高強度可降解多糖共混膜的製備方法
2023-05-21 05:25:51 2
專利名稱：高強度可降解多糖共混膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種膜，具體地講，是一種殼質多糖和(3-環糊精的複合膜的制 備方法。
背景技術：
凝膠膜一般是通過包裹、浸漬、塗布、噴灑等形式覆蓋於物質表面而構成的薄
層。凝膠膜可以分為固態膜、流動膜等。其中固態膜又可分為生物全降解膜，醫 用膜和塗料。流動膜又可分為食品保鮮劑、化肥、農藥緩釋劑和化妝品。
《日用化學工業》2000年第1期發表了張東華等人的文章"天然高分子魔芋
葡甘聚糖的復配產物成膜研究"，對魔芋葡甘聚糖及其改性或復配產物(卡拉膠、 卡拉膠和黃原膠、黃原膠)成膜機理進行了探討，並對膜的性能進行了分析研究，
提出了制膜方法。具體操作如下將0.5g魔芋葡甘聚糖與5g卡拉膠和3g黃原 膠加入500ml蒸餾水充分溶脹後水浴煮沸，然後冷卻至50 6(TC，用玻璃棒沾 取少量膠液，均勻塗抹在玻璃板上，成膜後即得成品。
《食品科學》2000年第21巻第2期發表了李波的文章"魔芋葡甘聚糖可食 性膜材料研究"，介紹了一種共混膜，即魔芋葡甘聚糖與天然多糖-黃原膠共混的 製備方法(l)魔芋精粉純化魔芋精粉—50%乙醇洗滌—95%乙醇脫水—70°C 烘箱乾燥得純粉；(2)共混膜製備①0.9g黃原膠—加100ml水於45。C溶脹2小 時—溶膠過濾—得溶膠；②0.9g魔芋精粉—加100ml水於5(TC溶脹1小時—得溶膠；③將上述兩種溶膠以一定比例混合，在55'C下攪拌均勻—塗膜於玻璃板 上—8(TC烘箱乾燥成膜。並對膜的結構進行了分析。
上述幾種膜不具有抗菌性，且其機械強度較差，抗水性較弱，且存在著膜 的強度下降等問題。為了解決這個問題，《膜科學與技術》2007年第27巻第6 期發表了許秀真的文章"魔芋葡甘聚糖抗菌複合膜的研製及其應用"，介紹了一種 共混膜，即:以魔芋葡甘聚糖為基質，加入增塑劑、脂質、乳化劑、抗菌劑及生 物抑制劑共混的制膜方法(1)魔芋葡甘聚糖水溶膠的製備稱取一定量的 KGM，加500mL蒸餾水，45"C下溶脹0.5h得到魔芋溶膠。(2)殼聚糖水溶膠 的製備稱取一定量的殼聚糖，加入500mL2。/。的乙酸溶液，以45。C水浴加熱 0.5h，使之完全溶解，溶液用100目尼龍過濾得到殼聚糖水溶液。(3)魔芋葡甘 聚糖-殼聚糖複合抗菌膜的製備將上面的兩種溶膠按一定比例混合均勻，並加 入適量的增塑劑、阻水劑和抗菌劑，在45'C水浴中攪拌均勻，冷卻，靜置24h， 然後均勻塗布於光滑的玻璃板上自然流延成膜，在一定溫度下乾燥，揭膜。並 對膜的性能與結構進行觀察和測定。此膜除2種主要成分外，還添加增塑劑、 脂質、乳化劑、抗菌劑及生物抑制，共7種成分；膜的成分多，導致組分間相 容性差；相容性差，導致機械強度不高；同時成分過多也導致了制膜的成本提 咼。
中國專利CN1781978公開了一種"可食性耐水耐高溫複合凝膠抗菌膜的制 備方法"，即以殼聚糖和葡甘聚糖酯化改性產物、P-環狀糊精、黃原膠和卡拉膠 共混的製備方法，其具體製備方法包括膜液配製、加熱、離心脫氣、倒板制 膜、烘乾、均溼回軟、揭膜、成品包裝。由於該膜的組分多達8種，同樣存在 機械強度不高和製作成本高的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種組分少、成本低的高強度可降解 多糖共混膜的製備方法，由該製備方法得到的膜機械強度高。
為了解決上述問題，本發明的技術方案為 一種高強度可降解多糖共混膜 的製備方法，按如下步驟進行將殼聚糖溶於pH3 4的乙酸溶液中配置成質量
