一种果蔬保鲜智能膜及其制备方法与应用

本发明属于食品保鲜和功能包装材料，尤其涉及一种果蔬保鲜智能膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、果蔬采后因呼吸作用和微生物侵染极易腐烂变质。在腐败初期，微生物代谢会产生少量生物胺、有机酸等物质，随着腐败加重，这些代谢物浓度显著上升。现有的抗菌保鲜涂膜多为恒速释放或单一阈值响应，无法匹配腐败进程，往往造成抗菌剂初期浪费、后期不足，保鲜效果不理想。

2、动态共价席夫碱（亚胺键）因可在ph值变化、胺类化合物存在时发生可逆断裂，被广泛用于刺激响应释放系统。然而，现有席夫碱保鲜材料大多只具备单一响应阈值，难以实现分阶段、按需可控释放。因此，开发一种具有多级响应阈值、能够跟随腐败程度自适应释放抗菌剂的新型保鲜膜具有重要应用价值。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提出了一种果蔬保鲜智能膜及其制备方法与应用。通过构建两种席夫碱交联网络，利用其对腐败代谢物敏感性的差异，实现初期腐败和中度腐败的分阶段抗菌剂释放。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种果蔬保鲜智能膜，包括相容性聚合物基质和分散于其中的两种响应载体；所述两种响应载体包括初期腐败响应阈值载体和中度腐败响应阈值载体；

4、其中，所述初期腐败响应阈值载体以醛化天然多酚和第一氨基化合物通过席夫碱键交联形成，用于包埋第一抗菌剂；

5、所述中度腐败响应阈值载体以醛基化多糖和第二氨基化合物通过席夫碱键交联形成，用于包埋第二抗菌剂。

6、可选的，所述初期腐败响应阈值载体和中度腐败响应阈值载体在相容性聚合物基质的水溶液中的添加量范围为0.12g~0.58g/50ml；优选为0.12g/50ml、0.58g/50ml、0.26g/50ml。

7、可选的，所述醛化天然多酚为醛化单宁，所述第一氨基化合物为低分子量壳聚糖（平均分子量为10000-50000g/mol）。

8、可选的，所述醛基化多糖为醛基化半纤维素，所述第二氨基化合物为大豆分离蛋白。

9、可选的，所述相容性聚合物基质为聚乙烯醇；

10、所述第一抗菌剂和第二抗菌剂均为肉桂醛。

11、上述果蔬保鲜智能膜的制备方法，包括以下步骤：

12、将醛化天然多酚与第一氨基化合物混合并滴加第一抗菌剂，通过席夫碱交联固化制备初期腐败响应阈值载体；

13、将醛基化多糖与第二氨基化合物混合并加入第二抗菌剂，交联形成中度腐败响应阈值载体；

14、将上述两种载体分散于相容性聚合物基质的水溶液中，加入交联剂，经脱泡、流延并干燥，即可制得所述果蔬保鲜智能膜。

15、可选的，所述果蔬保鲜智能膜的制备方法具体包括以下步骤：

16、(1)制备醛化天然多酚：将天然多酚溶于水，加入高碘酸钠避光反应，透析冻干；

17、(2)制备醛基化多糖：将天然多糖溶于水，加入高碘酸钠避光氧化，透析冻干；

18、(3)制备初期腐败响应阈值载体：将醛化天然多酚与第一氨基化合物混合，滴加第一抗菌剂，通过席夫碱交联固化成纳米粒子；

19、(4)制备中度腐败响应阈值载体：将醛基化多糖与第二氨基化合物混合，加入第二抗菌剂，交联形成粒子；

20、(5)涂膜制备：将两种载体分散于相容性聚合物基质水溶液中，加入交联剂，脱泡后流延干燥成膜。

21、可选的，所述步骤(1)中所述天然多酚与高碘酸钠的质量比为2∶1.5；

22、步骤（2）中，所述天然多糖和高碘酸钠的质量比为1.3∶2。

23、可选的，所述步骤(3)中所述醛化天然多酚、第一氨基化合物、第一抗菌剂的质量比为5∶5∶2；

24、步骤（4）中所述醛基化多糖、第二氨基化合物、第二抗菌剂的质量比为5∶8∶2。

25、可选的，所述步骤(5)中所述相容性聚合物基质与初期腐败响应阈值载体、中度腐败响应阈值载体的质量比为2∶0.12~0.58∶0.12~0.58。

26、一种如上述果蔬保鲜智能膜在果蔬采后贮藏中的应用。

27、本发明公开的智能膜能够根据果蔬腐败进程产生的ph变化及生物胺浓度变化，分阶段触发初期腐败响应阈值载体和中度腐败响应阈值载体释放抗菌剂。进一步，还能够将草莓的保鲜期延长至7天，显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的繁殖。

28、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

29、首先，本发明在材料结构上实现了创新突破，首次构建了基于双醛基双动态席夫碱的分级响应结构。该结构赋予了智能膜初期低阈值与中度高阈值两种差异化的响应特性，使其能够精准感知果蔬腐败进程并实现抗菌剂的“按需”同步释放。这一机制不仅大幅提高了抗菌剂的利用效率，更显著提升了整体保鲜效果。

30、其次，在材料安全性与环保性方面，本发明所采用的醛化天然多酚、醛基化多糖及相容性聚合物基质均源自天然或具备优异生物相容性的原料。这种全天然成分的组合不仅确保了材料在食品接触应用中的绝对安全性，还赋予了其良好的生物降解特性，高度契合现代绿色包装的发展需求。

31、最后，在生产工艺与产业化前景上，本发明的制备条件温和、工艺流程简便，无需复杂苛刻的反应环境。这不仅有效降低了生产成本与能耗，还极大地提升了工艺的稳定性，使其具备优异的规模化生产潜力与广阔的商业应用前景。

1.一种果蔬保鲜智能膜，其特征在于，包括相容性聚合物基质和分散于其中的两种响应载体；所述两种响应载体包括初期腐败响应阈值载体和中度腐败响应阈值载体；

2.根据权利要求1所述的一种果蔬保鲜智能膜，其特征在于，所述初期腐败响应阈值载体和中度腐败响应阈值载体在相容性聚合物基质的水溶液中的添加量为0.12g~0.58g/50ml。

3.根据权利要求1所述的一种果蔬保鲜智能膜，其特征在于，所述醛化天然多酚为醛化单宁，所述第一氨基化合物为壳聚糖；

4.根据权利要求1所述的一种果蔬保鲜智能膜，其特征在于，所述相容性聚合物基质为聚乙烯醇；

5.一种如权利要求1~4任一项所述的果蔬保鲜智能膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的果蔬保鲜智能膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的果蔬保鲜智能膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述天然多酚与高碘酸钠的质量比为2∶1.5；

8.根据权利要求6所述的果蔬保鲜智能膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述醛化天然多酚、第一氨基化合物、第一抗菌剂的质量比为5∶5∶2；

9.根据权利要求6所述的果蔬保鲜智能膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中所述相容性聚合物基质与初期腐败响应阈值载体、中度腐败响应阈值载体的质量比为2∶0.12~0.58∶0.12~0.58。

10.一种如权利要求1~4任一项所述的果蔬保鲜智能膜在果蔬采后贮藏中的应用。