[0001] 本发明属于高分子材料制备技术领域，尤其涉及食品保鲜技术领域，更尤其涉及一种高效抑菌抗氧化的保鲜膜及其制备方法。

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

[0003] 随着社会经济的快速发展和生活水平不断提高，人们对食品尤其是果蔬安全问题越来越重视，而果蔬在贮运和销售过程中极易腐败变质，带来安全问题的同时也造成很大经济损失。环保高效的保鲜膜可以有效保护果蔬免受细菌等微生物污染、延缓果蔬腐败变质、提高果蔬保鲜时间和延长货架寿命，是果蔬加工、储运过程中必不可少的一部分。目前，市面上用的聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等食品保鲜膜材料功能单一，不能降解且抑菌抗氧化性能低。因此，如何制备强抑菌抗氧化环保的保鲜膜材料是果蔬保鲜领域亟待解决的问题之一。

[0004] 天然高分子材料具有无毒、生物相容性好、成本低、消费者接受度高等优点，被认为是开发果蔬等食品保鲜材料的理想对象。壳聚糖(Chitosan，CS)是甲壳素脱乙酰基的产物，是一种天然的阳离子碱性多糖，它来源丰富，可生物降解，具有成膜特性，能够抑制微生物生长，有一定的抑菌抗氧化性能等优点，越来越受到人们的重视，是目前科研人员制备抑菌环保的果蔬、肉制品等食品保鲜膜材料重点关注材料之一，而且，CS基绿色环保膜材料可以减少对石油基包装膜材料的使用，从源头上治理“白色污染”。但CS分子间存在强烈的氢键作用，其晶态结构十分紧密，难溶于水和碱性溶液中，在绝大部分的有机溶剂中溶解度也较低，成膜脆性大且单一组分的CS膜材料的抑菌性抗氧化性能有限，不能满足果蔬高效保鲜材料的要求，限制了其应用范围。对CS进行改性和修饰可提高其成膜性能、气体阻隔性能、力学性能、抑菌抗氧化性能等，更适合于现代果蔬保鲜贮运的要求。

[0005] 目前，报道的CS基膜材料技术很多，各有特色，但制备过程复杂、功能相对较单一，有的拉伸强度较高，有的抑菌性能较高。如CN 115807288 A中公开了一种具有细菌监测和协同抗菌功能的纳米保鲜膜及其制备方法，其将聚乙烯醇、壳聚糖、花青素通过加入交联剂和乙二醛获得混合溶液，将混合溶液通过静电纺丝的方式制备成保鲜膜。但是这种制备方法效率较低，且在制备过程中所需溶液具有强腐蚀性，对操作人员及环境影响较大，不利于大规模生产制备。CN 114479143 A中公开了一种可食用的保鲜膜，其采用壳聚糖、原花青素和胶原按一定比例混合后制备成可食用的膜液，经过干燥后成膜获得，此类保鲜膜虽然具有一定的抗菌性能，但是力学性能较差，不能满足日常食品保鲜膜强度要求。CN 115595784 A公开了一种复合壳聚糖保鲜膜，其不仅保持了甚至提高了保鲜膜的力学性能，同时进一步提高了抗菌防腐性能。但是，其使用的静电纺丝的方式制备，生产效率低、对环境污染大；而且是该发明将所用原材料直接混合成膜，主要是物理交联，拉伸强度较高，但柔性不足。总之，现有技术已有的壳聚糖保鲜膜并不能很好的满足食品、果蔬在保鲜过程中对阻隔性能、力学性能、抑菌抗氧化性及生产等方面的要求。

[0043] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0044] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

[0045] 实施例1

[0046] 1)氧化态CS聚合物的制备

[0047] 向1000mL的三口圆底烧瓶中加入500mL HAC溶液(2％v/v)，然后取20g CS(Mv：10000；其取代度80％；脱乙酰度：90％)溶于HAC溶液，然后加入200uL漆酶(纯度≧99％)和
2g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态CS溶液。其制备路线如图1所示。

[0048] 2)氧化态PEG聚合物的制备

[0049] 1000mL的三口圆底烧瓶中加入300mL去离子水，将10g PEG2000充分溶于水中，然后加100uL漆酶和1g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态PEG聚合物溶液。其制备路线如图2所示。