分數為2 3%的溶液，再加入含質量分數2.5 5% P-環狀糊精和質量分數 0.018 0.035%苯甲酸鈉的水溶液，於超聲波清洗機中，混合得共混液，共混液 中殼聚糖、J3-環糊精和苯甲酸鈉的質量比為225 450 : 75 250 : 1;將共混液 減壓脫泡30 40分鐘，再將脫泡的共混液注入模具板中製成厚度0.05 1.0mm 的薄膜，先在冷凍乾燥箱中冷凍乾燥60 90分鐘，再在60 90。C乾燥箱中乾燥 10 25min;待膜乾燥後，轉移至pH 9 10的鹼性溶液中浸泡2 3分鐘，移出， 用蒸餾水洗至洗滌水的pH值為7.0 7.5，自然乾燥或將其置於40 5(TC乾燥箱 中烘乾，再將烘乾的膜取出，於相對溼度》80%的環境中，放置30 60分鐘， 最後分割包裝。
作為上述技術方案的優選實施例，殼聚糖、(3-環糊精和苯甲酸鈉在超聲波清 洗機中共混的條件為超聲波頻率15 40KHz，振蕩混合時間1.5 2h，混合液 的溫度為25 30°C;減壓脫泡的真空度為0.03 0.06MPa;冷凍乾燥溫度為 -10 -25°C，真空度為1.5 5.0KPa;所述乾燥箱為遠紅外輻射乾燥箱。
作為上述技術方案的另一優選實施例，所述殼聚糖、P-環狀糊精和苯甲酸鈉 為食品級原料，這樣由本發明製備的膜可用於食品保鮮膜。
本發明以殼聚糖和P-環糊精為主要原料，殼聚糖具有抗張強度大、韌性好、 具有較強的耐鹼性和耐有機溶劑性，而且，f3-環糊精具有疏水的內部與親水的外部結構，易溶於水可與疏水性的殼聚糖分子通過非共價鍵的相互作用形成穩定 的包合物，具有協同增效的作用，達到了相容的效果，從而使本發明製備的復 合膜抗菌膜的性能得到了明顯的提高和改善，同時，本發明的複合抗菌膜對抗 菌劑具有包合作用，可以達到長效抑菌的效果。
本發明製備的膜可用於食品包裝膜，具有良好的阻水性，可延緩食品中水 和油及其它成分的遷移和擴散，具有可選擇的透氣性和抗滲透能力，能阻止食 品中風味物質的揮發；該膜也可用於重金屬離子的吸附，可作為可降解的環境 淨化材料使用。
與現有技術相比，本發明具有下列有益效果
(1) 本發明工藝簡單，原料廉價易得，膜的組分只有3種，大大降低了膜 的製作成本；同時大大提高了膜的組分相容性，提高了其機械性能；
(2) 通過冷凍乾燥法成微孔，提高了此膜的透氣性，同時也提高了該膜的 保鮮能力；
(3) 利用超聲波技術的超聲波空化效應將殼聚糖、環糊精、苯甲酸鈉三者 共混，採用冷凍乾燥技術，製備了一種新型可降解抗菌複合膜；
(4) 最後，此複合膜的力學性能、抗菌性能、保溼防潮性能以及透氣性都很好。
具體實施例方式
實施例1
將4.5g殼聚糖溶於pH 3的乙酸溶液中配置成質量分數為2.5%的溶液。將 2.5g p-環糊精和0.018g苯甲酸鈉混合，加入到水中，加熱使之溶解，冷卻後用 水定溶到lOOmL得含質量分數2.5% (3-環狀糊精和質量分數0.018%苯甲酸鈉的混合溶液，將該混合溶液加入殼聚糖中，置於超聲波清洗機中，在超聲波頻率
15KHz，超聲波振蕩時間2h，混合液溫度25'C的條件下混合得共混液；將共混 液在真空度0.06MPa下減壓脫泡30分鐘，再將脫泡的共混液注入模具板中製成 厚度O.lmm的薄膜，先在冷凍乾燥箱中冷凍乾燥60分鐘(預凍溫度為-10。C、 真空度為5.0KPa，預凍時間為3h，抽真空時間為0.5h)，再在90'C乾燥箱中幹 燥20min;待膜乾燥後，轉移至pH9的氫氧化鈉溶液中浸泡2分鐘，移出，用 蒸餾水洗至洗滌水的pH值為7.0 7.5，將其置於4(TC乾燥箱中烘乾，再將烘乾 的膜取出，於相對溼度80%的環境中，放置40分鐘，以保證膜的柔軟性，最後 根據需要的尺寸分割包裝。 實施例2
