基于冷源等離子體協(xié)同納米TiO2改性的PVA殺菌涂布液制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種冷源等離子體協(xié)同納米TiO2改性的PVA殺菌涂布液制備方法，屬于食品包裝
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：近年來，伴隨著食品種類的豐富多樣，由微生物污染導(dǎo)致的食品安全事件也頻繁發(fā)生。食源性微生物諸如大腸桿菌、單核增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和副溶血性弧菌等是不同食品中引起食源性疾病的重要因素，這些病原菌很容易在食品加工生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲藏等過程中污染食品，引起食品變質(zhì)的同時分泌有毒物質(zhì)，從而引發(fā)出血性腸炎、溶血性尿毒綜合征、敗血癥等疾病。因此，在現(xiàn)代加工物流過程中，抑制食品中致病菌的感染和生長成為保證食品安全的關(guān)鍵。PVA([C2H4O]n)是一種天然可降解的環(huán)境友好型包裝材料，具有極高的阻氣性能和良好的機(jī)械性能，在食品包裝領(lǐng)域中有巨大的應(yīng)用潛能。但是PVA結(jié)構(gòu)特性也決定了其容易感染微生物，并且會導(dǎo)致微生物在表面持續(xù)增長。因此也影響了PVA在食品包裝領(lǐng)域中的使用范圍。納米TiO2是是一種尺寸在10-500nm之間的納米材料，由于其獨(dú)特的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)，量子效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等，使其呈現(xiàn)出特殊的光、電、熱、磁等性質(zhì)，從而表現(xiàn)出一定的殺菌活性。高壓電場等離子體殺菌是一種新型冷殺菌技術(shù)，利用板間高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)大電場將氣體電離產(chǎn)生等離子體，等離子體放電產(chǎn)生的活性氧蔟如：羥基自由基，單線態(tài)氧和臭氧，會破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁等，從而達(dá)到殺菌效果。本發(fā)明利用冷源等離子體和納米TiO2改性PVA涂布液后，使其具有明顯的抑菌性，在食品保鮮包裝
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有廣泛的應(yīng)用前景。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的是目的是根據(jù)上述PVA在食品包裝中存在的不足提供一種基于冷源等離子體協(xié)同納米TiO2改性的PVA殺菌涂布液制備方法。該方法采用冷源等離子體協(xié)同納米TiO2改性的PVA水溶液，從而增加了其對微生物的抑制作用。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：基于冷源等離子體協(xié)同納米TiO2改性的PVA殺菌涂布液制備方法，該方法包括以下步驟：1)TiO2水溶液制備：將一定量的聚乙烯吡咯烷酮溶于水中后，向其中添加一定量的納米TiO2，攪拌后制得TiO2水溶液。2)將步驟1)中制得的納米TiO2水溶液與PVA水溶液按比例混合均勻。3)將步驟2)中的混合溶液采用冷源等離子體在高壓電場條件下進(jìn)行改性處理。本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟1)中聚乙烯吡咯烷酮水溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5～2.5％；納米TiO2的粒徑為50～500nm；納米TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～2.0％。本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟2)中PVA水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5～6.5％。納米TiO2水溶液與PVA水溶液的混合比例為1:50～1:10。本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟3)中冷源等離子體裝置中高壓電場的發(fā)生條件為電壓10～30kV，處理時間為5～25min。本發(fā)明的有益效果：1)本發(fā)明可以使PVA達(dá)到很好的殺菌效果，操作程序簡單，成本低廉。2)通過對具有代表性的革蘭氏陽性致病菌金黃色葡萄球菌的殺菌實驗，結(jié)果表明：冷源等離子體協(xié)同納米TiO2處理后的細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單純等離子體或金納米顆粒處理組或無處理組。3)利用兩種方法的協(xié)同作用，殺菌效果好，無殘留、無有毒副產(chǎn)物產(chǎn)生，避免了采用化學(xué)殺菌劑的安全性問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的設(shè)備附圖及操作流程做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明簡單的圖例介紹，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：圖1是本發(fā)明中使用的冷源等離子體的系統(tǒng)裝置。圖2是本發(fā)明中等離子體協(xié)同納米TiO2改性PVA抑菌的流程圖。附圖標(biāo)記：1，電極連接線；2，電極板；3，絕緣阻隔板；4，PVA溶液；5，傳送帶。具體實施方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例包括：1、大腸桿菌抑菌測試：實施例1-1～1-5如圖2所示，首先將一定量的聚乙烯吡咯烷酮溶于水中后，向其中添加一定量的納米TiO2，攪拌后制得TiO2水溶液；然后將制得的納米TiO2水溶液與一定濃度的PVA水溶液按相應(yīng)比例混合后，混合均勻；最后，將PVA水溶液采用冷源等離子體在一定電場條件下進(jìn)行改性處理。冷源等離子體裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體設(shè)計結(jié)果見表1。然后將改性的PVA溶液與107cfu/mL的大腸桿菌等體積混合，37℃培養(yǎng)2h后計算不同處理組大腸桿菌降低的數(shù)量。對比例1-1按照實施例1-3制得添加納米TiO2的PVA溶液，不進(jìn)行等離子處理。對比例1-2按照實施例1-3對PVA溶液進(jìn)行等離子處理，不添加納米TiO2溶液。對比例1-3以5.5％的PVA水溶液不做任何處理作為對照組表1不同處理條件不同條件的殺菌性能檢測：如表2所示，實施例1-1～1-5與對比例1-1～1-3相比，大腸桿菌減少值明顯增加。雖然對比例1-1中大腸桿菌菌落數(shù)降低1.27左右，但是遠(yuǎn)低于實施例；并且，單純的PVA及等離子體處理后的PVA涂布液對大腸桿菌均無抑菌性。即等離子體協(xié)同納米TiO2改性PVA涂布液能明顯明顯提高其對大腸桿菌的抑菌性。表2大腸桿菌殺菌性能試驗結(jié)果2、金黃色葡萄球菌抑菌測試除用金黃色葡萄球菌代替大腸桿菌外，實施例2-1～2-5、對比例2-1～2-3中處理條件與實施例1-1～1-5、對比例1-1～1-3中處理條件完全相同。不同條件的殺菌性能檢測：如表3所示，實施例2-1～2-5金黃色葡萄球菌減少數(shù)量明顯大于對比例2-1～2-3。雖然對比例2-1中金黃色葡萄球菌菌落數(shù)降低2.38左右，有輕微的抑菌性，但是遠(yuǎn)低于實施例；并且，單純的PVA及等離子體處理后的PVA涂布液對金黃色葡萄球菌均無抑菌性。即等離子體協(xié)同納米TiO2改性PVA涂布液能明顯提高其對金黃色葡萄球菌的抑菌性。表3金黃色葡萄球菌殺菌性能試驗結(jié)果處理組菌落數(shù)減少值(log)實施例2-15.31±0.11實施例2-25.94±0.13實施例2-36.28±0.21實施例2-45.89±0.10實施例2-55.92±0.22對比例2-12.38±0.35對比例2-20.00±0.00對比例2-3-1.15±0.44當(dāng)前第1頁1 2 3