一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分：菠蘿葉纖維、復(fù)合纖維素酶、納米氧化鎂粒子、檸檬酸、綠豆皮納米纖維素、普魯蘭多糖、石墨烯?TiO2復(fù)合材料、仙草膠、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白、芥酸酰胺、三乙酸甘油酯、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉、褐藻多糖、茉莉酸甲酯、二甘醇、適量的水、適量的去離子水。本發(fā)明采用石墨烯?TiO2復(fù)合材料接枝綠豆皮納米纖維素共混改性的普魯蘭多糖結(jié)合納米化菠蘿葉纖維素溶液制備菠蘿纖維素膜，膜質(zhì)地均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的抗拉伸以及抗斷裂性，實(shí)現(xiàn)了菠蘿纖維素以及普魯蘭多糖在包裝膜材料領(lǐng)域的應(yīng)用，具有良好的透氣性、空間結(jié)構(gòu)性以及抗菌功效。
【專利說(shuō)明】
一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及菠蘿葉纖維包裝膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以纖維素為原材料，制備性能各異的高分子膜材料在醫(yī)學(xué)、生物和食品醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。我國(guó)每年產(chǎn)大量的菠蘿，菠蘿葉纖維具有抑菌、消臭等保健功效，利用菠蘿葉纖維制備高分子膜材料具有巨大的發(fā)展前景。菠蘿葉纖維結(jié)晶曲的纖維大分子排列整齊、有規(guī)律，且纖維分子的多羥基結(jié)構(gòu)和強(qiáng)氫鍵作用使其潔凈度和取向度較高，化學(xué)反應(yīng)活性低，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。魏曉奕、楊琴等《南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》，2016，47(1):101-106《菠蘿葉纖維素膜制備工藝優(yōu)化》利用乳化剪切方式使菠蘿葉纖維素溶解在離子液體中提高菠蘿葉纖維的化學(xué)反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)纖維素膜的制備，具體做法是:先將菠蘿葉纖維素烘干后用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成棉花狀，分別堿處理和酸處理實(shí)現(xiàn)其純化處理，然后在與離子液體一起置于乳化機(jī)中，進(jìn)行剪切處理，獲取制備膜用的纖維素離子液體均勻相溶液，之后將均勻相溶液鋪在涂有聚四氟乙烯的載體上，經(jīng)鑄膜液(甘油、乙醇)等浸泡干燥成膜;該處理工藝提高了菠蘿葉纖維素的化學(xué)反應(yīng)活度，提高了膜溶液的均相，但操作起來(lái)使用了大量的酸處理劑以及堿處理劑，一定程度上增加了污染，增加了菠蘿葉纖維素膜制備成本，同時(shí)制備的纖維素膜功能單一。納米纖維素具有高結(jié)晶度、高強(qiáng)度、高比表面積、環(huán)境友好和成本低等優(yōu)異性能，其分子結(jié)構(gòu)中存在著大量的-0H，在與其他天然大分子共混時(shí)易形成分子間及分子內(nèi)氫鍵，用于制作膜材料時(shí)，可使得共混材料的形成的膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。微納米氣泡是指直徑介于微米氣泡(在水體中直徑為10_50um的氣泡)和納米氣泡(在水體中直徑為小于200nm的氣泡)之間的氣泡，具有大的比表面積、能夠在水體中停留時(shí)間長(zhǎng)，并且微納米氣泡在收縮時(shí)，能夠產(chǎn)生大量的羥基自由基，這些大量的羥基自由基能夠一定程度上吸引菠蘿葉纖維素中的氫鍵，起到等同酸化堿化破壞氫鍵相同的效果，對(duì)促進(jìn)菠蘿葉纖維的納米化提高其化學(xué)反應(yīng)活度具有一定的促進(jìn)作用。普魯蘭多糖是無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的高分子物質(zhì)，具有可食性和生物可降解性，有良好的成膜性，制成的薄膜具有良好的阻氣性和阻水性，但是普魯蘭多糖分子鏈上含有大量的親水性基團(tuán)，可以與其它纖維材料結(jié)合制備出的纖維膜，但是這些纖維膜遇水即溶，限制其在一些包裝膜上的應(yīng)用；
基于改性普魯蘭多糖和高化學(xué)反應(yīng)活性的菠蘿葉纖維結(jié)合的纖維膜對(duì)提高菠蘿葉的綜合利用以及豐富包裝膜種類具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的: 一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125-130、復(fù)合纖維素酶5.8-6、納米氧化鎂粒子4.3-4.5、檸檬酸4.3_4.4、綠豆皮納米纖維素9-10、普魯蘭多糖19-20、石墨烯-Ti02復(fù)合材料5-6、仙草膠11-12、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白11-12、芥酸酰胺3-4、三乙酸甘油酯2.5-3、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉18-20、褐藻多糖8-9、茉莉酸甲酯5-6、二甘醇3-4、適量的水、適量的去離子水。
[0005]—種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用；
(2)、將綠豆皮納米纖維素、石墨烯-Ti02復(fù)合材料、仙草膠以及總重量2-3倍的去離子水混合高壓均質(zhì)處理20min，在100°C加熱攪拌反應(yīng)30min，然后噴霧干燥得石墨烯-Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素，將石墨烯_Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素、普魯蘭多糖以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100°C加熱攪拌反應(yīng)20min，得綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖備用；
(3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白、芥酸酰胺、三乙酸甘油酯、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉、褐藻多糖、茉莉酸甲酯、二甘醇以及總重量4倍的去離子水混合后在100°C加熱攪拌20min，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理5min，得均相膜溶液備用，其中超聲波功率100W，乳化剪切速率15000r/min ；
