阅读说明：本技术 一种冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫及其制备方法和应用 (Bacteriostatic water absorption pad for tray packaging of chilled fresh meat and preparation method and application thereof ) 是由 刘骞 于栋 孔保华 冯旸旸 徐敬欣 王浩 *** 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫及其制备方法,该方法包括以下步骤：将丁香油乙醇溶液加入到聚乙烯醇和柠檬酸的混合溶液中,搅拌均匀后通过静电纺丝技术制备出聚乙烯醇基抑菌纳米纤维垫,之后对聚乙烯醇纳米纤维垫进行加热处理从而得到疏水性的聚乙烯醇基抑菌纳米纤维垫。根据本发明制备的纳米纤维垫具有较高的吸水性和抗菌性,其功能性优于目前现有的冷鲜肉吸水垫,这为食品活性包装提供了新的思路。此外,聚乙烯醇可完全降解,是一种环境友好型包装材料,符合绿色生态的发展趋势。本发明制备的疏水性聚乙烯醇基抑菌食品吸水垫可用在生鲜肉的包装盒中,不仅能提高冷鲜肉的感官特性还可以起到延长货架期的作用。(The invention discloses a bacteriostatic water absorption pad for tray packaging of chilled fresh meat and a preparation method thereof, wherein the method comprises the following steps: adding the clove oil ethanol solution into a mixed solution of polyvinyl alcohol and citric acid, uniformly stirring, preparing the polyvinyl alcohol-based antibacterial nanofiber pad by an electrostatic spinning technology, and then heating the polyvinyl alcohol-based antibacterial nanofiber pad to obtain the hydrophobic polyvinyl alcohol-based antibacterial nanofiber pad. The nanofiber mat prepared according to the invention has higher water absorption and antibacterial property, and the functionality of the nanofiber mat is superior to that of the existing cold fresh meat water absorption mat, so that a new idea is provided for active packaging of food. In addition, the polyvinyl alcohol can be completely degraded, is an environment-friendly packaging material, and accords with the development trend of green ecology. The hydrophobic polyvinyl alcohol-based bacteriostatic food water absorbent pad prepared by the invention can be used in a packaging box of fresh meat, can improve the sensory characteristics of the cold fresh meat and can also play a role in prolonging the shelf life.)

一种冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫及其制备方法和应用属于食品包装领域。

背景技术

随着国民经济的日益发展，人民的生活水平不断提高，精包装的冷鲜肉越来越受人们的青睐。但是冷鲜肉的水分和血液会在运输、贮藏、售卖等过程中流出，严重影响冷鲜肉的感官品质。目前市面上大多采用无纺布和棉布的复合吸水垫来吸收冷鲜肉流出的水分和血液，但是这种吸水垫的吸水能力不足且不能抑制微生物的生长与繁殖。因此开发一种具有抑菌功效的食品吸水垫具有非常重要的现实意义。

聚乙烯醇是一种多功能聚合物，具有耐化学腐蚀，物理性能和气体阻隔性能优异，安全无毒易降解等优点，使其在工业中得到了广泛应用。利用静电纺丝技术制备的聚乙烯醇纳米纤维垫具有高孔隙率高比表面积的优点，能够快速吸收水分以及长效释放抗菌物质。但是聚乙烯醇纳米纤维垫在水中易溶解，限制了其在食品包装上的应用。向聚乙烯醇溶液中加入柠檬酸，然后对纳米纤维垫进行加热处理促使二者发生酯化反应可以提高聚乙烯醇纳米纤维垫的疏水性。聚乙烯醇纳米纤维垫本身并不具有抑菌性，通常向聚乙烯醇溶液中加入抗菌物质如植物精油等来达到抑菌的目的。丁香油是一种天然的植物芳香油，具有显著的抗菌及抗氧化性能，但是由于丁香油在空气中易挥发，在水中不易溶解，大大降低了精油的利用率。故使用静电纺丝纤维包埋丁香油，以提高丁香油的稳定性和利用率。

因此，向聚乙烯醇溶液中添加柠檬酸和丁香油，一方面可以改善聚乙烯醇纳米纤维垫的疏水性，另一方面还可以赋予聚乙烯醇纳米纤维垫抑菌的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫及其制备方法和应用。本发明的制备方法包括以下步骤：(1)丁香油溶液的制备：准确称取丁香油使其完全溶于1～5mL无水乙醇中，备用。

(2)聚乙烯醇溶液的制备：分别将柠檬酸和聚乙烯醇加入到双蒸水中且70～95℃水浴加热1h，然后磁力搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，制得的聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量分数百分比为5％～12％，柠檬酸的质量分数百分比为0.2％～1.0％。

(3)静电纺丝溶液的制备：将步骤(1)制备的丁香油溶液逐滴添加到步骤(2)中的聚乙烯醇溶液中，磁力搅拌7～12h，制得静电纺丝溶液。

(4)将步骤(3)的纺丝溶液加入到10mL注射器中，其中，纺丝液的用量为10mL，静电纺丝过程的参数设置为：电压10～25KV；推进速度0.2～1mL/h；接收距离10～30cm。

