專利名稱：一種控釋抗菌膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控釋抗菌膜的制備方法，原料全部采用食品材料，屬于農(nóng)副產(chǎn)品深加工及食品工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
食品加工、儲藏過程中致病微生物滋生是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的重要因素，于是保證食品安全性和延長食品貨架期是食品領(lǐng)域的亟待解決的關(guān)鍵科技問題。在食品中添加天然抗菌物質(zhì)替代化學(xué)合成防腐劑成為趨勢。百里香酚，溶菌酶和乳酸鏈球菌素均為在自然界中存在的天然抗菌物質(zhì)，但由于刺激性氣味、溶解度低、有效抑菌時間短等因素，其在食品中的應(yīng)用受到了了限制。因此此類抗菌劑需要加載到載體中。基于天然蛋白質(zhì)的抗菌膜是一類達到食品要求的理想的抗菌物質(zhì)的載體。由于微生物大多生長在食品表面，此納米材料在強效抑菌的同時減少對食品基質(zhì)的破壞，并且其一定的穩(wěn)定及緩釋效果可以延長抗 囷效果。直接添加的抗菌劑等到從膜網(wǎng)絡(luò)釋放到外界后便與微生物作用，釋放速率較快；包埋后添加的抗菌劑在此之前還需要從納米粒子中釋放到膜網(wǎng)絡(luò)中，釋放速率較慢。采用交聯(lián)劑交聯(lián)膜網(wǎng)絡(luò)，使得膜組分之間作用力通過成鍵加強，防止抗菌劑的過快釋放。本發(fā)明方法通過抗菌劑加載量，加載方式，交聯(lián)程度的不同調(diào)控抗菌劑的釋放曲線，兼顧降低初始微生物活性以及長效抑制微生物生長，并針對不同食品，環(huán)境及微生物污染量設(shè)計特定的配方，將抑菌效果最優(yōu)化。構(gòu)建合適的食物蛋白納米抗菌包埋及輸送載體，不僅為解決生物活性物質(zhì)的安全問題提供一種重要的技術(shù)手段，而且對于創(chuàng)新功能性食品的開發(fā)具有重要的理論意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過加載劑量、加載方式、交聯(lián)程度等多重手段控制抗菌劑從膜網(wǎng)絡(luò)釋放的速率，制備可控釋的抗菌膜。本發(fā)明能結(jié)合兩種蛋白的優(yōu)點，主要機理是(1)蛋白膜用于覆蓋食品表面，而絕大多數(shù)微生物生長在食品表面，將抗菌劑添加到蛋白膜可有效作用于微生物并減少對食品組分的影響。(2)直接添加的抗菌劑會以較快速度從膜基質(zhì)釋放到外界；(3)包埋后添加的抗菌劑需要從包埋的納米粒子中釋放到膜基質(zhì)，再從膜基質(zhì)釋放到外界；(4)加入交聯(lián)劑后，膜各組分之間進一步成鍵，抗菌劑的釋放速率將降低。因此，本發(fā)明將抗菌劑直接和間接加入到膜基質(zhì)中，制備雙重釋放，有效抗菌，且不影響食品品質(zhì)的的優(yōu)良性質(zhì)的控釋抗菌膜。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
一種控釋抗菌膜的制備方法，包括以下步驟
(1)將玉米醇溶蛋白和疏水抗菌劑溶解到醇溶液中；
(2)配制酪蛋白酸鈉水溶液；(3)在攪拌的條件下將酪蛋白酸鈉水溶液加入到步驟(I)所得溶液中；
(4)將步驟(3)所得的溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心后，將上清液進行冷凍干燥，得到納米粒子粉
末；
(5)將成膜基質(zhì)溶于水，加入納米粒子粉末和 溶菌酶，形成混合液；
(6)加入甘油，倒膜，即得到膜產(chǎn)品。步驟(5)所述混合液中溶菌酶的濃度優(yōu)選為0. 5-2mg/ml ;優(yōu)選甘油質(zhì)量相當(dāng)于步驟(5)中物料質(zhì)量總和的20%-50%，所述物料為成膜基質(zhì)、納米粒子粉末和溶菌酶。優(yōu)選地，步驟(5)還包括在混合液中加入交聯(lián)劑，得到混合液B在50°C -60°C加熱10-240min的步驟。優(yōu)選地，步驟(5)加入交聯(lián)劑的混合液B中所述溶菌酶的濃度為0. 5-2mg/ml ;甘油質(zhì)量相當(dāng)于步驟(5)中物料質(zhì)量總和的20%-50%，所述物料為成膜基質(zhì)、納米粒子粉末、溶菌酶和交聯(lián)劑。所述交聯(lián)劑優(yōu)選為原花青素或TG酶。步驟(I)所述疏水抗菌劑優(yōu)選為百里香酚或乳酸鏈球菌素。所述成膜基質(zhì)優(yōu)選為酪蛋白酸鈉、明膠或殼聚糖。優(yōu)選地，步驟(5)所述成膜基質(zhì)溶于水的同時在50°C _60°C加熱0. l-30min。步驟(5)所述納米粒子粉末與成膜基質(zhì)的質(zhì)量比優(yōu)選為1:5-1:20。優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度為50_60°C，真空度為0. IMpa,時間為10_20min。更加優(yōu)選的條件為