(4)、將均相膜溶液用倒入模具中，再經(jīng)過(guò)超聲處理16-18min進(jìn)行脫泡處理，然后在50-55 °C下，濕度為55-60 %的恒溫箱中干燥3-4h，即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明采用石墨烯_Ti02復(fù)合材料接枝綠豆皮納米纖維素共混改性的普魯蘭多糖結(jié)合納米化菠蘿葉纖維素溶液以及其他成分經(jīng)超聲波輔助乳化剪切制備均相膜溶液制備菠蘿纖維素膜，膜質(zhì)地均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的抗拉伸以及抗斷裂性，實(shí)現(xiàn)了菠蘿纖維素以及普魯蘭多糖在包裝膜材料領(lǐng)域的應(yīng)用，制備的纖維素膜因采用納米化菠蘿纖維素溶液，具有良好的透氣性以及空間結(jié)構(gòu)性，通過(guò)石墨烯-Ti02復(fù)合材料接枝綠豆皮納米纖維素對(duì)普魯蘭多糖的共混改性，降低了遇水溶解特性，提高了成膜能力以及抗拉伸能;加入的蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉、褐藻多糖，能夠提高成膜性能、增強(qiáng)其抗菌功效;針對(duì)菠蘿葉纖維化學(xué)反應(yīng)活度低的問(wèn)題，依次采用了酶純化、高活性的納米氧化鎂粒子輔助高壓均質(zhì)、強(qiáng)超聲處理以及間歇式蒸汽爆破法爆破處理，實(shí)現(xiàn)了菠蘿葉纖維的純化以及納米化，為制備高性能的菠蘿葉纖維膜奠定了基礎(chǔ);針對(duì)膜溶液的均相問(wèn)題，采用強(qiáng)超聲處理配合乳化剪切的方式，強(qiáng)超聲處理提高了膜溶液中微納米氣泡的含量，有助于促進(jìn)各材料的溶解，提高膜材料溶液的均相。
【具體實(shí)施方式】
[0007]一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125、復(fù)合纖維素酶5.8、納米氧化鎂粒子4.3、檸檬酸4.3、綠豆皮納米纖維素9、普魯蘭多糖19、石墨烯Ti02復(fù)合材料5、仙草膠11、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白11、芥酸酰胺3、三乙酸甘油酯2.5、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉18、褐藻多糖8、茉莉酸甲酯5、二甘醇3、適量的水、適量的去尚子水。
[0008]一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用；
(2)、將綠豆皮納米纖維素、石墨烯Ti02復(fù)合材料、仙草膠以及總重量2倍的去離子水混合高壓均質(zhì)處理20min，在100°C加熱攪拌反應(yīng)30min，然后噴霧干燥得石墨稀Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素，將石墨烯Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素、普魯蘭多糖以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100°C加熱攪拌反應(yīng)20min，得綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖備用；
(3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白、芥酸酰胺、三乙酸甘油酯、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉、褐藻多糖、茉莉酸甲酯、二甘醇以及總重量4倍的去離子水混合后在100°C加熱攪拌20min，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理5min，得均相膜溶液備用，其中超聲波功率100W，乳化剪切速率15000r/min ；
(4)、將均相膜溶液用倒入模具中，再經(jīng)過(guò)超聲處理16min進(jìn)行脫泡處理，然后在50°C下，濕度為55 %的恒溫箱中干燥3h，即得。
[0009]經(jīng)測(cè)試，該包裝膜沖擊率為21.06kJ/m2，抗伸強(qiáng)度為30.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率44.8%，膜的氧氣透過(guò)率達(dá)到為3.51 X 10-5cm3/(m2.d.Pa)，土埋150d后，其生物降解率達(dá)94.5%，顯示出優(yōu)良的生物降解性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，其特征在于，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125-130、復(fù)合纖維素酶5.8-6、納米氧化鎂粒子4.3-4.5、檸檬酸4.3-4.4、綠豆皮納米纖維素9-10、普魯蘭多糖19-20、石墨烯-Ti02復(fù)合材料5-6、仙草膠11-12、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白11-12、芥酸酰胺3-4、三乙酸甘油酯2.5-3、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉18-20、褐藻多糖8-9、茉莉酸甲酯5-6、二甘醇3-4、適量的水、適量的去離子水。2.一種綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用； (2)、將綠豆皮納米纖維素、石墨烯-Ti02復(fù)合材料、仙草膠以及總重量2-3倍的去離子水混合高壓均質(zhì)處理20min，在100°C加熱攪拌反應(yīng)30min，然后噴霧干燥得石墨烯-Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素，將石墨烯_Ti02復(fù)合材料接枝改性綠豆皮納米纖維素、普魯蘭多糖以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100°C加熱攪拌反應(yīng)20min，得綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖備用； (3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、綠豆皮納米纖維素共混改性普魯蘭多糖、苜蓿冰凍結(jié)構(gòu)蛋白、芥酸酰胺、三乙酸甘油酯、蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉、褐藻多糖、茉莉酸甲酯、二甘醇以及總重量4倍的去離子水混合后在100°C加熱攪拌20min，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理5min，得均相膜溶液備用，其中超聲波功率100W，乳化剪切速率15000r/min ； (4)、將均相膜溶液用倒入模具中，再經(jīng)過(guò)超聲處理16-18min進(jìn)行脫泡處理，然后在50-.55 °C下，濕度為55-60 %的恒溫箱中干燥3-4h，即得。
【文檔編號(hào)】D21C5/00GK105924681SQ201610518847
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】陳可夏, 陳可亮, 潮建平
【申請(qǐng)人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司