阅读说明：本技术 一种疏水型食品包装膜及其制备方法 (Hydrophobic food packaging film and preparation method thereof ) 是由 费鹏 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及食品保鲜膜制备技术领域,具体涉及一种疏水型食品包装膜及其制备方法。本发明公开食品保鲜膜由以下重量份数的原料制备而成：低甲氧基果胶15-30份,壳聚糖15-30份,甘油5-15份,乙酸3-5份,荷叶角质10-20份。本以荷叶为主要原料,提取角质,并与果胶、壳聚糖、甘油共混,最终通过流延法制备保鲜膜,使其获得较好的疏水性能,接触角可以达到99.6°,拉伸强度可以达到5.96 MPa,断裂伸长率达到128.0%,且本发明的产品无毒无害,易降解,不会造成环境污染等问题。(The invention relates to the technical field of food preservative film preparation, in particular to a hydrophobic food packaging film and a preparation method thereof. The invention discloses a food preservative film which is prepared from the following raw materials in parts by weight: 15-30 parts of low methoxyl pectin, 15-30 parts of chitosan, 5-15 parts of glycerol, 3-5 parts of acetic acid and 10-20 parts of lotus leaf cutin. The lotus leaf is used as a main raw material, the cutin is extracted, and the lotus leaf, the pectin, the chitosan and the glycerol are blended, and finally the preservative film is prepared by a tape casting method, so that the preservative film has good hydrophobic property, the contact angle can reach 99.6 degrees, the tensile strength can reach 5.96 MPa, the elongation at break can reach 128.0 percent, and the product is non-toxic and harmless, is easy to degrade, and can not cause the problems of environmental pollution and the like.)

一种疏水型食品包装膜及其制备方法

技术领域

本发明属于新型食品包装技术领域，具体涉及到应用于食品包装领域的一种疏水型食品保鲜膜及其制备方法。

背景技术

随着工业发展而诞生的塑料制品以其来源丰富、产品美观、质轻、卫生、加工方便、价格便宜、性质稳定而广泛应用于食品包装及保鲜领域。但是塑料包装使用后不易分解，会造成“白色污染”，有的塑料包装容易产生有害的气体和异味，对人体具有一定的毒害作用。因此寻求取代塑料包装的材料是“包装与环境”中一个重要的课题。面对污染和安全性等问题，各国都在努力寻找一种“绿色包装”材料。在众多的“绿色包装”材料中，以天然高分子主体制备可降解包装材料逐渐成为热点。多糖资源丰富，来源广泛，安全无毒，且具有良好的生物相容性和可降解性，已逐渐成为包装领域的重要研究对象，在食品中成功用于干果、糖片、太妃糖、调料的包装及甜点、果蔬、干果等的上。

而近年来，壳聚糖作为一种优良膜材料，越来越受到人们的重视，壳聚糖具有良好的成膜性，生物相容性，生物可降解性，价格低廉，且分子链上分布着许多活泼的氨基与羟基，同时具有较强的化学反应能力等，在包装材料方面具有很大优势，且壳聚糖的成膜性质已应用在纺织、印染、造纸、医药、食品等工业领域。果胶是存在于自然界植物中的水溶性的酸性多糖物质，具有良好的抗菌性能，不仅是一种新型的天然食品膜型防腐剂，而且在适当体系下，果胶和壳聚糖之间会发生复合反应，生成果胶/壳聚糖聚电解质复合凝胶。

但不论壳聚糖还是果胶，均为亲水性物质，这导致膜成型后对湿度和水分非常敏感，在湿润环境下极易吸水，而当膜中的水分增加时，分子间的内聚力及粘结力下降，膜的强度和模量变得很低。因此改善天然高分子食品包装膜的疏水性能是拓展其应用的一条必由之路。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前生物基食品保鲜膜易吸水且吸水后力学性能急剧劣化的问题，利用荷叶角质的高疏水性，提供一种疏水型食品保鲜膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 15-30份；

壳聚糖 15-30份；

甘油 10-15份；

乙酸 3-5 份

荷叶角质 10-20 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 200-300份

果胶酶 2-3份

纤维素酶 1-2份

本发明还提供了所述荷叶角质的提取方法及疏水型食品保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将新鲜荷叶置于鼓风烘箱中，烘干。使用打粉机将荷叶粉碎，过筛，获得80-100目荷叶粉末；

2）将干燥的荷叶粉末分散于去离子水中，加入果胶酶、纤维素酶，然后于超声波分散器中超声震荡10-20 min，接着将其置于35-40 ℃下水浴加热48 h，将果胶和纤维素酶解，促进荷叶粉末的分散；

3）向上述悬浊液中加入NaOH粉末，调整其pH值至12-14，然后置于超声波分散器中超声震荡10 min以脱除液体中空气，并将悬浊液倒入聚四氟乙烯反应釜中，使用高纯氮气吹扫5min，及时盖上反应釜盖子，防止角质在后续的反应中氧化；将反应釜置于烘箱中加热，角质为高度聚合的脂肪酸，在高温强碱环境下保存较为完整，同时促使纤维素、半纤维素、脂肪、蛋白质、多糖等在高温强碱下水解，使角质被分离出来；