醇溶液濃度優(yōu)選為70%-92%v/v ；
步驟(I)所述玉米醇溶蛋白與醇溶液的質(zhì)量體積比為2. 5% 5% g/ml，疏水抗菌劑與醇溶液的質(zhì)量體積比為0. 25% 1% g/ml。步驟(2)所述酪蛋白酸鈉水溶液中酪蛋白酸鈉與水的質(zhì)量體積比為0. 5% 2% g/ml ；
步驟(3)所述水溶液和醇溶液的混合體積比為1:1-4:1。與原有產(chǎn)品相比，本發(fā)明具有如下有益效果
(1)本發(fā)明將包埋抗菌劑的納米粒子加載到膜基質(zhì)中，對膜機械性有一定程度改善；
(2)本發(fā)明將抗菌劑添加到蛋白膜中，相比直接將抗菌劑添加到食品體系，提高了抗菌劑的效率，減少了對食品成分的破壞；
(3)本發(fā)明采用直接和間接雙重添加的方式，通過較快釋放和緩釋的兩種方式對初始微生物和后續(xù)微生物均可以有效控制；
(4)本發(fā)明采用交聯(lián)劑降低釋放速率，提高了添加量上限，延長了控釋時間；調(diào)控交聯(lián)程度可便于進一步控釋速率，使之適合特殊條件下食品的保藏。


圖I為混合膜內(nèi)溶菌酶及百里香酚釋放效果；
圖2為交聯(lián)混合膜內(nèi)溶菌酶及百里香酚釋放效果；
圖3為混合抗菌膜與抗菌納米粒子膜抑菌效果對比；
圖4為納米粒子的AFM圖一掃描范圍5微米X 5微米，比例尺200nm。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例I :
準確稱取0. 5g玉米醇溶蛋白和0. Ig百里香酚，溶解于20mL 80%乙醇-水溶液中；0. 5g酪蛋白酸鈉溶于50ml去離子水中，將其迅速倒入攪拌中的醇溶液中，在溫度50° C，真空度0. IMpa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)20min,8000rpm離心5min并凍干。取Ig明膠溶于20ml水中，于60° C下攪拌IOmin,加入凍干納米粒子粉末0. 2g,40mg溶菌酶和0. 24g甘油,攪拌后倒膜，在RH40%，25 ° C下干燥24小時即得到混合膜。實施例得到的納米粒子粉末的物理化學(xué)性能參數(shù)如下
粒度為182. 8nm, PDI值為0. 22，電位為-39. 2mv，得率為79. 4%,包封率為84. 6%。

本發(fā)明納米粒子粉末可以用來作為食物蛋白納米抗菌包埋及輸送載體。混合膜釋放結(jié)果如圖I所示。從圖I可以看出，直接加載的溶菌酶釋放較快，12小時候幾乎達到100%的釋放；而包埋后加載的百里香酚釋放速率十分緩慢，36小時候僅釋放20%左右。實施例2
準確稱取0. 5g玉米醇溶蛋白和0. Ig百里香酚，溶解于20mL 70%乙醇-水溶液中；0. 5g酪蛋白酸鈉溶于50ml去離子水中，將其迅速倒入攪拌中的醇溶液中，在溫度60° C,真空度0. IMpa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)IOmin, IOOOrpm離心IOmin并凍干。取Ig酪蛋白酸鈉溶于20ml水中，加入凍干納米粒子粉末0. 2g，40mg溶菌酶和40u的TG酶，在45° C下攪拌4小時，再0. 48g甘油，攪拌后倒膜，在RH40%，25° C下干燥24小時即得到交聯(lián)混合膜。其釋放結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，直接加載的溶菌酶釋放仍然較快，包埋后加載的百里香酚釋放速率仍然較緩慢。但速率相比未交聯(lián)膜的釋放已大大降低。交聯(lián)后的抗菌膜適合保藏期要求更長的食品。納米粒子粉末的物理化學(xué)性能參數(shù)如下
粒度182. 8納米，PDI為0. 22，電位為-39. 2mv得率為79. 4%，包封率為84. 6%。實施例3
