CN112812484A - 一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜及其制备方法。(1)甲基丙烯酸单体置于去离子水中,加入双长链甲基叔胺、溴化亚铜,得A组分溶液;(2)阿魏酸置于乙醇溶液中分散,加入3,4‑乙烯基二氧噻吩,得B组分溶液;(3)将壳聚糖置于乙酸溶液中溶解,加入组分A溶液、组分B溶液、氯乙醇,得保鲜膜浆料;(4)将保鲜膜浆料加热,添加L‑半胱氨酸,得多孔凝胶保鲜膜浆料;(5)制备多孔凝胶保鲜膜。本发明制得的多孔凝胶保鲜膜原理简单,成分安全,抑菌效果好,解决了以科举他能够为主要材料的保鲜膜力学性能差的问题,降解率高,安全环保,可实现工业化生产,具有较强的市场推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及食品保鲜技术领域,具体为一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜及其制备方法。
背景技术
反随着生活水平的提高,人们对于食品的保鲜安全问题日益重视。为了尽可能的保持食品的新鲜度,避免食物出现腐败、霉变问题,人们常常使用保鲜膜来对食物进行保鲜。但是传统的保鲜膜绝大多数都是由聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚酯等材料加工制成。这些材料成本低,加工方便,保鲜效果好,非常受到人们欢迎。但是传统的塑料保鲜膜中往往含有领苯二甲酸盐、己二酸二(2-乙基)己酯等化学物质,这些物质具有一定的致癌风险,长期使用此类塑料保鲜膜会对人体健康造成危害。并且,塑料保鲜膜降解困难,不论是焚烧处理还是填埋处理,都会对环境造成危害;因此,研制出一款安全环保,降解率高的保鲜膜是我们亟待解决的问题。
壳聚糖作为一种天然高分子多糖,具有优异的可降解性和成膜性,还具有一定的抑菌杀菌作用,越来越受到人们的关注。中国专利(CN 109825017 A)公开了一种用于散装熟食的抑菌保鲜膜及其制备方法,主要是以壳聚糖为基材,辅助以淀粉基聚乙烯醇、糯米粉、普鲁士兰多糖凝胶剂等成分制得抑菌保鲜膜;该保鲜膜虽然具有一定的抑菌和保鲜效果,但依旧无法避免壳聚糖本身固有的机械强度差,抑菌范围窄的问题。
为了解决上述问题,人们亟需一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜及其制备工艺来解决上述背景中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,包括以下步骤
(1)制备A组分溶液:甲基丙烯酸单体置于去离子水中,依次加入双长链甲基叔胺、溴化亚铜,得均一稳定的A组分溶液;由于甲基丙烯酸单体分子上含有大量的羧基,而双长链甲基叔胺中含有大量的氨基,本发明利用甲基丙烯酸单体与双长链甲基叔胺反应形成酰胺,进而将双长链甲基叔胺修饰在甲基丙烯酸单体分子上,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:阿魏酸置于乙醇溶液中搅拌分散,加入3,4-乙烯基二氧噻吩,得均一稳定的B组分溶液;又因为3,4-乙烯基二氧噻吩为带正电荷的聚合单体,将其与阿魏酸反应,阿魏酸中含有的阴离子基团与3,4-乙烯基二氧噻吩之间发生静电自组装反应,进而将阿魏酸修饰在3,4-乙烯基二氧噻吩单体分子上,得到B组分溶液。
(3)合成保鲜浆料:将壳聚糖置于乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将组分A溶液、组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,加入氯乙醇,得保鲜膜浆料;边搅拌边添加有利于A组分溶液、B组分溶液在壳聚糖溶液中的均匀分散。
本发明有进一步的向步骤(3)的反应体系中添加了氯乙醇,氯乙醇能够被A组分溶液中的双长链甲基叔胺络合反应并生成双长链甲基季铵盐。使用本发明添加方法制得的季铵盐在反应体系中的分散性更加均匀稳定。
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料加热,添加L-半胱氨酸,搅拌,静置,真空脱气,得多孔凝胶保鲜膜浆料;
本发明中的组分A溶液、组分B溶液在加热条件下发生聚合,由于组分A溶液分子、组分B溶液分子带有相反电荷,因此组分A溶液分子、组分B溶液分子一边发生聚合一边发生静电组装作用,进而在壳聚糖溶液中形成了致密稳定的网络结构;反应体系中的双长链甲基季铵盐分子由于链长较长,也会不断的与高分子聚合网络发生纠缠,使得聚合物网络进一步致密稳定;本发明中的L-半胱氨酸由于带负电巯基的存在,也会与保鲜膜浆料中的双长链甲基季铵盐发生静电组装,进而被修饰在多孔凝胶保鲜膜浆料中的聚合物网络结构中。
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
