一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法

文档序号：1655540 发布日期：2019-12-27 浏览：19次 >En<

阅读说明：本技术 一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法 (Degradable biomass-based antibacterial film and preparation method thereof ) 是由宋晓明高珊珊陈夫山于世涛刘丹凤徐功臣王甲均于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法,按质量份数计算,可降解生物质基抑菌膜的制备原料包括以下成分：壳聚糖0.5-10份、硝酸银0.01-1份、姜黄素0.05-1份、原花青素0.05-1份、淀粉6份、纤维素0.1-20份和瓜尔胶0.1-5份。制备方法包括：按照选定质量份数将壳聚糖、硝酸银、姜黄素、原花青素、淀粉、纤维素和瓜尔胶分散于水中,并进行加热搅拌,然后成膜,烘干后得到可降解生物质基抑菌膜。本发明的可降解生物质基抑菌膜及其制备方法,原料均使用可生物降解的材料,可降解生物质基抑菌膜降解率高,无毒、环保,并且薄膜拉伸强度好,同时具有很好的抑菌性能。(The invention provides a degradable biomass-based antibacterial film and a preparation method thereof, wherein the preparation raw materials of the degradable biomass-based antibacterial film comprise the following components in parts by mass: 0.5-10 parts of chitosan, 0.01-1 part of silver nitrate, 0.05-1 part of curcumin, 0.05-1 part of procyanidine, 6 parts of starch, 0.1-20 parts of cellulose and 0.1-5 parts of guar gum. The preparation method comprises the following steps: dispersing chitosan, silver nitrate, curcumin, procyanidine, starch, cellulose and guar gum in water according to selected mass parts, heating and stirring, forming a film, and drying to obtain the degradable biomass-based antibacterial film. According to the degradable biomass-based antibacterial film and the preparation method thereof, biodegradable materials are used as raw materials, the degradable biomass-based antibacterial film is high in degradation rate, non-toxic and environment-friendly, and the film is good in tensile strength and good in antibacterial performance.)

一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法

技术领域

本发明属于抑菌薄膜材料技术领域，具体涉及一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的增加，塑料制品尤其是塑料包装袋等材料将会逐渐退出市场。塑料垃圾不仅不能产生经济效益，还导致环境污染加剧，居民健康也受到影响，于是各个国家纷纷在2018年采取更严格的塑料垃圾管理和进口限制措施，不少国家已经开始全面限塑。在当前的环保大趋势下，发掘可再生的生物质资源制备可降解包装材料替代塑料制品，对于缓解日益加重的化石资源危机、解决限塑令大背景下包装材料的短缺问题有重要的现实意义，是解决目前困境的有力途径。淀粉、纤维、壳聚糖、瓜尔胶等天然生物质是自然界中可再生的天然资源，具有无毒、可再生、可降解等性能，其丢弃于环境中不会造成环境的污染及危害，因此可作为塑料的替代品。

中国专利文献CN105885115A公开了一种纤维素增强的己内酯-淀粉可降解薄膜，其以玉米淀粉、甘薯淀粉、纤维素等为原料，可被生物降解，对环境危害小，但是该可降解薄膜仅具有一般薄膜的性能，并不具有抑菌等其他性能，用于食品包装薄膜时不能满足食品包装膜对抑菌性能的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可降解生物质基抑菌膜及其制备方法，原料均使用可生物降解的材料，可降解生物质基抑菌膜降解率高，无毒、环保，并且薄膜拉伸强度好，同时具有很好的抑菌性能。

为了解决上述问题，本发明提供一种可降解生物质基抑菌膜，按质量份数计算，可降解生物质基抑菌膜的制备原料包括以下成分：壳聚糖0.5-10份、硝酸银0.01-1份、姜黄素0.05-1份、原花青素0.05-1份、淀粉6份、纤维素0.1-20份和瓜尔胶0.1-5份。

优选地，按质量份数计算，可降解生物质基抑菌膜的制备原料包括以下成分：壳聚糖1-3份、硝酸银0.05-0.5份、姜黄素0.1-0.5份、原花青素0.1-0.5份、淀粉6份、纤维素0.5-10份和瓜尔胶0.5-1份。

优选地，纤维素为姜秆纤维素。

优选地，淀粉为木薯阳离子淀粉或玉米淀粉，进一步优选地，木薯阳离子淀粉的取代度为0.01-0.02。

本发明的另一目的是提供一种制备上述可降解生物质基抑菌膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：按照选定质量份数将壳聚糖、硝酸银、姜黄素、原花青素、淀粉、纤维素和瓜尔胶分散于水中，并进行加热搅拌，然后成膜，烘干后得到可降解生物质基抑菌膜。

