基本信息
- 项目名称：
- 淀粉基控释型食品抗菌活性包装材料
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 肉制品作为一种富营养类食品，微生物易繁殖。传统保鲜方法不仅对其风味和营养产生影响，更易造成食品安全问题。本项目以天然可再生的淀粉为原料，通过共混技术将天然壳聚糖附于其中，得到了淀粉基控释型抗菌活性包装材料，实现了抗菌的时效性与长效性。既解决了肉制品易产生的食品安全问题，又避免了聚烯烃类材料面临的资源短缺和环境污染问题，实现了绿色环保，具有重要的现实意义。
- 详细介绍：
- 随着生活水平的不断提高，人们对食品安全问题的关注程度日益提高，肉制品由于其风味、营养的优势深受消费者喜爱，但作为一种富营养类食品，肉制品中微生物繁殖过快，添加的防腐剂超标等食品安全问题一直困扰着消费者。为保证肉制品食用安全，目前的保鲜防腐方法如腌渍、熏制等多对其风味和营养产生影响。而开发一种具有抗菌功能的活性包装材料为解决这一问题提供了一个新途径，但传统的聚烯烃类包装材料又面临资源短缺和环境污染的问题。由此，我们团队开发了以淀粉和天然抗菌剂壳聚糖为原料的食品抗菌活性包装材料，以期能有效延长食品货架期，使消费者在享受美味的同时，身体健康得到切实保障，并减轻白色污染给环境带来的压力。 本产品在系统地研究淀粉及天然抗菌剂壳聚糖在加工过程中的相变和流变特性的基础上，利用反应型挤出共混技术、淀粉分子的疏水性改性方法，将控释理念引入食品包装材料，通过调节淀粉基材料的亲疏水性，对基材中抗菌剂的溶出规律及其抗菌活性进行调控，实现了抗菌的时效性与长效性。与此同时，产品的机械性能与抗菌性能得到了国家权威部门检测验证，具有良好的力学性能及防水、防油性能，包装材料符合国家卫生标准，抗菌效果优良，具有自主知识产权且已进入中试阶段。 本产品的开发为熟肉制品这类富营养食品提供一类新型的绿色包装材料，有利于延长熟肉食品的货架期，提高保藏品质和安全性，从而提高我国食品制品的国际竞争力。还可提高农副产品附加值，有利于 “三农”问题的解决，本产品可再生，可完全生物降解的特性对于可持续发展具有极其重要实际意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：本团队针对肉制品中易出现的食品安全问题以及目前传统包装材料面临的资源短缺及环境污染问题，以淀粉及壳聚糖为原料，获得控释型淀粉基抗菌活性包装材料，使消费者身体健康得到切实保障，同时缓解环境压力。 基本思路：本项目通过与疏水性材料聚乳酸共混挤出和在淀粉分子中引入疏水性基团进行疏水性修饰两种方法生产出满足食品包装材料要求的产品。并通过调节聚乳酸的共混比例、淀粉疏水性改性程度控制材料的亲疏水性进而调控抗菌剂的迁出速率，实现抗菌控释效果。选择天然无毒的抗菌剂替代亚硝酸盐等防腐剂从根本上杜绝肉制品中常见的食品安全问题，得到具有完全生物降解性能的淀粉基控释型食品抗菌活性包装材料。 创新点： 1 选用价廉的淀粉与天然抗菌剂壳聚糖为原料，通过与疏水性聚乳酸降解材料共混挤出、淀粉分子的疏水性修饰的方法，制备出了既满足食品包装要求又具有良好抗菌效果的淀粉基抗菌活性包装材料，有利于降低包装成本并达到环保要求； 2 所制备的淀粉基抗菌活性包装材料具有对抗菌剂的控释特性，可以满足不同肉制品的抗菌需求。通过调节淀粉基材料的亲疏水性，对基材中抗菌剂的溶出规律及其抗菌活性进行调控，实现了抗菌的时效性与长效性。 3 所制备的淀粉基控释型抗菌活性包装材料具有完全生物降解性能，其降解性能可控。 技术关键：通过反应型挤出共混技术、淀粉分子的疏水性改性方法，得到满足食品包装力学性能的淀粉基膜材； 确定淀粉基包装材料的亲疏水性与抗菌剂的迁移情况的匹配性。 主要技术指标：参见技术报告书
科学性、先进性
