本技術(shù)屬于生物復(fù)合膜，具體涉及一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、食品保鮮膜是一種常用的食品包裝材料，主要用于覆蓋食物以保持其新鮮度和延長(zhǎng)保質(zhì)期。常見的食品保鮮膜多是由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)等材料制成的塑料制品，這些材料是基于石油的產(chǎn)品，不易降解，對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期污染，并且pvc保鮮膜中的增塑劑可能滲入食品，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)一些保鮮膜對(duì)氧氣、濕氣和其他氣體的阻隔性能不足，導(dǎo)致食品容易變質(zhì)。

2、近年來，出于環(huán)境保護(hù)的目的，蛋白質(zhì)、多糖、脂類等多種天然生物聚合物被廣泛應(yīng)用于制備食品包裝材料，這些天然生物聚合物做成的膜具有可降解性、無毒性和減少環(huán)境污染性。與單獨(dú)的脂質(zhì)或多糖制備的膜相比，復(fù)合膜，尤其是多糖與蛋白的復(fù)合膜，因其優(yōu)異的氣體屏障和生物安全環(huán)保性能而別樹一格。

3、多糖與蛋白的復(fù)合膜中，多使用疏水蛋白，疏水蛋白的添加可以增強(qiáng)保鮮膜對(duì)濕氣和氧氣的阻隔性，從而延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。但是，多糖含有大量的羥基(-oh)官能團(tuán)，表現(xiàn)出親水性。疏水蛋白與親水性多糖之間存在界面相容性差的問題，可能導(dǎo)致復(fù)合材料的性能不穩(wěn)定。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中往往是添加增塑劑(如聚乙二醇、甘油等)，這些增塑劑同樣可能滲入食品，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)，如腎毒性、過敏反應(yīng)和細(xì)胞毒性等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.要解決的問題

2、本技術(shù)針對(duì)復(fù)合膜中疏水蛋白與親水性多糖之間存在界面相容性差的問題，提供了一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，zif-8@thy的加入能有效改善κ-卡拉膠/zein復(fù)合膜的界面相容性，提高了吸水性能、抗氧化性能，同時(shí)zif-8作為藥物的緩釋平臺(tái)，對(duì)ph敏感，從金屬框架中緩慢釋放出藥物可以長(zhǎng)效抗菌，因此具有穩(wěn)定的長(zhǎng)效抗菌性能。

3、2.技術(shù)方案

4、為了解決上述問題，本技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下：

5、本技術(shù)提供了一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜，該復(fù)合膜的主要成分包括：κ-卡拉膠、zein和zif-8@thy，其中：

6、κ-卡拉膠為天然的多糖，被世界衛(wèi)生組織和國際糧農(nóng)組織認(rèn)為用于食品是安全可靠的；

7、zein為疏水性玉米醇溶蛋白，是美國藥品監(jiān)督管理局(fda)列為的安全(gras)材料；

8、thy為麝香草酚(thymol，2-異丙基-5-甲基苯酚，c10h14o，又叫百里香酚)，是一種酚類單萜烯，主要存在于百里香屬物種中，具有優(yōu)異的抗氧化、抗炎、抗菌和抗真菌特性；已被歐盟(eu)和美國藥品監(jiān)督管理局(fda)列入gras食品添加劑清單，被認(rèn)為是一種安全無毒的抗菌劑和抗氧化劑；

9、zif-8為沸石咪唑酸鹽框架-8(由2-二甲基咪唑和zn2+組成)，是金屬有機(jī)骨架(mofs)，表現(xiàn)出出色的化學(xué)穩(wěn)定性和可忽略不計(jì)的細(xì)胞毒性；具有優(yōu)異的化學(xué)官能，可以與天然聚合物κ-卡拉膠和玉米醇溶蛋白zein上的活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，使其成為親水性天然聚合物和疏水性玉米醇溶蛋白之間的良好界面潤滑劑；此外，zif-8在其獨(dú)特的2d層狀結(jié)構(gòu)之間顯示出大孔隙，使其可以高負(fù)載抗菌劑thy，并允許精確控制其釋放，為抗菌劑提供更有效的遞送特性，具有出色的抗氧化和抗菌特性，從而增強(qiáng)了抗菌劑的穩(wěn)定性和生物利用度。

10、本技術(shù)還提供了上述一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜的制備方法，基于超聲輔助的加熱澆筑法制備而成，具體包括如下步驟：

11、s1，將二甲基咪唑和thy溶解在甲醇中并攪拌至完全溶解，獲得二甲基咪唑/thy溶液；

12、s2，將硝酸鋅溶解在甲醇中并攪拌至完全溶解，獲得硝酸鋅溶液；

13、s3，將硝酸鋅溶液逐滴加到二甲基咪唑/thy溶液中，攪拌，離心收集沉淀，并用甲醇清洗沉淀，并真空干燥，獲得zif-8@thy粉末；

14、s4，將κ-卡拉膠在去離子水中加熱攪拌至完全溶解，獲得κ-卡拉膠溶液；隨后加入zif-8@thy粉末并加熱攪拌使其均勻分散，超聲除氣，獲得反應(yīng)體系一；

15、s5，將zein溶解在乙醇中并攪拌至完全溶解，獲得zein溶液；

16、s6，向反應(yīng)體系一中滴加zein溶液，獲得反應(yīng)體系二；

17、s7，將反應(yīng)體系二超聲除氣后倒入平板中，獲得復(fù)合體系平板；

18、s8，將復(fù)合體系平板在40～60℃靜置烘干形成κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜。

19、進(jìn)一步地，上述κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜在恒溫恒濕環(huán)境下保存。