进一步的,所述步骤(1)的具体操作过程如下:称取60-100份甲基丙烯酸单体置于100-130份去离子水中搅拌溶解,依次加入30-40份双长链甲基叔胺、1-3份溴化亚铜,于22-28℃条件下搅拌反应20-30min,得到A组分溶液;。
进一步的,所述步骤(2)的具体操作过程如下:称取20-40份阿魏酸置于60-80份乙醇溶液中搅拌分散,加入15-25份3,4-乙烯基二氧噻吩,于22-28℃条件下搅拌反应60-90min,得到B组分溶液。
进一步的,所述步骤(3)的具体操作过程如下:将40-50份壳聚糖置于50-60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将45-55份组分A溶液、25-35份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入10-15份氯乙醇,得保鲜膜浆料。
进一步的,所述添加速度V1=8-15ml/min。
进一步的,所述氯乙醇的质量百分比为12-18%。
进一步的,所述步骤(4)的具体操作方法为:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以100-200r/min转速搅拌反应20-30min后,再于高温条件下加热,再以300-500r/min转速搅拌反应5-10h,静置10-20min,真空脱气32-38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
进一步的,所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行;避免空气中的杂质气体对反应造成影响。
进一步的,所述低温加热条件为30-60℃;所述高温加热条件为80-130℃;本发明采用分段式加温的方法,反应过程更加容易控制,可有效防止保鲜膜浆料出现爆聚问题,影响保鲜膜质量;在分段式加温方式下,保鲜膜浆料中形成的聚合物网络结构更加均匀稳定,力学性能更好。
一种由权利要求1-9任一项抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法制得的保鲜膜。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
1、本发明将双长链甲基叔胺修饰在甲基丙烯酸单体上,又将阿魏酸修饰3,4-乙烯基二氧噻吩上,又将两者与壳聚糖溶液混合,在加热条件下,双长链甲基叔胺修饰在甲基丙烯酸单体、阿魏酸修饰3,4-乙烯基二氧噻吩自身发生聚合,同时相互之间又发生分子链纠缠、自组装,进而在多孔保鲜膜凝胶浆料中形成致密稳定的网络结构,改善了凝胶保鲜膜的力学性能。
2、本发明先将A组分溶液均匀分散在壳聚糖溶液中,后又通过A组分溶液中的叔胺与氯乙醇反应生成双长链甲基叔胺反应生成双长链甲基季铵盐,该方法实现了双长链甲基季铵盐的高度分散,有助于在保鲜膜中形成致密均匀的三维抑菌网络,有利于扩大壳聚糖的抑菌范围,提升保鲜膜的抑菌抗菌能力;网络结构中含有的细小孔隙能够自主调节膜内气体成分,延长食物存储周期。本发明中的双长链甲基季铵盐含有的长链分子能够与聚合物网络分子链之间发生纠缠,强化保鲜膜的力学性能,同时有助于后期络合L-半胱氨酸来进一步改善保鲜膜的综合性能。
3、本发明中特别添加的L-半胱氨酸含有大量具有还原效应的巯基,能够有效抑制瓜果蔬菜中的多酚氧化酶活性,缓解水果蔬菜存放过程中的变色问题,保持食物光泽。L-半胱氨酸还具有优异的抑菌效果,可以扩展壳聚糖的抑菌范围,强化保鲜膜的抑菌作用。
4、由于L-半胱氨酸属于小分子类氨基酸成分,其水溶液难以在食物表面停留,本发明采用静电自组装的方式将其组装在保鲜膜高分子聚合物网络结构中,可以保持半胱氨酸的稳定,避免L-半胱氨酸的流失,提高多孔凝胶保鲜膜力学性能的同时,强化其抑菌、抗氧化效果。
5、阿魏酸是从阿魏、当归、酸枣仁等重要材中提取出来的天然成分,能够消除自由基,具有优异的抗氧化性能,本发明将阿魏酸修饰在3,4-乙烯基二氧噻吩上,可以进一步强化组分A溶液聚合物,组分B溶液聚合物的聚合程度,赋予聚合物网络优异的抗氧化性能。
6、本发明中的多孔凝胶保鲜膜中含有大量的亲水官能团,能够吸附保鲜膜内多余的水分,保持保鲜膜内水气平衡,抑制食物的呼吸作用,减少细菌滋生。
7、本发明制得的多孔凝胶保鲜膜原理简单,成分安全,抑菌效果好,解决了以科举他能够为主要材料的保鲜膜力学性能差的问题,降解率高,安全环保,可实现工业化生产,具有较强的市场推广价值。