將11.5g殼聚糖溶於pH 3的乙酸溶液中配置成質量分數為3%的溶液。將 5g卩-環糊精和0.035g苯甲酸鈉混合，加入到水中，加熱使之溶解，冷卻後用水 定溶到100mL得含質量分數5%卩-環狀糊精和質量分數0.035%苯甲酸鈉的混合 溶液，將該混合溶液加入殼聚糖中，置於超聲波清洗機中，在超聲波頻率30KHz， 超聲波振蕩時間為1.5h，水溫3(TC的條件下混合得共混液；將共混液在真空度 0.03MPa下減壓脫泡40分鐘，再將脫泡的共混液注入模具板中製成厚度0.5rrnn 的薄膜，先在冷凍乾燥箱中冷凍乾燥90分鐘(預凍溫度為-2(TC、真空度為 2.5KPa，預凍時間為4h，抽真空時間為lh)，再在9(TC乾燥箱中乾燥20min; 待膜千燥後，轉移至pH9的氫氧化鈉溶液中浸泡2分鐘，移出，用蒸餾水洗至 洗滌水的pH值為7.0 7.5，自然乾燥，再將烘乾的膜取出，於相對溼度85%的 環境中，放置30分鐘，以保證膜的柔軟性，最後根據需要的尺寸分割包裝。
權利要求
1.一種高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在於按如下步驟進行將殼聚糖溶於pH3～4的乙酸溶液中配置成質量分數為2～3％的溶液，再加入含質量分數2.5～5％β-環狀糊精和質量分數0.018～0.035％苯甲酸鈉的水溶液，於超聲波清洗機中，混合得共混液，共混液中殼聚糖、β-環糊精和苯甲酸鈉的質量比為225～450∶75～250∶1；將共混液減壓脫泡30～40分鐘，再將脫泡的共混液注入模具板中製成厚度0.05～1.0mm的薄膜，先在冷凍乾燥箱中冷凍乾燥60～90分鐘，再在60～90℃乾燥箱中乾燥10～25min；待膜乾燥後，轉移至pH9～10的鹼性溶液中浸泡2～3分鐘，移出，用蒸餾水洗至洗滌水的pH值為7.0～7.5，自然乾燥或將其置於40～50℃乾燥箱中烘乾，再將烘乾的膜取出，於相對溼度≥80％的環境中，放置30～60分鐘，最後分割包裝。
2. 根據權利要求1所述的高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在 於殼聚糖、P-環糊精和苯甲酸鈉在超聲波清洗機中共混的條件為超聲波頻率 15 40KHz，振蕩混合時間1.5 2h，混合液的溫度為25 30°C 。
3. 根據權利要求1所述的高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在 於減壓脫泡的真空度為0.03 0.06MPa。
4. 根據權利要求1所述的高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在 於冷凍乾燥溫度為-10 -25°C，真空度為1.5 5.0KPa。
5. 根據權利要求1所述的高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在 於所述乾燥箱為遠紅外輻射乾燥箱。
6. 根據權利要求1所述的高強度可降解多糖共混膜的製備方法，其特徵在於所述殼聚糖、(3-環狀糊精和苯甲酸鈉為食品級原料。
全文摘要
本發明公開了一種高強度可降解多糖共混膜的製備方法，以殼聚糖、β-環狀糊精和苯甲酸鈉為主要成膜物，其具體製備方法包括膜液配製、減壓脫泡、制膜、冷凍乾燥、加熱乾燥、乾燥、回軟、成品包裝。與現有技術相比，本發明具工藝簡單，原料廉價易得的優點，膜的組分只有3種，大大提高了膜的組分相容性，提高了其機械性能，同時降低了膜的製作成本；並且通過冷凍乾燥法成微孔，提高了此膜的透氣性，同時也提高了該膜的保鮮能力。
文檔編號C08L5/08GK101538371SQ20091010358
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月13日 優先權日2009年4月13日
發明者廖曉玲, 徐志波, 徐文峰 申請人:重慶文理學院