4）反应完成后，将上述液体过滤，收集滤液，去除残渣；向滤液中加入浓盐酸，调整其pH值至6-7，使角质沉淀出来，然后过滤，收集滤渣；

5）将滤渣加入到氯仿：甲醇溶液中，索氏抽提24 h，脱去残留蜡质及色素；收集索氏抽提后剩余的粉末，用甲醇洗净，接着将粉末冷冻干燥，即得角质；

6）将壳聚糖加入去离子水中后加入乙酸混合，搅拌60 min，其溶液澄清且呈现淡黄色，然后超声处理脱气，再在常温下搅拌5 min；

7）将角质分散于去离子水中，加入甘油，超声振荡30 min，然后加入低甲氧基果胶，继续搅拌60 min；

8）将上述的壳聚糖溶液和角质/果胶溶液混合，搅拌60 min，得到混合膜溶液；

9）混合膜溶液倒在15-20°斜靠的聚四氟乙烯平板上，使膜液均匀涂布在平板上，然后置于鼓风烘箱中干燥，即得疏水型食品保鲜膜。

步骤1），所述新鲜荷叶的烘干温度为70-80 ℃，烘干时间为24-30 h；

步骤3），高纯氮气的流速为300-400 mL/min；

步骤3），加热温度为110-120 ℃，加热时间为2-3 h；

步骤4），所用浓盐酸浓度为2-3 mol/L；

步骤5），所用氯仿：甲醇溶液的体积比为1:1；

步骤9），干燥温度为40 ℃，时间为12-24 h。

本发明采用以上技术方案，以荷叶为主要原料，提取角质，并与果胶、壳聚糖、甘油共混，最终通过流延法制备保鲜膜，使其获得较好的疏水性能。

本发明具有以下优点：

1、果胶是存在于自然界植物中的水溶性的酸性多糖物质，成膜性较好，是一种新型的天然食品膜型防腐剂，而壳聚糖是壳聚糖有良好的成膜性，保湿性和抑菌性。二者混合制备的复合膜安全无毒，且具有良好的生物相容性和可降解性以及保鲜性能，所以制造出的薄膜既安全又环保；

2、果胶是一种阳离子多糖，而壳聚糖是自然界中唯一的天然阴离子多糖。天然果胶中的甲酯化程度一般较高（>50%），本发明选中低甲氧基果胶，其中含有的大量-COOH，很容易与壳聚糖中的-NH₂通过羰氨反应进行交联，形成具有较高强度、韧性的复合膜；

3、荷叶角质是复杂的生物聚酯，主要由C16和C18通过酯键聚合而成，具有很强的疏水性，可以较好的增强复合膜的疏水性能。同时其柔性分子链很容易分散在壳聚糖与果胶交联性能的网状结构中，增强复合膜的韧性、强度。

附图说明

图1为本发明实施例中添加荷叶角质前后，复合膜的接触角和机械性能对比图。

其中，图1A 为添加荷叶角质前，复合膜的接触角（61.7°），图1B 为添加荷叶角质后，复合膜的接触角（99.6°）。一般认为，接触角大于90°即主要表现为疏水性。

图1C使用质构仪拉伸测试下，添加荷叶角质前后复合膜被拉伸距离与所受载荷之间的关系图；图1D为根据图1C计算出的，添加荷叶角质前后复合膜的拉升强度与断裂伸长率。

具体实施方式

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 15-30份；

壳聚糖 15-30份；

甘油 5-15份；

乙酸 3-5 份

荷叶角质 10-20 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 200-300份

果胶酶 2-3 份

纤维素酶 1-2 份

本发明还提供了所述荷叶角质的提取方法及疏水型食品保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将200-300份新鲜荷叶置于鼓风烘箱中，烘干。使用打粉机将荷叶粉碎，过筛，获得80-100目荷叶粉末；

2）将50-60 份干燥的荷叶粉末分散于500 份水中，加入2-3份果胶酶、1-2 份纤维素酶，然后于超声波分散器中超声震荡10-20 min，接着将其置于35-40 ℃下水浴加热48 h，将果胶和纤维素酶解，促进荷叶粉末的分散；

3）向上述悬浊液中加入NaOH粉末，调整其pH值至12-14，然后置于超声波分散器中超声震荡10 min以脱除液体中空气，并将悬浊液倒入聚四氟乙烯反应釜中，使用高纯氮气吹扫5min，及时盖上反应釜盖子，防止角质在后续的反应中氧化；

4）将反应釜置于110-120 ℃烘箱中加热120-180 min，角质为高度聚合的脂肪酸，在高温强碱环境下保存较为完整，同时促使纤维素、半纤维素、脂肪、蛋白质、多糖等在高温强碱下水解，使角质被分离出来；