[0050] 3)氧化态PC聚合物的制备

[0051] 将漆酶100uL加入200mL PC溶液中(2％，g/v)，在通氧气搅拌反应条件下制得氧化态PC溶液。其制备路线如图3所示。

[0052] 4)壳聚糖基高效抑菌抗氧化保鲜膜的制备

[0053] 分别取以上制备好的氧化态CS溶液250mL，氧化态PEG聚合物溶液15mL和氧化态PC溶液60mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧气搅拌条件下反应制得PC‑PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到壳聚糖基高效高效抑菌抗氧化保鲜膜。其制备路线如图4所示。

[0054] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0055] 实施例2

[0056] 1)氧化态CS聚合物的制备

[0057] 向1000mL的三口圆底烧瓶中加入500mL HAC溶液(2％v/v)，然后取20g CS溶于HAC溶液，然后加入200uL漆酶和2g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态CS溶液。其制路线如图1所示。

[0058] 2)氧化态PEG聚合物的制备

[0059] 1000mL的三口圆底烧瓶中加入300mL去离子水，将10g PEG2000充分溶于水中，然后加100uL漆酶和1g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态PEG聚合物溶液。其制备路线如图2所示。

[0060] 3)氧化态PC聚合物的制备

[0061] 将漆酶100uL加入200mL PC溶液中(2％，g/v)，在通氧气搅拌反应条件下制得氧化态PC溶液。其制备路线如图3所示。

[0062] 4)壳聚糖基高效抑菌抗氧化保鲜膜的制备

[0063] 分别取以上制备好的氧化态CS溶液250mL，氧化态PEG聚合物溶液30mL和氧化态PC溶液80mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧气搅拌条件下反应制得PC‑PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到壳聚糖基高效高效抑菌抗氧化保鲜膜。

[0064] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0065] 实施例3

[0066] 1)氧化态CS聚合物的制备

[0067] 向1000mL的三口圆底烧瓶中加入500mL HAC溶液(2％v/v)，然后取20g CS溶于HAC溶液，然后加入200uL漆酶和2g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态CS溶液。其制路线如图1所示。

[0068] 2)氧化态PEG聚合物的制备

[0069] 1000mL的三口圆底烧瓶中加入300mL去离子水，将10g PEG2000充分溶于水中，然后加100uL漆酶和1g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态PEG聚合物溶液。其制备路线如图2所示。

[0070] 3)氧化态PC聚合物的制备

[0071] 将漆酶100uL加入200mL PC溶液中(2％，g/v)，在通氧气搅拌反应条件下制得氧化态PC溶液。其制备路线如图3所示。

[0072] 4)壳聚糖基高效抑菌抗氧化保鲜膜的制备

[0073] 分别取以上制备好的氧化态CS溶液250mL，氧化态PEG聚合物溶液24mL和氧化态PC溶液100mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧气搅拌条件下反应制得PC‑PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到壳聚糖基高效高效抑菌抗氧化保鲜膜。

[0074] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0075] 实施例4

[0076] 1)氧化态CS聚合物的制备

[0077] 向1000mL的三口圆底烧瓶中加入500mL HAC溶液(2％v/v)，然后取20g CS溶于HAC溶液，然后加入200uL漆酶和2g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态CS溶液。其制路线如图1所示。

[0078] 2)氧化态PEG聚合物的制备

[0079] 1000mL的三口圆底烧瓶中加入300mL去离子水，将10g PEG2000充分溶于水中，然后加100uL漆酶和1g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态PEG聚合物溶液。其制备路线如图2所示。

[0080] 3)氧化态PC聚合物的制备

[0081] 将漆酶100uL加入200mL PC溶液中(2％，g/v)，在通氧气搅拌反应条件下制得氧化态PC溶液。其制备路线如图3所示。

[0082] 4)壳聚糖基高效抑菌抗氧化保鲜膜的制备

[0083] 分别取以上制备好的氧化态CS溶液250mL，氧化态PEG聚合物溶液24mL和氧化态PC溶液120mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧气搅拌条件下反应制得PC‑PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到壳聚糖基高效高效抑菌抗氧化保鲜膜。

[0084] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0085] 实施例5

[0086] 1)氧化态CS聚合物的制备

[0087] 向1000mL的三口圆底烧瓶中加入500mL HAC溶液(2％v/v)，然后取20g CS溶于HAC溶液，然后加入200uL漆酶和2g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态CS溶液。其制路线如图1所示。