(5)将步骤(4)得到的聚乙烯醇纳米纤维垫置于烤箱中，条件为：120～180℃加热2～10min，得到疏水性聚乙烯醇基抑菌食品吸水垫。

本发明优点：一、本发明制备的冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫选用的原料聚乙烯醇是生物可降解材料，具有无毒、生物相容性高、安全性高等优点。二、本发明使用柠檬酸作为交联剂并通过加热处理改善聚乙烯醇纳米纤维垫的疏水性，属于一种绿色食品可接受的交联方式。三、本发明使用的丁香油是一种天然植物精油，从丁香树的花蕾、枝叶等部位提取获得，安全性及消费者认可度高。四、本发明制备的疏水性聚乙烯醇基抑菌食品吸水垫属于纳米材料，具有高孔隙率高比表面积的优势，且生产成本低。它不仅具有高吸水能力还能发挥抑菌的作用，其功能性优于目前市面上的吸水垫。

本发明制备的冷鲜肉托盘包装的抑菌吸水垫作为冷鲜肉吸水垫使用。

附图说明

图1纳米纤维垫扫描电子显微镜图及直径分布

图2吸水能力图

图3丁香油聚乙烯醇纳米纤维垫抑菌圈

图4聚乙烯醇纳米纤维垫红外光谱图

具体实施方式

(1)丁香油溶液的制备：分别将0g、0.08g、0.16g、0.24g、0.32g、0.40g丁香油加到2mL无水乙醇中，搅拌至完全溶解，备用。

(2)聚乙烯醇溶液的制备：分别将柠檬酸和聚乙烯醇加入到双蒸水中且90℃水浴加热1h，然后磁力搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，制得的聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量分数百分比为7.5％，柠檬酸的质量分数百分比为0.6％。

(3)静电纺丝溶液的制备：将步骤(1)制备的丁香油溶液逐滴加入到步骤(2)中的聚乙烯醇溶液中其中聚乙烯醇的质量分数百分比为7.5％，柠檬酸的质量分数百分比为0.6％，磁力搅拌12h，制得静电纺丝溶液。

(4)将步骤(3)的纺丝溶液加入到10mL注射器中，其中，纺丝液的用量为10mL，静电纺丝过程的参数设置为：电压15KV；推进速度0.5mL/h；接收距离20cm。

(5)将步骤(4)得到的聚乙烯醇纳米纤维垫置于烤箱中，条件为：180℃加热8min。得到疏水性聚乙烯醇基抑菌食品吸水垫。

图1可以看出随着聚乙烯醇浓度的增加纳米纤维平均直径呈上升趋势，这是因为溶液粘度的增加会增加聚乙烯醇分子链之间的缠结，从而导致纤维直径增大。特别地，5％聚乙烯醇的纳米纤维中含有很多结节，整体呈现纺锤型分布，这是由于溶液粘度低使得分子链的缠结程度小所导致的。相比之下，含有丁香油的聚乙烯醇纳米纤维的形态与纯聚乙烯醇纳米纤维的形态差别很大，均匀性明显较差，存在很多结节，结节凸起的部位存在较多的丁香油。由此，实验证明静电纺丝程成功将丁香油载入到聚乙烯醇纳米纤维中，且纤维结构稳定，无断丝现象。

图2可以看出，市场上吸水膜的吸水能力为4.94g/g，在添加不同浓度的柠檬酸后，纳米纤维垫的吸水能力有明显提高。其中含有0.6％柠檬酸的纳米纤维膜的吸水能力最强，高达9.28g/g。说明柠檬酸的加入在提高纳米纤维垫疏水性的同时还能提高其吸水性。

图3可以看出包埋丁香油的纳米纤维垫对金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性。

图4从红外光谱图中可以看出聚乙烯醇/柠檬酸纳米纤维膜在3000-3500cm^-1出现O-H键伸缩振动吸收峰；2941cm^-1出现烷基的C-H伸缩振动吸收峰；1717cm^-1出现C＝O伸缩振动吸收峰；1435cm^-1出现CH₂吸收峰；1094cm^-1出现C-O伸缩振动吸收峰。与聚乙烯醇纳米纤维相比，聚乙烯醇/柠檬酸纳米纤维膜新出现了C＝O官能团，C＝O伸缩振动吸收峰可以证明聚乙烯醇和柠檬酸发生了酯化反应。丁香油的特征峰有O-H伸缩振动吸收峰(3521cm^-1)；C-H伸缩振动吸收峰(2937cm^-1)；C＝C振动吸收峰(1514cm^-1)。与未包埋精油的纳米纤维相比包埋精油的纳米纤维的C-H伸缩振动吸收峰(2941cm^-1)出现明显增强，并且丁香油含有C-H伸缩振动吸收峰(2937cm^-1)，这说明C-H伸缩振动吸收峰的增强是由于包埋丁香油所导致的，证明了丁香油存在于聚乙烯醇纳米纤维垫中。