察到清晰的半径为15.1mm大小的抑菌圈。
试验七、检测本发明的低粘度可食性抗菌水基油墨的各项性能指标
将实施例1-6制备的低粘度可食性抗菌水基油墨按照中华人民共和国轻工行业标准检测其电导率、印记色密度、表面张力和粘度，其中粘度按GB/T10247-2008粘度测量方法-第四章旋转法进行检验，印记色密度按GB/T18722-2002印刷技术-反射密度测量和色度测量在印刷过程控制中的应用进行检验，表面张力按GB/T22237-2008表面活性剂-表面张力的测定进行检验，电导率按HG/T表面活性剂-试验用水或水溶液电导率的测定进行检验，检测结果如下表所示：
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 粘度(mpa.s) 2.56 3.4 2.60 2.86 3.83 3.2 表面张力(mN/m) 30.86 34 30.79 31.2 30.8 27.8
电导率(ms/cm) 7.67 7.54 7.71 6.1 5.7 4.75 印迹色密度 1.12 1.14 0.66 0.63 0.86 0.88
中国轻工行业标准QB/T2730.1-2013[1,2]中喷墨墨水的参数要求：粘度：1～15mpa.s，表面张力：25～60mN/m，电导率：<10ms/cm，印记色密度B≥0.8，Y≥0.6，M≥0.8。从上表可知，该水基油墨的粘度、表面张力、电导率和印迹色密度均符合中国轻工业行业标准。
实施例7：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中维生素C的质量百分浓度为4.83％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然栀子蓝色素、天然栀子黄色素、去离子水、维生素C粉、壳寡糖、食用酒精、异丙醇和植酸钠；
2)将维生素C粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成维生素C溶液，再将食用酒精、植酸钠和异丙醇加入到维生素C溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速10000r/min，使食用酒精、植酸钠、异丙醇与维生素C溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然栀子蓝色素、天然栀子黄色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子蓝色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
实施例8：
一种低粘度可食性抗菌水基油墨，包括以下重量百分比的组分：
其中葡萄糖的质量百分浓度为7.25％。
上述低粘度可食性抗菌水基油墨的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述配比称取天然紫甘薯色素、天然栀子黄色素、去离子水、葡萄糖粉、壳寡糖、食用酒精、1,2-丙二醇和柠檬酸钠；
2)将葡萄糖粉加入去离子水中，搅拌均匀，配制成葡萄糖粉溶液，再将食用酒精、柠檬酸钠和1,2-丙二醇加入到维生素C溶液中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速10000r/min，使食用酒精、植酸钠、异丙醇与维生素C溶液混合均匀，得混合溶液A；
3)将壳寡糖加入到混合溶液A中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使壳寡糖完全溶解，得混合溶液B；
4)将天然紫甘薯色素、天然栀子黄色素加入到混合溶液B中，用磁力搅拌器搅拌20min，转速为10000r/min，使天然栀子蓝色素完全溶解，得混合溶剂C；
5)将混合溶液C用规格为25mm*0.45μm的有机系针式过滤器过滤，取滤液，即得该低粘度可食性抗菌水基油墨。
经测试，实施例7-8制备的水基油墨同样具有良好的抑菌性能，而且均符合中国轻工行业标准QB/T2730.1-2013[1,2]。