基于冷源等离子体协同纳米TiO2改性的PVA杀菌涂布液制备方法与流程

本发明涉及一种冷源等离子体协同纳米TiO2改性的PVA杀菌涂布液制备方法，属于食品包装
技术领域：
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背景技术：
：近年来，伴随着食品种类的丰富多样，由微生物污染导致的食品安全事件也频繁发生。食源性微生物诸如大肠杆菌、单核增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、沙门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，这些病原菌很容易在食品加工生产、运输、储藏等过程中污染食品，引起食品变质的同时分泌有毒物质，从而引发出血性肠炎、溶血性尿毒综合征、败血症等疾病。因此，在现代加工物流过程中，抑制食品中致病菌的感染和生长成为保证食品安全的关键。PVA([C2H4O]n)是一种天然可降解的环境友好型包装材料，具有极高的阻气性能和良好的机械性能，在食品包装领域中有巨大的应用潜能。但是PVA结构特性也决定了其容易感染微生物，并且会导致微生物在表面持续增长。因此也影响了PVA在食品包装领域中的使用范围。纳米TiO2是是一种尺寸在10-500nm之间的纳米材料，由于其独特的表面效应、小尺寸效应，量子效应、宏观量子隧道效应等，使其呈现出特殊的光、电、热、磁等性质，从而表现出一定的杀菌活性。高压电场等离子体杀菌是一种新型冷杀菌技术，利用板间高电压产生的强大电场将气体电离产生等离子体，等离子体放电产生的活性氧蔟如：羟基自由基，单线态氧和臭氧，会破坏细菌的细胞膜、细胞壁等，从而达到杀菌效果。本发明利用冷源等离子体和纳米TiO2改性PVA涂布液后，使其具有明显的抑菌性，在食品保鲜包装
技术领域：
中具有广泛的应用前景。技术实现要素：本发明的是目的是根据上述PVA在食品包装中存在的不足提供一种基于冷源等离子体协同纳米TiO2改性的PVA杀菌涂布液制备方法。该方法采用冷源等离子体协同纳米TiO2改性的PVA水溶液，从而增加了其对微生物的抑制作用。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于冷源等离子体协同纳米TiO2改性的PVA杀菌涂布液制备方法，该方法包括以下步骤：1)TiO2水溶液制备：将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纳米TiO2，搅拌后制得TiO2水溶液。2)将步骤1)中制得的纳米TiO2水溶液与PVA水溶液按比例混合均匀。3)将步骤2)中的混合溶液采用冷源等离子体在高压电场条件下进行改性处理。本发明技术方案中：步骤1)中聚乙烯吡咯烷酮水溶液中的质量分数为0.5～2.5％；纳米TiO2的粒径为50～500nm；纳米TiO2质量分数为0.1～2.0％。本发明技术方案中：步骤2)中PVA水溶液的质量分数为4.5～6.5％。纳米TiO2水溶液与PVA水溶液的混合比例为1:50～1:10。本发明技术方案中：步骤3)中冷源等离子体装置中高压电场的发生条件为电压10～30kV，处理时间为5～25min。本发明的有益效果：1)本发明可以使PVA达到很好的杀菌效果，操作程序简单，成本低廉。2)通过对具有代表性的革兰氏阳性致病菌金黄色葡萄球菌的杀菌实验，结果表明：冷源等离子体协同纳米TiO2处理后的细菌数量远远低于单纯等离子体或金纳米颗粒处理组或无处理组。3)利用两种方法的协同作用，杀菌效果好，无残留、无有毒副产物产生，避免了采用化学杀菌剂的安全性问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的设备附图及操作流程做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明简单的图例介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本发明中使用的冷源等离子体的系统装置。图2是本发明中等离子体协同纳米TiO2改性PVA抑菌的流程图。附图标记：1，电极连接线；2，电极板；3，绝缘阻隔板；4，PVA溶液；5，传送带。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例包括：1、大肠杆菌抑菌测试：实施例1-1～1-5如图2所示，首先将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纳米TiO2，搅拌后制得TiO2水溶液；然后将制得的纳米TiO2水溶液与一定浓度的PVA水溶液按相应比例混合后，混合均匀；最后，将PVA水溶液采用冷源等离子体在一定电场条件下进行改性处理。冷源等离子体装置结构如图1所示，具体设计结果见表1。然后将改性的PVA溶液与107cfu/mL的大肠杆菌等体积混合，37℃培养2h后计算不同处理组大肠杆菌降低的数量。对比例1-1按照实施例1-3制得添加纳米TiO2的PVA溶液，不进行等离子处理。对比例1-2按照实施例1-3对PVA溶液进行等离子处理，不添加纳米TiO2溶液。对比例1-3以5.5％的PVA水溶液不做任何处理作为对照组表1不同处理条件不同条件的杀菌性能检测：如表2所示，实施例1-1～1-5与对比例1-1～1-3相比，大肠杆菌减少值明显增加。虽然对比例1-1中大肠杆菌菌落数降低1.27左右，但是远低于实施例；并且，单纯的PVA及等离子体处理后的PVA涂布液对大肠杆菌均无抑菌性。即等离子体协同纳米TiO2改性PVA涂布液能明显明显提高其对大肠杆菌的抑菌性。表2大肠杆菌杀菌性能试验结果2、金黄色葡萄球菌抑菌测试除用金黄色葡萄球菌代替大肠杆菌外，实施例2-1～2-5、对比例2-1～2-3中处理条件与实施例1-1～1-5、对比例1-1～1-3中处理条件完全相同。不同条件的杀菌性能检测：如表3所示，实施例2-1～2-5金黄色葡萄球菌减少数量明显大于对比例2-1～2-3。虽然对比例2-1中金黄色葡萄球菌菌落数降低2.38左右，有轻微的抑菌性，但是远低于实施例；并且，单纯的PVA及等离子体处理后的PVA涂布液对金黄色葡萄球菌均无抑菌性。即等离子体协同纳米TiO2改性PVA涂布液能明显提高其对金黄色葡萄球菌的抑菌性。表3金黄色葡萄球菌杀菌性能试验结果处理组菌落数减少值(log)实施例2-15.31±0.11实施例2-25.94±0.13实施例2-36.28±0.21实施例2-45.89±0.10实施例2-55.92±0.22对比例2-12.38±0.35对比例2-20.00±0.00对比例2-3-1.15±0.44当前第1页1 2 3