一种负载花青素的双功能包装膜及其制备方法

本发明涉及食品包装，具体涉及一种负载花青素的双功能包装膜及其制备方法。背景技术：1、蓝莓(vaccinium spp.)起源于加拿大和北美，随后广泛分布于世界各地，主要分布在北美、亚洲、欧洲和南美洲。蓝莓是五种主要健康食品之一，因其独特的口味和富含多种促进健康的生物活性化合物而被全世界公认为有价值的“超级水果”。蓝莓果实富含丰富的有机酸、花青素、糖、矿物质、维生素、纤维和果胶，对人体具有极高的营养价值。然而，新鲜蓝莓极易腐烂，因为它们容易受到机械损伤和微生物侵染，从而导致保质期缩短和不可避免的经济损失。因此，采取适当措施来维持食品质量至关重要。2、传统的保鲜方式主要通过冷链或喷洒化学防腐剂来处理蓝莓，但这些方法往往成本昂贵且效果不佳。同时，化学防腐剂中的一些有毒物质可能会迁移到蓝莓表面，进而影响其风味与光泽。如今，更提倡的方法是使用食品包装，不仅可以降低成本和毒性，还能提高抗菌性能，更大程度地保证食品安全。但是，传统的石油基包装材料因其不可降解和不可持续性造成了大量的浪费和环境污染。据联合国粮食及农业组织估计，由于包装问题，全世界每年浪费大约有1.3亿吨食品，而且这种现象在低收入国家更为严重。与传统石油基包装相比，活性包装可以保护食品免受环境和腐败因素(微生物、氧气、温度和水分)的影响，从而维持其货架期、储存质量和商业价格。此外，智能包装可以通过co2、挥发性胺、h2s和细菌分泌物等刺激下显示颜色变化来监测食品的新鲜度。因此，智能包装和活性包装的结合是监控食品质量并延长其保质期的绝佳策略。3、受益于视觉ph传感和生物安全，花青素通常被用作食品新鲜度监测的比色指示剂。花青素属于酚类黄酮化合物，是一种安全、无毒、无害的水溶性色素，可以随着ph值的变化而改变其分子结构和颜色。但是，花青素稳定性低，当暴露于光、温度、氧气和酶等恶劣条件下时很容易发生降解，因此如何提高花青素的稳定性是一个丞待解决的问题。微胶囊化和纳米技术(乳液、纳米复合颗粒、脂质体、凝聚和分子包合)已被证明是提高花青素稳定性的有效方法。就封装和稳定性而言，静电纺纳米技术特别适合花青素的包封。静电纺丝作为一种工业化技术，除了具有优异的机械性能外，还可以制造具有高孔隙率和比表面积的超细纳米纤维。在负载生物活性化合物时，高度多孔的纤维基质在高封装效率和控制释放方面具有独特优势。羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖是壳聚糖季铵化的衍生物，比壳聚糖具有更高的溶解度和抗菌活性。虽然羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖具有优异的抗菌性能，但由于离子之间的高排斥力导致其可纺能力较差。一些非离子生物聚合物如聚乳酸、聚己内酯和聚乙烯醇可以实现羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的共混纺丝。聚乳酸是理想的非离子聚合物基体，因为它具有疏水性表面可以改善羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖高度的亲水性能，有利于形成大小分布均匀的纳米纤维。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种具有ph响应和抗菌活性的双功能包装膜，用于蓝莓采后的保鲜和新鲜度监测，其主要内容是以聚乳酸(pla)为成膜基材，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(hacc)为抗菌成分，花青素(acn)为指示剂，通过静电纺丝技术制备兼具ph响应和抗菌性能的双功能包装膜，该包装膜可以在蓝莓采后贮藏过程中实现保鲜和新鲜度监测的双重作用，达到蓝莓持久保鲜效果。2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：3、(1)以pla为成膜基材；4、(2)在成膜材料中附加指示剂acn；5、(3)在成膜材料中添加抗菌剂hacc；6、(4)采用静电纺丝技术制备负载花青素的双功能包装膜；7、(5)通过多重表征技术来证明该包装膜具有优异的性能；8、(6)所制备的负载花青素的双功能包装膜因花青素的存在而具有ph敏感性，因羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的存在而具有抗菌性，从而可以实现保鲜和监测新鲜度的双重效果。