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)制备A组分溶液:称取60份甲基丙烯酸单体置于100份去离子水中搅拌溶解,依次加入30份双长链甲基叔胺、1份溴化亚铜,于22℃条件下搅拌反应20min,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:称取20份阿魏酸置于60份乙醇溶液中搅拌分散,加入15份3,4-乙烯基二氧噻吩,于22℃条件下搅拌反应60min,得到B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将40份壳聚糖置于50份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将45份组分A溶液、25份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入10份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以100r/min转速搅拌反应20min后,再于高温条件下加热,再以300r/min转速搅拌反应5h,静置10min,真空脱气32min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=8ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为12%。
所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为30℃;所述高温加热条件为80℃。
实施例2
(1)制备A组分溶液:称取75份甲基丙烯酸单体置于110份去离子水中搅拌溶解,依次加入34份双长链甲基叔胺、2份溴化亚铜,于24℃条件下搅拌反应23min,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:称取25份阿魏酸置于65份乙醇溶液中搅拌分散,加入18份3,4-乙烯基二氧噻吩,于25℃条件下搅拌反应65min,得到B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将43份壳聚糖置于53份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将48份组分A溶液、28份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入11份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以130r/min转速搅拌反应23min后,再于高温条件下加热,再以350r/min转速搅拌反应7h,静置13min,真空脱气34min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=10ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为13%。
所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为38℃;所述高温加热条件为90℃。
实施例3
(1)制备A组分溶液:称取90份甲基丙烯酸单体置于110份去离子水中搅拌溶解,依次加入36份双长链甲基叔胺、2份溴化亚铜,于27℃条件下搅拌反应26min,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:称取30份阿魏酸置于72份乙醇溶液中搅拌分散,加入23份3,4-乙烯基二氧噻吩,于25℃条件下搅拌反应72min,得到B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将46份壳聚糖置于56份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将52份组分A溶液、32份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入13份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以160r/min转速搅拌反应26min后,再于高温条件下加热,再以430r/min转速搅拌反应7h,静置16min,真空脱气36min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=12ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为16%。
所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为55℃;所述高温加热条件为110℃。
实施例4
