[發明專利]明膠/稀土膜及其制備方法

有效

• 申請號: 200910085015.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101899216A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 黃雅欽;田娜
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K5/053;C08K3/16;C08K3/24;C08J5/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何清清

技術領域：

本發明涉及一種明膠/稀土膜及其制備方法，可以用于食品綠色包裝材料，以及生物殺菌、抗菌材料，組織工程及藥物輔料等方面。

背景技術：

開發以天然生物材料為原料制成的可食性包裝已成為世界食品工業科技發展的一個主要趨勢。明膠是一種天然高分子，是由膠原經適度降解得到的，具有溶膠-凝膠的可逆轉換性、極好的成膜性以及入口即化等優良的理化性能。在溶膠-凝膠轉化過程中，明膠分子間可連接形成三維網絡結構，脫水后可形成膜。明膠所表現出的良好理化性能，以及在成本和易于成型上的優勢，使其作為天然生物膜材料受到廣泛關注。如有專利(CN94193337.7)報道，用于包裹藥物顆粒的軟殼膠囊，但是作為包裝材料，特別是食品包裝材料需要克服以下技術問題：1、明膠膜存在力學性能低，主要是存放一段時間后容易變脆；2、親水性高，作為包裝材料必需要有一定的抗水性；3、容易染菌。近年來，人們在開發新型的明膠膜及改善膜性質等方面做了大量的工作，并已取得了一定的成果。如將明膠與小分子醇類增塑劑共混以提高膜的韌性(Vanin，Sobral，et?al，Food?Hydrocolloids，19，899-907)，加入小分子醇類后，膜的韌性雖然得到了提高，但是膜的親水性因為親水性小分子醇類的存在也大為增加。采用甲醛、戊二醛(Sarmento，Sobral?and?Menegalli，Proceedings?of?10th?InternationalCoatingScience?and?Technology?Symposium，Scottsdale，USA，pp.242-244.)等化學交聯的方法，雖然能有效的提高膜的強度和降低膜的高親水性，但是醛類有一定的毒性和鈣化作用，因而限制了其在醫藥和食品領域的應用。總之上述共混和化學交聯的方法雖然在一定程度上改善了膜的機械和親水性能，但是膜易染菌的性能還有待進一步改善。

文獻資料表明，稀土配合物被不斷的合成并應用于生物化學領域，取得了令人鼓舞的結果。稀土化合物對動物具有低毒、弱積累、不致畸、不致變等性質，且其作為藥物已有報道，因此稀土在醫藥應用前景廣闊。但是稀土對明膠的改性卻罕見報道。本申請人對稀土改性明膠進行了大量的研究，結果證明，某些稀土與明膠結合能夠對明膠產生交聯，提高明膠膜的力學性能和抗水性能；同時由于稀土有良好的抑菌活性，使膜具有抑菌功能。基于該研究結果：

發明內容

本發明提出的一種明膠/稀土膜及其制備方法，通過選擇能夠對明膠產生交聯的稀土與明膠結合，提高明膠膜的力學性能和抗水性能；從而得到力學性能和抗水性能均優于明膠膜，并具有良好的抑菌性的明膠/稀土膜；該制備方法簡單、方便、無污染。

本發明提供的明膠/稀土膜由以下組分構成，以質量百分數計：山梨醇22～26％；含有Ce³⁺的鈰鹽3～11％；明膠67～71％。

上述的含有Ce³⁺的鈰鹽是以硝酸鈰和氯化鈰等為代表的鈰鹽。本發明膜組分中，加入含有Ce³⁺的鈰鹽，其中的Ce³⁺能對明膠起到一定交聯作用，提高膜的力學性能和抗水性能；同時由于Ce³⁺有良好的抑菌活性，使膜具有抑菌功能。且當膜中鈰鹽和明膠的質量分數在上述的配比范圍內時，其拉伸強度、抗水性能和抑菌性能隨稀土鈰量的增加而呈現出上升趨勢。

本發明膜中，通過加入山梨醇，可減少明膠分子間的力，提高膜的彈性，減小膜的脆性。膜的拉伸強度隨其中鈰含量的增加而增大。山梨醇和明膠的質量分數在上述配比范圍內，膜的斷裂伸長率呈現出逐漸上升的趨勢，但其拉伸強度和抗水性能則呈現出逐漸下降的趨勢。為了同時改善膜的力學性能和抗水性能，膜中鈰鹽、山梨醇和明膠各組分的配比應控制在上述的配比范圍內。

本發明膜組分中，所述的明膠是以動物皮、骨、筋、和磷等為原料按常規方法制備得到的。

本發明的明膠/稀土膜的制備方法：在濃度為2～30wt％的明膠水溶液中加入一定量的山梨醇和含有Ce³⁺的鈰鹽混合均勻，使得體系中鈰鹽、山梨醇、明膠的質量百分數分別為3～11％，22～26％和67～71％；然后再在30～80℃的條件下攪拌4～30h，靜置脫泡，刮膜；最后在溫度為20～40℃，相對濕度為40～70％的條件下干燥10～30h后脫膜。

上述的明膠溶液，是將明膠溶于水中，使其質量濃度達到2～30wt％。