[0088] 2)氧化态PEG聚合物的制备

[0089] 1000mL的三口圆底烧瓶中加入300mL去离子水，将10g PEG2000充分溶于水中，然后加100uL漆酶和1g TEMPO试剂，通氧气搅拌条件下反应制得氧化态PEG聚合物溶液。其制备路线如图2所示。

[0090] 3)氧化态PC聚合物的制备

[0091] 将漆酶100uL加入200mL PC溶液中(2％，g/v)，在通氧气搅拌反应条件下制得氧化态PC溶液。其制备路线如图3所示。

[0092] 4)壳聚糖基高效抑菌抗氧化保鲜膜的制备

[0093] 分别取以上制备好的氧化态CS溶液250mL，氧化态PEG聚合物溶液30mL和氧化态PC溶液120mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧气搅拌条件下反应制得PC‑PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到壳聚糖基高效高效抑菌抗氧化保鲜膜。

[0094] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0095] 对比例1

[0096] 分别取实例3中制备好的氧化态CS溶液200mL，氧化态PC溶液100mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧振荡条件下反应制得PC‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到PC‑CS膜材料。

[0097] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0098] 对比例2

[0099] 分别取实例3中制备好的氧化态CS溶液200mL，氧化态PEG聚合物溶液30mL放入1000mL的三口圆底烧瓶中充分混合后，加入100uL漆酶，在37℃，通氧振荡条件下反应制得PEG‑CS共聚物溶液，然后倒入四氟乙烯模具于恒温干燥箱中脱水至膜干燥，得到PEG‑CS膜材料。

[0100] 每个步骤都可在35℃‑39℃条件下进行。

[0101] 分析与说明：以下分析方法用于所有实施例及对比实验，除非另外说明。

[0102] 拉伸性能测试：将实施例1、3或5制备的3组PC‑PEG‑CS‑(1,3,5)薄膜和两组对比实验1中的PC‑CS膜和对比实验2中的PEG‑CS膜使用橡胶气动切片机制成哑铃型样条样条。采用德国Zwick/Roell公司的Z005型电子万能材料试验机对试样进行拉伸性能测试，拉伸速度50mm/min。PC‑PEG‑CS薄膜、PC‑CS膜和PEG‑CS膜的试验结果如图5所示。图5中，对PC‑PEG‑CS薄膜PC‑CS膜和PEG‑CS膜进行拉伸测试得到，薄膜的拉伸强度为4.4～5.3MPa，断裂伸长率为109.3～272.5％，其中，PC‑CS膜拉伸强度最大，但断裂伸长率最小，说明原花青素壳聚糖膜脆性大；3种PC‑PEG‑CS裂伸长率都较高，最低都达到229％，说明弹性较好；且PC‑PEG‑CS‑3的拉伸强度和断裂伸长率相对最优，拉伸强度和断裂伸长率分别达到5.09MPa和256.7％。具有优异的机械性能，能够满足食品包装材料或生物医用材料的使用强度。且随着PEG含量的增加，PC‑PEG‑CS薄膜的断裂伸长率随着含量的增加，但拉伸强度逐渐增强逐渐降低；因此，PEG含量不能太高。

[0103] 抑菌性能测试：选用大肠杆菌和金黄色葡萄球，并通过抑菌圈对实施例3中PC‑PEG‑CS‑3膜、PC‑CS膜和PEG‑CS膜进行抗菌性能评价。具体步骤：预先将PC‑PEG‑CS‑3膜、PC‑CS膜和PEG‑CS膜分别剪成直径为5mm大小，并置于紫外灯下灭菌30min。在培养皿中加入5
20mL左右琼脂培养基，水平静置凝固，接种0.1mL菌液(10个/mL)，涂布均匀。取提前灭菌后的PC‑PEG‑CS‑3膜片接种进琼脂培养基中，于37℃恒温培养箱中培养18h，观察结果并测量抑菌环大小，图6所示。