9、本发明所述的负载花青素的双功能包装膜的制备方法，包括以下步骤：10、(1)配制pla/hacc纺丝溶液：取一定量pla溶解于六氟异丙醇中，搅拌6h使其充分溶解均匀，得到pla纺丝液，脱气静置备用；取一定量hacc，加入超纯水后搅拌4h，再与pla溶液混合，搅拌6h使其充分溶解均匀，得到pla/hacc混合液，脱气静置备用；11、(2)配制acn/pla/hacc纺丝溶液：取一定量acn，溶解于二甲基甲酰胺溶液中，将acn溶液与pla/hacc溶液进行混合，室温下搅拌24小时，使其充分混合，得到acn/pla/hacc复合溶液；12、(3)制备负载花青素的双功能包装膜：将所述acn/pla/hacc纺丝溶液注入注射泵中进行静电纺丝，即得所述负载花青素的双功能包装膜。13、本发明的有益效果在于：14、(1)本发明所述的负载花青素的双功能包装膜采用静电纺丝技术制备，冷场扫描电镜观察其表面呈现光滑多孔的纳米纤维网状结构，纳米纤维的平均直径达到307.43±0.79nm。这种多孔的网状结构可以很好的包埋花青素，防止花青素的降解，有利于长期的实现蓝莓新鲜度的监测并延长其保质期。15、(2)本发明所述的负载花青素的双功能包装膜具有良好的机械性能，拉伸强度和断裂拉伸应变率分别可达到2.54±0.35mpa和58.73±1.10％，这对保持蓝莓采后的完整性和可持续性至关重要。16、(3)本发明所述的负载花青素的双功能包装膜具有良好的ph颜色响应性，在ph 3-11的缓冲溶液中呈现明显的颜色变化，表明该膜具有指示蓝莓新鲜度的潜力。17、(4)本发明所述的负载花青素的双功能包装膜具有良好的抗菌和抗氧化活性，可以有效地延缓浆果类水果如蓝莓采后的软化、腐烂、变质等品质劣变，显著延长其保质期。18、(5)本发明所述的负载花青素的双功能包装膜所采用的成膜材料聚乳酸和添加物羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、蓝莓花青素均无毒无害并且可生物降解，具有食品安全性，同时是环保材料，不会对环境造成危害。技术特征：1.一种负载花青素的双功能包装膜及其制备方法，其特征在于：该包装膜以聚乳酸(pla)为成膜基材，以羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(hacc)为抗菌成分，花青素(acn)为指示剂，通过静电纺丝技术制备得到。该包装膜兼具ph响应和抗菌性能，能有效延缓蓝莓采后软化、腐烂、变质，显著延长保鲜期。2.根据权利要求1所述的负载花青素的双功能包装膜的配方，其特征在于：以pla为成膜基材，添加ph敏感性物质acn和生物抗菌物质hacc。3.根据权利要求1所述的负载花青素的双功能包装膜的制备方法，其特征在于通过静电纺丝技术制备。4.根据权利要求3所述的负载花青素的双功能包装膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：5.根据权利要求1所述，负载花青素的双功能包装膜可用于蓝莓的保鲜和新鲜度监测。技术总结本发明公开了一种负载花青素的双功能包装膜及其制备方法，涉及食品包装技术领域。该负载花青素的双功能包装膜以聚乳酸(PLA)为成膜基材，以羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)为抗菌成分，蓝莓花青素(ACN)为指示剂，通过静电纺丝技术制备得到。冷场扫描电镜、红外光谱仪和差示扫描量热仪结果表明PLA、HACC、ACN分子间相互作用形成氢键，改善了包装膜的相容性，热加工性能，形成了具有光滑且多孔的纤维网状结构。同时，该薄膜的还具有优异的抗菌和抗氧化活性。此外，负载花青素的双功能包装膜在pH 3‑11的缓冲溶液中呈现明显的颜色响应性能。在蓝莓的保鲜实验中，负载花青素的双功能包装膜在蓝莓储藏期间出现白色到粉紫色再到淡粉色的颜色变化。与此同时，也延缓了蓝莓的采后腐烂、变质和储存质量损失。技术研发人员：李维林,徐梦洋,方东路,石翀,夏舒琼,邓斌,郭亚龙受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1