(1)制备A组分溶液:称取100份甲基丙烯酸单体置于130份去离子水中搅拌溶解,依次加入40份双长链甲基叔胺、3份溴化亚铜,于28℃条件下搅拌反应30min,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:称取40份阿魏酸置于80份乙醇溶液中搅拌分散,加入25份3,4-乙烯基二氧噻吩,于28℃条件下搅拌反应90min,得到B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将50份壳聚糖置于60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将55份组分A溶液、35份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入15份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以200r/min转速搅拌反应30min后,再于高温条件下加热,再以500r/min转速搅拌反应10h,静置20min,真空脱气38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=15ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为18%。
所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为60℃;所述高温加热条件为130℃。
实施例5
(1)制备A组分溶液:称取100份甲基丙烯酸单体置于130份去离子水中搅拌溶解,依次加入40份双长链甲基叔胺、3份溴化亚铜,于28℃条件下搅拌反应30min,得到A组分溶液;
(2)合成保鲜浆料:将50份壳聚糖置于60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将55份组分A溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入15份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(3)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以200r/min转速搅拌反应30min后,再于高温条件下加热,再以500r/min转速搅拌反应10h,静置20min,真空脱气38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(4)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(3)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=15ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为18%。
所述步骤(1)-(3)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为60℃;所述高温加热条件为130℃。
本申请与实施例4的区别在于未添加组分A溶液。
实施例6
(1)制备B组分溶液:称取40份阿魏酸置于80份乙醇溶液中搅拌分散,加入25份3,4-乙烯基二氧噻吩,于28℃条件下搅拌反应90min,得到B组分溶液;
(2)合成保鲜浆料:将50份壳聚糖置于60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将35份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入15份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(3)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以200r/min转速搅拌反应30min后,再于高温条件下加热,再以500r/min转速搅拌反应10h,静置20min,真空脱气38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(4)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=15ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为18%。
所述步骤(1)-(3)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
所述低温加热条件为60℃;所述高温加热条件为130℃。
本申请与实施例4的区别在于未添加B组分溶液。
实施例7
(1)制备A组分溶液:称取100份甲基丙烯酸单体置于130份去离子水中搅拌溶解,依次加入40份双长链甲基叔胺、3份溴化亚铜,于28℃条件下搅拌反应30min,得到A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:称取40份阿魏酸置于80份乙醇溶液中搅拌分散,加入25份3,4-乙烯基二氧噻吩,于28℃条件下搅拌反应90min,得到B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将50份壳聚糖置于60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将55份组分A溶液、35份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入15份氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料添加L-半胱氨酸,以200r/min转速搅拌反应30min后,于130℃高温条件下加热,再以500r/min转速搅拌反应10h,静置20min,真空脱气38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