準確稱取0. 5g玉米醇溶蛋白，溶解于20mL 90%乙醇-水溶液中；0. 5g酪蛋白酸鈉溶于50ml去離子水中，將其迅速倒入攪拌中的醇溶液中，在溫度50° C，真空度0. IMpa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)20min,8000rpm離心5min并凍干。取凍干納米粒子粉末0. 2g和Ig酪蛋白酸鈉,溶于30ml水中，加入0. 36g甘油，攪拌后倒膜，在RH40%，25° C下干燥24小時即得到樣品膜。納米粒子粉末的物理化學(xué)性能參數(shù)如下
粒度 184. 2nm, PDI % 0. 22,電位為-37. 2mv 得率 79. 6%.
對比實施例3
準確稱取I. 2g酪蛋白酸鈉和0. 36g甘油，溶于30ml水中，攪拌后倒膜，得到酪蛋白酸納蛋白月吳。采用抗拉強度和延伸度表征機械強度。實施例I和對比實施例I蛋白膜特征對比如表I所示
表I加載抗菌納米粒子對膜機械性的影響
權(quán)利要求
1.一種控釋抗菌膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將玉米醇溶蛋白和疏水抗菌劑溶解到醇溶液中； (2)配制酪蛋白酸鈉水溶液； (3)在攪拌的條件下將酪蛋白酸鈉水溶液加入到步驟(I)所得溶液中； (4)將步驟(3)所得的溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心后，將上清液進行冷凍干燥，得到納米粒子粉末； (5)將成膜基質(zhì)溶于水，加入納米粒子粉末和溶菌酶，形成混合液； (6)加入甘油，倒膜，即得到膜產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述混合液中溶菌酶的濃度為0. 5-2mg/ml ;甘油質(zhì)量相當(dāng)于步驟(5)中物料質(zhì)量總和的20%_50%，所述物料為成膜基質(zhì)、納米粒子粉末和溶菌酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)還包括在混合液中加入交聯(lián)劑，得到混合液B在50°C _60°C加熱10-240min的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)加入交聯(lián)劑的混合液B中所述溶菌酶的濃度為0. 5-2mg/ml ;甘油質(zhì)量相當(dāng)于步驟(5)中物料質(zhì)量總和的20%_50%，所述物料為成膜基質(zhì)、納米粒子粉末、溶菌酶和交聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為原花青素或TG酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述疏水抗菌劑為百里香酚或乳酸鏈球菌素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，所述成膜基質(zhì)為酪蛋白酸鈉、明膠或殼聚糖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述成膜基質(zhì)溶于水的同時在 50°C -60°C加熱 0. l-30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述納米粒子粉末與成膜基質(zhì)的質(zhì)量比為1:5-1:20。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控釋抗菌膜的制備方法。包括以下步驟(1)將玉米醇溶蛋白和疏水抗菌劑溶解到醇溶液中；(2)配制酪蛋白酸鈉水溶液；(3)在攪拌的條件下將酪蛋白酸鈉水溶液加入到步驟(1)所得溶液中；(4)將步驟(3)所得的溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心后，將上清液進行冷凍干燥，得到納米粒子粉末；(5)將成膜基質(zhì)溶于水，加入納米粒子粉末和溶菌酶，形成混合液；(6)加入甘油，倒膜，即得到膜產(chǎn)品。本發(fā)明方法可以同時降低初始微生物活性以及長效抑制微生物生長；對儀器要求低，抑菌強度可控，在食品和醫(yī)學(xué)產(chǎn)品中具有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號C08K5/053GK102786702SQ20121024888
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者尹壽偉, 楊曉泉, 黎亢抗 申請人:華南理工大學(xué)