5）反应完成后，将上述液体过滤，收集滤液，去除残渣；向滤液中加入浓盐酸，调整其pH值至6-7，使角质沉淀出来，然后过滤，收集滤渣；

7）将滤渣加入到100 份氯仿：甲醇溶液（1:1）中，索氏抽提24 h，脱去残留蜡质及色素；收集索氏抽提后剩余的粉末，用甲醇洗净，接着将粉末冷冻干燥，即得角质；

8）在500 份去离子水中加入15-30份壳聚糖，再加入10-15份乙酸混合，搅拌60 min，其溶液澄清且呈现淡黄色，然后超声处理5 min脱气，再在常温下搅拌5 min；

9）取10-20 份的角质分散于200 份去离子水中，加入10-20 份甘油，超声振荡30 min，然后加入15-30份低甲氧基果胶，继续搅拌60 min；

10）将上述的壳聚糖溶液和角质/果胶溶液混合，搅拌60 min，得到混合膜溶液；

11）混合膜溶液倒在15-20°斜靠的聚四氟乙烯平板上，使膜液均匀涂布在平板上，然后置于40℃鼓风烘箱中干燥12 h，即得疏水型食品保鲜膜。

实施例1

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 20份；

壳聚糖 20份；

甘油 10份；

乙酸 3 份

荷叶角质 15 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

本发明还提供了所述荷叶角质的提取方法及疏水型食品保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将300份新鲜荷叶置于鼓风烘箱中，烘干。使用打粉机将荷叶粉碎，过筛，获得80-100目荷叶粉末；

2）将50 份干燥的荷叶粉末分散于500 份水中，加入2份果胶酶、2 份纤维素酶，然后于超声波分散器中超声震荡20 min，接着将其置于40 ℃下水浴加热48 h，将果胶和纤维素酶解，促进荷叶粉末的分散；

3）向上述悬浊液中加入NaOH粉末，调整其pH值至14，然后置于超声波分散器中超声震荡10 min以脱除液体中空气，并将悬浊液倒入聚四氟乙烯反应釜中，使用高纯氮气吹扫5min，及时盖上反应釜盖子，防止角质在后续的反应中氧化；

4）将反应釜置于120 ℃烘箱中加热2 h，角质为高度聚合的脂肪酸，在高温强碱环境下保存较为完整，同时促使纤维素、半纤维素、脂肪、蛋白质、多糖等在高温强碱下水解，使角质被分离出来；

5）反应完成后，将上述液体过滤，收集滤液，去除残渣；向滤液中加入浓盐酸，调整其pH值至7，使角质沉淀出来，然后过滤，收集滤渣；

7）将滤渣加入到100 份氯仿：甲醇溶液（1:1）中，索氏抽提24 h，脱去残留蜡质及色素；收集索氏抽提后剩余的粉末，用甲醇洗净，接着将粉末冷冻干燥，即得角质；

8）在500 份去离子水中加入20 份壳聚糖，再加入10 份乙酸混合，搅拌60 min，其溶液澄清且呈现淡黄色，然后超声处理5 min脱气，再在常温下搅拌5 min；

9）取15 份的角质分散于200 份去离子水中，加入10份甘油，超声振荡30 min，然后加入20份低甲氧基果胶，继续搅拌60 min；

10）将上述的壳聚糖溶液和角质/果胶溶液混合，搅拌60 min，得到混合膜溶液；

11）混合膜溶液倒在15-20°斜靠的聚四氟乙烯平板上，使膜液均匀涂布在平板上，然后置于40℃鼓风烘箱中干燥12 h，即得疏水型食品保鲜膜。

实施例2

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 20份；

壳聚糖 20份；

甘油 5份；

乙酸 3 份

荷叶角质 15 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1，本实施例中，添加的甘油量较低，复合膜的拉伸强度很高，但韧性很差。

实施例3

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 20份；

壳聚糖 20份；

甘油 15份；

乙酸 3 份

荷叶角质 15 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1，本实施例中，添加的甘油量较低，复合膜的拉伸强度很高，但韧性很差。

实施例4

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 20份；

壳聚糖 20份；

甘油 10份；

乙酸 3 份

荷叶角质 10 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1；本实施例中，荷叶角质添加量较低，复合膜的接触角较低，疏水性能较低。

实施例5

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 20份；

壳聚糖 20份；

甘油 10份；

乙酸 3 份

荷叶角质 20 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1，本实施例中，荷叶角质添加量较高，但过量的角质会破坏壳聚糖与果胶形成的交联结构，造成界面分离，复合膜的机械性能劣化，同时疏水性能也会降低。

实施例6

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 30份；

壳聚糖 30份；

甘油 10份；

乙酸 3 份

荷叶角质 15 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1，本实施例中，果胶与壳聚糖的添加量较高，复合膜的厚度较大，其机械强度增大但韧性较低。

实施例7

一种疏水型食品保鲜膜，其由以下重量份数的原料制备而成：

低甲氧基果胶（甲酯化度为20-30 %） 15份；

壳聚糖 15份；

甘油 10份；

乙酸 3 份

荷叶角质 15 份

进一步，荷叶的角质的提取涉及到以下原料：

新鲜荷叶 300份

果胶酶 2 份

纤维素酶 2 份

具体制备方法同实施例1，本实施例中，本实施例中，果胶与壳聚糖的添加量较低，复合膜的厚度较低，其机械强度较差。