- 由于肉制品中微生物极易繁殖，其保鲜效果十分重要，但传统保鲜方法或影响其营养和风味，或危害人体健康，或实施困难成本过高。淀粉及壳聚糖均具有良好的成膜性和一定的力学性能，加入增塑剂后两者的相容性得到了提高，并且具备一定的抗菌活性。淀粉具有多羟基结构，可通过物理、化学方法对其进行改性处理，调节淀粉基材料的亲疏水性能，进而调控抗菌剂壳聚糖的迁移情况、抗菌活性，实现抗菌的时效性和长效型。在肉制品等富营养食品保藏中具有其他防腐灭菌方法无法比拟的优势，为肉制品保鲜提供的新思路。 本团队制备的淀粉基控释型食品抗菌活性包装材料力学性能及耐热性能优良，符合国家相关标准。通过利用我国资源丰富且价格低廉的淀粉作为原料，开发出具有广阔应用前景的高附加值新型食品抗菌包装材料，符合我国社会经济和资源可持续发展的要求。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年3月于本校获得“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 校内赛特等奖； 2011年4月获得“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛省赛 特等奖； 本产品已申请国家发明专利一项，见附加材料。 产品经国家塑料制品监督检验中心和本省出入境检验检疫局检测，其力学性能、降解性能、抗菌性能等指标达到食品包装要求，见附加材料。 根据相关理论基础研究发表论文10篇，其中SCI、EI5篇，见附加材料。
作品所处阶段
- 中试
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目通过反应型挤出共混技术、淀粉改性方法，将控释理念引入包装材料，以淀粉作为基材制备的淀粉基活性抗菌包装材料，具有时效性和长效型。 淀粉价格低廉、来源广泛，而选用天然抗菌剂壳聚糖可替代亚硝酸盐等防腐剂，具有安全无毒，具有生物活性等优势。 本产品使用范围较广，尤其适于营养丰富的熟肉制品防腐抑菌包装。 我国熟肉制品消费量逐年增长,但其质量安全问题屡有发生，抗菌活性包装能更好地长时间保持食品的营养和风味，也更有利于消费者的健康。 我国抗菌活性包装材料发展势头十分迅猛，年增长率20%。以后必会成为食品及材料领域的研究前沿和热点，显示出广阔的市场前景。 本产品主要原料淀粉价格为4000元/吨，计入加工过程、人工费等成本，生产总成本在1.2万元/吨左右。而传统可降解包装材料，价格在1.8万元/吨。不仅降低了生产成本，提高了淀粉附加值，同时实现了绿色环保，将为我国带来巨大的经济效益和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 近20年来，随着生活质量不断提高，我国肉类工业发展迅速，已成为世界肉类生产发展增长最快的国家。然而肉肠等熟肉制品极易感染致病菌。传统保鲜方法都或多或少的影响肉制品营养及风味，或对人体健康产生影响。 20世纪末提出了食品抗菌活性包装的新概念。抗菌包装替代了传统的向食品中添加抗菌剂的食品保藏方式，能更好地长时间保持食品的营养和风味，延长食品货架期，也更有利于消费者的健康。 国内外目前对于食品抗菌活性包装材料已经进行了大量相关研究。 Jin等人将细菌素加入到聚乳酸材料中制备食品抗菌包装材料，检验了其对李斯特菌、大肠杆菌和沙门氏菌的抗菌活性，结果表明，抗菌材料对三种微生物的抗菌活性显著抗菌。Wu等人将儿茶酸加到以聚乙烯醇和淀粉为基材的薄膜内，发现当儿茶酸含量达到1000ppm时能够有效地抑制环境中的微生物。 随着人们对环境保护的重视，绿色、环保、健康成为了重点，抗菌活性包装材料逐渐由合成高分子向环境友好高分子转化，海藻酸钠、聚乳酸、纤维素和淀粉等基材被广泛得应用研究，而从抗菌剂层面上讲，相比于无机和有机抗菌剂，天然抗菌剂安全无毒、稳定性好、生物相容性好，用于食品抗菌包装材料也同样满足了健康、环保的要求。 Zhai等人利用热压成型法制备淀粉/壳聚糖共混材料，结果表明淀粉和壳聚糖分子之间可以通过氢键相互作用，增加相容性，但微相分离仍不可避免；加入20%壳聚糖后，材料的拉伸强度提高了20%；加入5%壳聚糖后，共混材料即具备显著抗菌活性。Chillo等人将壳聚糖和甘油加入到木薯淀粉可食性膜中，对比两种物质对材料力学性能和阻隔性能的影响，发现壳聚糖能够提高淀粉膜的玻璃化转变温度，提高薄膜的阻水性能。 事实上，目前对于抗菌活性保鲜包装材料的成功制备，仍然需要解决很多问题。首先是材料的力学性能、抗菌剂与载体的相容性方面仍存在巨大的挑战。其次，抗菌剂从包装膜中溶出以及向食品扩散的动态变化规律也值得探讨，这是影响抗菌包装有效性和时效性的主要因素。目前，国内外对于相关问题进行了一定的研究，但深度有待加强。 本团队研制的淀粉基抗菌活性保鲜包装材料，产品性能优良，抗菌效果良好，达到了抗菌时效性和长效型。同时其加工过程简单，成本低廉，环境友好，符合和谐社会建设的需要。与同类产品相比，具有一定的创新性和实际应用能力。