[0104] 从图6的抑菌圈效果图可以直观观察到，PC‑PEG‑CS‑3薄膜对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为19.6mm、17.7mm，PC‑CS膜对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为16.5mm、12.3mm，PEG‑CS膜对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为10.7mm、8.8mm，以上膜材料都具有一定的抑菌效果，但PC‑PEG‑CS‑3膜效果更好。PC‑PEG‑CS‑3膜对金色葡萄球菌抑菌性较大肠杆菌效果更加显著，PC‑PEG‑CS‑3膜对大肠杆菌的抑菌率比PC‑CS膜和PEG‑CS膜分别提高了18.79％和83.18％；对金色葡萄球菌的抑菌率比PC‑CS膜和PEG‑CS膜分别提高了43.90％和101.14％。更能够满足果蔬保鲜包装材料日常抗菌要求，属于较强的抑菌保鲜膜材料。

[0105] 抗氧化性测试：准确称取0.05g PC‑PEG‑CS‑3膜和两组对比实验膜材料样品分别放于10mL去离子水中振荡溶解，后于10000rpm离心5min后取上清液备用。

[0106] (1)DPPH自由基清除率:

[0107] 分别取2mL上清液与浓度为0.1mmol的DPPH甲醇溶液2.5mL混合均匀，避光条件下反应30min，于517nm处测定混合液的吸光度。DPPH自由基清除率的计算公式为：

[0108] RDPPH(％)＝(AT‑AS)/AO×100％

[0109] 式中：AT为在517nm处DPPH甲醇溶液与2mL甲醇溶液的吸光度；

[0110] AS为DPPH甲醇溶液与2mL样品溶液的吸光度；

[0111] AO为DPPH甲醇溶液与2mL去离子水的吸光度。

[0112] (2)ABTS+自由基清除率：

[0113] 分别取2mL上清液与2.5mL ABTS+/PBS溶液(吸光度为0.700±0.025)混合均匀，避+光条件下反应30min，于734nm处测定其的吸光值。ABTS自由基清除率的计算公式为：

[0114] RABTS+(％)＝(A2‑A1)/A0×100％

[0115] 式中：A2为在734nm处ABTS+/PBS溶液与PBS溶液的吸光度；

[0116] A1为在734nm处ABTS+/PBS溶液与样品溶液的吸光度；

[0117] A0为在734nm处ABTS+/PBS溶液与2.5mL去离子水的吸光度。

[0118] PC‑PEG‑CS‑3膜与PC‑CS膜和PEG‑CS膜的DPPH自由基和ABTS+自由基清除率结果见图7。

[0119] 从图7的抗氧化性测试图可以直观观察到，PC‑PEG‑CS‑3薄膜对DPPH自由基和ABTS+ +自由基清除率效果最为显著，分别为91.6％、90.7％，PC‑CS膜对DPPH自由基和ABTS自由基+
清除率分别为84.5mm、83.3mm，PEG‑CS膜对DPPH自由基和ABTS 自由基清除率分别为
39.4％、38.2％。由以上测试结果可知，PC‑PEG‑CS‑3膜属于较强的抗氧化保鲜膜材料，更能够满足果蔬保鲜包装材料日常抗氧化要求。

[0120] 阻隔性能测试：

[0121] 水蒸气渗透性是食品包装材料的重要参数，低水蒸气透过率，可以延长食品的保质期。分别在相对湿度为30％、50％和80％的条件下对所制备的PC‑PEG‑CS‑3薄膜材料和两组对比实验膜材料样品进行了水蒸气透过率测试。其中PC‑PEG‑CS‑3薄膜材料的水蒸气透2
过率(在25℃下，不同相对湿度下，水蒸气透过率均小于100g·mm/(m·24h))较低，表明该复合材料具有良好的防潮性能，适用于食品保鲜，尤其是果蔬保鲜。水蒸气透过率测试结果见图8。

[0122] 降解性能测试：

[0123] 包装材料适当的可降解性是避免白色污染的必要条件。将PC‑PEG‑CS‑3薄膜材料和两组对比实验膜材料样品分别放在室温PBS(pH7.4)缓冲液中测试其降解行为。结果表明，经过6周时间，PC‑PEG‑CS薄膜材料与两组对比实验膜材料的失重率均超过了35％，都具有较好的降解性能。其中PC‑CS膜降解4周后已无法测重，PEG‑CS膜降解5周后已无法测重，PC‑PEG‑CS‑3薄膜材料降解能持续6周，失重率均达到了41.5％。由此可以看出，将PC‑PEG‑CS‑3薄膜材料量产为食品保鲜膜材料可以维持较长时间，更适合食品包装的要求。薄膜材料的降解试结果见图9。

[0124] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。