所述添加速度V1=15ml/min。
所述氯乙醇的质量百分比为18%。
所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
本申请与实施例4的区别在于,本申请未使用阶段式加热的方法,而是直接使用130℃高温进行加热。
对比例1:市面上随机购买的一款主要成分为壳聚糖的多孔凝胶保鲜膜。
对比例2:普通PE保鲜膜。
试验一:
(1)力学性能测试:参照GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能试验方法》标准测量保鲜膜的拉伸强度和断裂伸长率,试验速度为20mm/min。
(2)生物降解性测试:利用土壤微生物自然降解,选择土壤pH值为7.62、有机质为46.57g/kg、碱解氮为24.89mg/100g,速效磷为32.88g/kg。将本发明实施例1-8制得的保鲜膜样品埋在土壤15cm渗出,第15天进行检验,观察记录。
实施例1-7好对比例制得的保鲜膜样品的力学性能测试、生物降解率测试结果如表1.所示:
根据表1.中数据可知,本发明实施例1-4制得的保鲜膜样品生物降解率均在95%以上,远远高于普通PE材质的保鲜膜,生物降解率高,安全环保。实施例1-4所述保鲜膜样品拉伸强度与对比例1中的普通多孔凝胶保鲜膜样品相比具有大幅改善。
实验二:草莓果实色泽鲜红、柔软多汁,极易受损伤和微生物浸染而腐烂变质,因此本发明选择草莓作为试验对象;保鲜效果、抑菌率测试结果如表2.所示;
(1)保鲜效果测试:取相同种类的草莓20g,放在本发明实施例1-8制得保鲜膜样品中,包起来用绳扎口,置于4℃冷藏柜中分别冷藏7天、14天,分别测定草莓样品冷藏7天和14天的丙二醛含量。丙二醛是具有细胞毒性的脂质过氧化物,反映基体内脂质过氧化程度,也间接反映出细胞损伤的程度。
(2)抗菌性试验:参照GB/T2591-2003进行测试,试验指标为大肠杆菌。
培养基制备:将蛋白胨溶于蒸馏水中,加热进行搅拌溶解,制得液体培养基,然后将一定量的琼脂加入液体培养基,加热搅拌,制得固体培养基,其中蛋白胨和所用的蒸馏水都经过120℃高温蒸汽灭菌处理。
操作过程:用接种环从固体培养基上取一定量的新鲜大肠杆菌,加入液体培养基,然后将液体培养基用蒸馏水做10倍稀释,大肠杆菌稀释浓度为8.9×106cfu/mL;分别取1mL的上述菌液滴加在实施例1-8制得的草莓试样表面,用灭菌覆盖膜覆盖,在37℃、湿度大于90%的条件下,培养24h,用24mL洗脱液反复清洗覆盖膜和草莓试样,然后取0.2mL洗脱液滴入固体琼脂培养基上,在37℃条件下培养48h,然后进行活菌计数,测定活菌数目。计算其抗菌率,结果如表1.所示。
根据表2.中数据可知,本发明实施例1-4制得的多孔凝胶保鲜膜样品抑菌效果高达99%以上,抑菌效果显著,且在草莓样品放置14天后,抑菌作用并没有明显程度的下降,说明本发明保鲜膜的抑菌效果作用较长,能够实现对食物的长效抑菌作用。本发明实施例1-4所述保鲜膜样品中测得的丙二酮含量远远低于对比例1、对比例2,具有显著的抗氧化效果,可有效抑制食物变质,延长食物储存周期。
根据上表数据可知:实施例5中由于缺少组分A溶液,制得的多孔凝胶保鲜膜样品致密化程度与实施例4相比有所下降,保鲜膜的力学性能明显下降,空气中的氧气逐渐渗透进膜内,草莓的呼吸作用加快了其氧化腐败进程,保鲜效果与实施例4相比有所下降。实施例6中由于缺少组分A溶液,制得的多孔凝胶保鲜膜样品致密化程度与实施例4相比有所下降,保鲜膜的力学性能明显下降,空气中的氧气逐渐渗透进膜内,草莓的呼吸作用加快了其氧化腐败进程,保鲜效果与实施例4相比有所下降。实施例7中的多孔凝胶保鲜膜中的聚合物网络结构出现爆聚现象,形成的聚合物网络不够均匀稳定,机械性能与实施例4相比有所不足。
通过以上数据和实验,我们可以得出以下结论:1、本发明将双长链甲基叔胺修饰在甲基丙烯酸单体上,又将阿魏酸修饰3,4-乙烯基二氧噻吩上,又将两者与壳聚糖溶液混合,在加热条件下,双长链甲基叔胺修饰在甲基丙烯酸单体、阿魏酸修饰3,4-乙烯基二氧噻吩自身发生聚合,同时相互之间又发生分子链纠缠、自组装,进而在多孔保鲜膜凝胶浆料中形成致密稳定的网络结构,改善了凝胶保鲜膜的力学性能。
2、本发明先将A组分溶液均匀分散在壳聚糖溶液中,后又通过A组分溶液中的叔胺与氯乙醇反应生成双长链甲基叔胺反应生成双长链甲基季铵盐,该方法实现了双长链甲基季铵盐的高度分散,有助于在保鲜膜中形成致密均匀的三维抑菌网络,有利于扩大壳聚糖的抑菌范围,提升保鲜膜的抑菌抗菌能力;网络结构中含有的细小孔隙能够自主调节膜内气体成分,延长食物存储周期。本发明中的双长链甲基季铵盐含有的长链分子能够与聚合物网络分子链之间发生纠缠,强化保鲜膜的力学性能,同时有助于后期络合L-半胱氨酸来进一步改善保鲜膜的综合性能。