20、進(jìn)一步地，上述恒溫恒濕環(huán)境為溫度4℃、濕度50～60。

21、進(jìn)一步地，上述s1中，二甲基咪唑與thy的質(zhì)量比應(yīng)在20:1～30:1之間。

22、進(jìn)一步地，上述s1中，攪拌條件是以500～600rpm的速度攪拌。

23、進(jìn)一步地，上述s1中，甲醇的純度應(yīng)不少于98％。

24、進(jìn)一步地，上述s2中，硝酸鋅的濃度應(yīng)在15～20mg/ml之間。

25、進(jìn)一步地，上述s2中，攪拌條件是以500～600rpm的速度攪拌。

26、進(jìn)一步地，上述s2中，甲醇的純度應(yīng)不少于98％。

27、進(jìn)一步地，上述s3中，二甲基咪唑與硝酸鋅的質(zhì)量比應(yīng)在6:1～8:1之間。

28、進(jìn)一步地，上述s3中，攪拌條件是以500～600rpm的速度攪拌。

29、進(jìn)一步地，上述s3中，攪拌時(shí)長(zhǎng)為24～48h。

30、進(jìn)一步地，上述s3中，離心條件為：10000～12000rpm；離心時(shí)間為10～15min。

31、進(jìn)一步地，上述s3中，清洗包括使用20～30ml甲醇清洗2～3次。

32、進(jìn)一步地，上述s4中，κ-卡拉膠溶液的質(zhì)量濃度為7.5～10mg/ml。

33、進(jìn)一步地，上述s4中，加熱攪拌的溫度為40～60℃。

34、進(jìn)一步地，上述s4中，加熱攪拌是以500～600rpm的速度攪拌。

35、進(jìn)一步地，上述s4中，κ-卡拉膠和zif-8@thy質(zhì)量比為1:0.5～0.1。

36、進(jìn)一步地，上述s4中，κ-卡拉膠和zif-8@thy質(zhì)量比為1:0.2～0.1。

37、進(jìn)一步地，上述κ-卡拉膠和zif-8@thy質(zhì)量比為1:0.1、1:0.15或1:0.2。

38、進(jìn)一步地，上述s4中，超聲條件是35～45khz。更進(jìn)一步地，上述s4中，超聲條件是40khz。

39、進(jìn)一步地，上述s4中，超聲除氣時(shí)間為25～30min。

40、進(jìn)一步地，上述s5中，zein濃度為7.5～10mg/ml。

41、進(jìn)一步地，上述s5中，攪拌條件是以500～600rpm的速度攪拌。

42、進(jìn)一步地，上述s5中，乙醇濃度為75～85％。

43、進(jìn)一步地，上述s6中，κ-卡拉膠和zein質(zhì)量比為1:0.5～0.1。更進(jìn)一步地，κ-卡拉膠和zein質(zhì)量比1:0.25。

44、進(jìn)一步地，上述s7中，超聲條件是35～45khz。更進(jìn)一步地，上述s7中，超聲條件是40khz。

45、進(jìn)一步地，上述s7中，超聲除氣時(shí)間為25～30min。

46、進(jìn)一步地，上述s8中，靜置時(shí)長(zhǎng)為25～30min。

47、進(jìn)一步地，上述s8中，烘干時(shí)間為12～24h。

48、本技術(shù)還提供了上述一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜或其制備方法作為食品保鮮膜的應(yīng)用。

49、本技術(shù)還提供了上述一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜或其制備方法在制備食品保鮮膜中的應(yīng)用。

50、3.有益效果

51、本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：

52、(1)本技術(shù)提供的一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，該復(fù)合膜是以親水性多糖(κ-卡拉膠)、疏水性蛋白(玉米醇溶蛋白zein)與載藥的金屬有機(jī)骨架(zif-8)為原料合成的κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜；zif-8@thy與天然聚合物κ-卡拉膠和玉米醇溶蛋白zein上的活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，使其成為親水性天然聚合物和疏水性玉米醇溶蛋白之間的良好界面潤滑劑，提高κ-卡拉膠和zein之間的界面相容性。

53、(2)本技術(shù)提供的一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，該復(fù)合膜不僅具有優(yōu)異的吸水性能、抗氧化性能，加入金屬框架zif-8的復(fù)合膜提高了醇溶性藥物的裝載能力，增加了抗菌劑的穩(wěn)定性，而且zif-8作為藥物的緩釋平臺(tái)，對(duì)ph敏感，從金屬框架中緩慢釋放出藥物可以長(zhǎng)效抗菌，因此具有穩(wěn)定的長(zhǎng)效抗菌性能。同時(shí)在酸性條件下具有快速釋放抑菌藥物的能力。

54、(3)本技術(shù)提供的一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，與傳統(tǒng)的塑料聚合物復(fù)合材料相比，κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy具有更加優(yōu)異的生物安全性和可降解性。

55、(4)本技術(shù)提供的一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，基于超聲輔助的方法制備，可以使加入在κ-卡拉膠和zein中間負(fù)載抗菌藥物的zif-8納米離子均勻的分散在內(nèi)部，保證澆筑后得到組織分布均勻的復(fù)合膜。

56、(5)本技術(shù)提供的一種κ-卡拉膠/zein/zif-8@thy復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用，具有合成方法溫和、材料成本低、對(duì)合成設(shè)備要求不高的優(yōu)點(diǎn)，且與傳統(tǒng)的pvc復(fù)合膜相比，具有長(zhǎng)效抗菌性能，復(fù)合膜復(fù)成分對(duì)環(huán)境安全無污染，對(duì)生物體有較高的安全性。