一种淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料及其制备方法与流程
本发明涉及一种淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料及其制备方法，属于抗菌可降解材料领域。
背景技术：
传统的食品包装材料不具有抗菌性能，无法抑制食品表面的细菌滋生，食品在存储的过程中容易变质腐烂，造成食品的浪费；甚至被人误食，对人体健康造成威胁。塑料产品是食品包装中常用的包装材料，塑料包装材料在使用过后不能被生物降解，排放在自然界中形成“白色垃圾”，长期不能被生物降解，并且容易被动物误食威胁生命，对自然环境和生态平衡造成严重危害。
研发抗菌可降解包装材料可克服上述问题。淀粉是一种常见的来源广泛、储量丰富、价格低廉、可再生的可降解天然高分子材料，具有良好的成膜性，易于加工铸造，可用于制备可降解材料。但是，以淀粉为原料制备的降解材料抗菌性能差，在存储和使用的过程中易被细菌污染。需要在材料中添加抗菌剂提高材料的抗菌性能，一方面可提高材料的存储周期和使用期限，另一方面可使材料在作为食品包装材料使用的过程中起到抗菌和保鲜的作用，延长食品的保鲜、保存时间。
常用的食品抗菌剂如苯甲酸、苯甲酸钠、尼泊金酯类、脱氢醋酸、山梨酸钾等，长期使用对人体造成一定的负担和危害。天然植物来源的茶多酚是安全无害的抗菌成分，可应用于抗菌食品包装中。然而，由于茶多酚不稳定，极易被氧化，限制了其应用。
技术实现要素：
为解决上述现有食品包装存在的问题，提出一种对人体和环境安全无害、简单可行的抗菌可降解食品包装材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别制备淀粉溶液和茶多酚溶液；
(2)将淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在一定温度、搅拌条件下加入交联剂，保持一定的温度并持续搅拌一段时间，使淀粉和茶多酚发生交联，得到交联产物；
(3)步骤(2)所得交联产物通过流延法或双螺杆挤出的方法制成抗菌可降解食品包装材料或与可降解高分子材料复合后通过流延法或双螺杆挤出的方法制成抗菌可降解食品包装材料。
进一步的，所述步骤(1)中淀粉溶液和茶多酚溶液的制备方法分别为：将淀粉分散于溶剂中，于10-100℃温度下加热搅拌至溶解；将茶多酚分散于溶剂中，于10-100℃温度下加热搅拌至溶解；所述溶剂包括水、dmso、离子液体中的一种或两种及以上。
所述离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。
进一步的，所述离子溶液包括季铵盐离子溶液、季磷盐离子溶液、咪唑盐离子溶液和吡咯盐离子溶液。
进一步的，所述的淀粉包括直链淀粉，支链淀粉，以及任意比例的直链淀粉和支链淀粉组成的淀粉和以及经过任意方式改性处理的改性淀粉。
进一步的，步骤(1)中的茶多酚溶液中还可添加抗氧化剂，所述抗氧化剂包括维生素c、维生素e、没食子酸中的一种或两种及以上混合物，以防止茶多酚在制备过程中被氧化。
进一步的，步骤(2)中淀粉溶液和茶多酚溶液的混合溶液中淀粉与茶多酚的质量比为10:1-1:2。
进一步的，步骤(2)中的具体操作为：将淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在10-100℃、搅拌条件下加入交联剂，保持10-100℃温度下，持续搅拌1-24h，使淀粉与茶多酚发生交联，得到交联产物。
进一步的，所述的搅拌方法包括磁力搅拌、机械搅拌、超声、震荡等一种或两种及以上联用的方法。
进一步的，步骤(2)中交联剂包括戊二醛、三乙醇胺、乙二醛、丙二胺、丙烯酸、丙烯酸酯中的一种或两种及以上混合交联剂。
进一步的，步骤(3)中的可降解高分子材料包括纤维素、改性纤维素、甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐、琼脂、明胶、卡拉胶、阿拉伯胶、瓜儿胶、pva、pla、plc、pha中的一种或两种及以上混合物。
进一步的，步骤(3)中制备抗菌可降解食品包装材料的过程中还可添加增塑剂和/或助剂改善以增强材料的性能。
本发明还提供了一种根据上述制备方法制备得到的抗菌可降解食品包装材料。
本发明具有如下有益效果：将淀粉与茶多酚通过交联剂的交联作用，使淀粉中的羟基基团与茶多酚中的酚羟基基团发生交联，形成稳定的具有抗菌效果并且可降解的交联物。可用于进一步加工制备抗菌可降解食品包装材料。
本发明的一种抑菌可降解食品包装材料采用可完全生物降解的材料制备，使用后可被自然界中的生物完全降解，是一种绿色环保的食品包装材料，不会对自然环境造成污染。