3、本发明中特别添加的L-半胱氨酸含有大量具有还原效应的巯基,能够有效抑制瓜果蔬菜中的多酚氧化酶活性,缓解水果蔬菜存放过程中的变色问题,保持食物光泽。L-半胱氨酸还具有优异的抑菌效果,可以扩展壳聚糖的抑菌范围,强化保鲜膜的抑菌作用。
4、由于L-半胱氨酸属于小分子类氨基酸成分,其水溶液难以在食物表面停留,本发明采用静电自组装的方式将其组装在保鲜膜高分子聚合物网络结构中,可以保持半胱氨酸的稳定,避免L-半胱氨酸的流失,提高多孔凝胶保鲜膜力学性能的同时,强化其抑菌、抗氧化效果。
5、阿魏酸是从阿魏、当归、酸枣仁等重要材中提取出来的天然成分,能够消除自由基,具有优异的抗氧化性能,本发明将阿魏酸修饰在3,4-乙烯基二氧噻吩上,可以进一步强化组分A溶液聚合物,组分B溶液聚合物的聚合程度,赋予聚合物网络优异的抗氧化性能。
6、本发明中的多孔凝胶保鲜膜中含有大量的亲水官能团,能够吸附保鲜膜内多余的水分,保持保鲜膜内水气平衡,抑制食物的呼吸作用,减少细菌滋生。
7、本发明制得的多孔凝胶保鲜膜原理简单,成分安全,抑菌效果好,解决了以科举他能够为主要材料的保鲜膜力学性能差的问题,降解率高,安全环保,可实现工业化生产,具有较强的市场推广价值。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤
(1)制备A组分溶液:甲基丙烯酸单体置于去离子水中,依次加入双长链甲基叔胺、溴化亚铜,得A组分溶液;
(2)制备B组分溶液:阿魏酸置于乙醇溶液中搅拌分散,加入3,4-乙烯基二氧噻吩,得B组分溶液;
(3)合成保鲜浆料:将壳聚糖置于乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将组分A溶液、组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,加入氯乙醇,得保鲜膜浆料;
(4)保鲜膜浆料加热处理:将保鲜膜浆料加热,添加L-半胱氨酸,搅拌,静置,真空脱气,得多孔凝胶保鲜膜浆料;
(5)制备多孔凝胶保鲜膜:将步骤(4)得到的多孔凝胶保鲜膜浆料倒入模具,延流成膜,自然冷却至室温,将膜揭下,即可得到多孔凝胶保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)的具体操作过程如下:称取60-100份甲基丙烯酸单体置于100-130份去离子水中搅拌溶解,依次加入30-40份双长链甲基叔胺、1-3份溴化亚铜,于22-28℃条件下搅拌反应20-30min,得到A组分溶液。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)的具体操作过程如下:称取20-40份阿魏酸置于60-80份乙醇溶液中搅拌分散,加入15-25份3,4-乙烯基二氧噻吩,于22-28℃条件下搅拌反应60-90min,得到B组分溶液。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)的具体操作过程如下:将40-50份壳聚糖置于50-60份乙酸溶液中搅拌溶解,边搅拌边将45-55份组分A溶液、25-35份组分B溶液加入到壳聚糖溶液中,添加完毕后,以V1的添加速度加入10-15份氯乙醇,得保鲜膜浆料。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述添加速度V1=8-15ml/min。
6.根据权利要求4所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述氯乙醇的质量百分比为12-18%。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)的具体操作方法为:将保鲜膜浆料先于低温条件下加热,边加热边添加L-半胱氨酸,以100-200r/min转速搅拌反应20-30min后,再于高温条件下加热,再以300-500r/min转速搅拌反应5-10h,静置10-20min,真空脱气32-38min,得多孔凝胶保鲜膜浆料。
8.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)-(4)需要在纯度≥99.99%的高纯氮气氛围下进行。
9.根据权利要求1所述的一种抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法,其特征在于:所述低温加热条件为30-60℃;所述高温加热条件为80-130℃。
10.一种由权利要求1-9任一项抗菌保湿可降解多孔凝胶保鲜膜的制备方法制得的保鲜膜。
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