优选地，包括以下步骤：

S1.将硝酸银和壳聚糖分散于溶剂中，得到硝酸银与壳聚糖的分散液，对硝酸银与壳聚糖的分散液加热反应，然后将产物干燥并研磨成粉，得到负载硝酸银的壳聚糖；

S2.将淀粉分散于水中，加热搅拌得到淀粉分散液；

S3.对纤维素进行打浆，然后分散于水中，得到纤维素分散液；

S4.将步骤S1得到的负载硝酸银的壳聚糖和步骤S3得到的纤维素分散液加入步骤S2得到的淀粉分散液中，并加入瓜尔胶、姜黄素和原花青素，然后加热搅拌，得到反应液，将反应液刮制成膜，烘干后得到可降解生物质基抑菌膜。

优选地，步骤S1中，硝酸银与壳聚糖的分散液中硝酸银的浓度为0.01-0.02mol/L。

优选地，步骤S1中，对硝酸银与壳聚糖的分散液加热至50-70℃，反应24-48h。

优选地，步骤S1中，溶剂为乙醇。

优选地，步骤S2中，将淀粉分散于水中，加热至60-100℃，搅拌10-60min；进一步优选地，步骤S2中，将淀粉分散于水中，加热至95℃，搅拌30min。

优选地，步骤S3中，对纤维素进行打浆至打浆度为40-80°SR；分散于水中后纤维素的质量浓度为0.05％-0.1％；优选地，步骤S3中，对纤维素进行打浆至打浆度为60°SR。

优选地，步骤S4中，加热搅拌的加热温度为60-70℃，时间为5-30min。

优选地，步骤S4中，利用反应液刮制成膜后烘干温度为50-65℃。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的可降解生物质基抑菌膜及其制备方法，制备原料包括壳聚糖、硝酸银、姜黄素、原花青素、淀粉、纤维素和瓜尔胶，其中，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，甲壳素是可以再生的生物大分子物质，在自然界中存在的数量仅次于纤维素，壳聚糖具有一定的抑菌性能，被广泛应用于食品防腐保鲜等领域；硝酸银的银离子对微生物有强吸附作用，被吸附后微生物部分酶种失去活性，使微生物死亡，因此具有一定的抑菌性能；姜黄素是一种从姜科植物姜黄等的根茎中提取得到的黄色色素，具有抗氧化、抗炎等作用；原花青素具有抗氧化、清除自由基、抗炎等作用。本申请以壳聚糖、硝酸银、姜黄素和原花青素为抑菌材料，淀粉、纤维素、瓜尔胶为成膜材料，原料中壳聚糖、姜黄素、原花青素、淀粉、纤维素、瓜尔胶均为可生物降解材料，也是可再生天然资源，并通过调节原料中各成分的用量，和制备方法中的工艺参数，得到了同时具有优异的拉伸强度、降解性能和抑菌性能的可用于食品包装等领域的薄膜。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明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。

以下各实施例中，壳聚糖购自上海阔泉生物科技有限公司；姜黄素购自西安佰斯特生物科技有限公司；原花青素购自西安高远生物科技有限公司；瓜尔胶购自郑州隆鑫生物科技有限公司；其余原料均为市售。需要说明的是，上述记载的原料来源仅为举例，其实际选择并不唯一，本领域技术人员还可根据实际情况购买其他厂家、规格型号的产品，不同厂家、型号的产品并不影响本发明技术效果的实现。

实施例1

本实施例所述的可降解生物质基抑菌膜，按质量份数计算，可降解生物质基抑菌膜的制备原料包括以下成分：壳聚糖1g、硝酸银0.05g、姜黄素0.1g、原花青素0.1g、淀粉6g、纤维素0.5g和瓜尔胶0.5g。其中，淀粉为木薯阳离子淀粉，取代度为0.01，纤维素为姜秆纤维素。

本实施例所述的可降解生物质基抑菌膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照选定质量称取原料，将硝酸银溶于乙醇中，配置成浓度为0.01mol/L的溶液，将壳聚糖分散于硝酸银溶液中，于烘箱中50℃反应24h，然后取出产物，用去离子水洗涤，并低温冷冻干燥，将干燥产物研磨成粉备用，得到负载硝酸银的壳聚糖；

S2.将淀粉分散于水中，升温至95℃搅拌30min，然后冷却至室温备用，得到淀粉分散液；

S3.将纤维素磨浆，并打浆至打浆度为60°SR，然后分散于水中，配置成质量浓度为0.05％的纤维素分散液，备用；

S4.将步骤S1得到的负载硝酸银的壳聚糖和步骤S3得到的纤维素分散液加入步骤S2得到的淀粉分散液中，并加入瓜尔胶、姜黄素和原花青素，然后加热至60℃，搅拌10min，得到反应液，利用反应液在玻璃板上刮膜，然后放入烘箱中50℃下烘干，得到可降解生物质基抑菌膜。

实施例2

本实施例所述的可降解生物质基抑菌膜，按质量份数计算，可降解生物质基抑菌膜的制备原料包括以下成分：壳聚糖2g、硝酸银0.1g、姜黄素0.3g、原花青素0.3g、淀粉6g、纤维素2g和瓜尔胶0.8g。其中，淀粉为木薯阳离子淀粉，取代度为0.01，纤维素为姜秆纤维素。