本发明的一种抑菌可降解食品包装材料采用天然植物来源的茶多酚，可被人体代谢、对人体安全无害，长期使用不会对人体造成危害。本发明的包装材料在达到对食品抑菌效果的同时对人体健康无潜在危害。
本发明的一种抑菌可降解食品包装材料制备过程中茶多酚和淀粉发生交联形成稳定的交联物，克服了茶多酚易被氧化而造成的抑菌时效短的缺点，使本发明的食品包装材料实现长期抑菌的效果。
附图说明
图1为无交联茶多酚材料的斯特菌抗菌性实验结果(无抗菌效果)。
图2为淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料的斯特菌抗菌性实验结果。
图3为无交联茶多酚材料的金黄色葡萄球菌抗菌性实验结果(无抗菌效果)。
图4为淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料的金黄色葡萄球菌抗菌性实验结果。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
s1.配制淀粉溶液：将5g淀粉加入20ml去离子水中，在70℃的温度下搅拌溶解。
s2.配制茶多酚溶液：将5g茶多酚加入10ml溶解0.5g维生素c的去离子水中，在70℃的温度下搅拌溶解。
s3.将淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在70℃温度下、在搅拌条件下加入戊二醛交联剂，保持60℃温度并持续搅拌12h，使淀粉和茶多酚发生交联。
s4.淀粉与茶多酚的交联物可直接通过流延法制作抗菌可降解食品包装材料。
实施例2
s1.配制淀粉溶液：将5g淀粉加入30ml去离子水中，在75℃的温度下搅拌溶解。
s2.配制茶多酚溶液：将2g茶多酚加入5ml分散0.2g维生素e的去离子水中，在60℃的温度下搅拌溶解。
s3.将淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在80℃温度下、在搅拌条件下加入三乙醇胺交联剂，保持80℃温度并持续搅拌2h，使淀粉和茶多酚发生交联。
s4.淀粉与茶多酚的交联物与30ml5％pva(聚乙烯醇)的水溶液混合后通过流延法制作抗菌可降解食品包装材料。
实施例3
s1.配制淀粉溶液：将5g淀粉加入20ml去离子水中，在85℃的温度下搅拌溶解。
s2.配制茶多酚溶液：将3g茶多酚加入5ml溶解0.3g没食子酸的去离子水中，在70℃的温度下搅拌溶解。
s3.将淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在60℃温度下、在搅拌条件下加入乙二醛交联剂，保持60℃温度并持续搅拌10h，使淀粉和茶多酚发生交联。
s4.淀粉与茶多酚的交联物干燥后与10gpla(聚乳酸)通过双螺杆加热挤出的方法制作抗菌可降解食品包装材料。
实施例4
s1.配制淀粉溶液：将5g高直链淀粉加入20mldmso中，在30℃的温度下搅拌溶解。
s2.配制茶多酚溶液：将5g茶多酚加入10ml溶解0.5g维生素c的去离子水中，在30℃的温度下搅拌溶解。
s3.将高直链淀粉溶液和茶多酚溶液混合均匀，在50℃温度下、在搅拌条件下加入戊二醛交联剂，保持50℃温度并持续搅拌12h，使高直链淀粉和茶多酚发生交联。
s4.高直链淀粉与茶多酚的交联物可直接通过流延法制作抗菌可降解食品包装材料。
本发明实施例4制备的淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料的抗菌性实验结果如图2和图4所示，并将无交联茶多酚的材料作为对照。具体的，图1和图3为无交联茶多酚的高直链淀粉包装材料分别对斯特菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果，图片中材料边缘未出现透明圈，说明无交联茶多酚的高直链淀粉包装材料对斯特菌和金黄色葡萄球菌无抗菌性。
图2和图4为高直链淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料分别对斯特菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果，图片中材料边缘出现明显的透明圈，说明交联茶多酚的高直链淀粉包装材料对斯特菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌性。特别的，图2中高直链淀粉交联茶多酚抗菌可降解食品包装材料周围出现较大范围的透明区域，说明该材料对金黄色葡萄球菌尤其具有突出的抑菌效果。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。
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