[發明專利]一種多水分食品包裝用的可降解殼聚糖薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201410701701.8
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104371127A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 何文;蔣波;蔣勝均;奉歡;劉文超
• 申請（專利權）人: 南京林業大學;南充三櫻藥用包裝材料有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L5/08;C08L1/12
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種多水分食品包裝用的可降解殼聚糖薄膜的制備方法，該薄膜主要由殼聚糖、烷基化納米纖維素與沒食子酸復合而成，具有強度高、抗氧化能力和抗菌能力強等優勢，而且屬于可完全降解的生物質復合材料。

背景技術

“不使用也不產生有害物質，利用可再生資源合成環境友好化學品”已經成為國際科技前沿領域。可再生資源主要是指自然界中動植物以及微生物等天然生物高分子材料，它們在使用后容易被自然界中的微生物分解成為水、二氧化碳和無機小分子，屬于真正的環境友好型材料。隨著目前納米技術的不斷發展和完善，天然生物高分子可以越來越多地被制備成各種功能材料，它們很可能在將來取代合成塑料成為主要化工產品，應用到日常生活當中。近年來，人們研究的這類熱點材料主要集中在纖維素、木質素、淀粉、甲殼素、殼聚糖、其他多糖、蛋白質以及天然橡膠等，并且取得了一定的進展。

殼聚糖(Chitosan)，通常是從蝦、蟹、昆蟲的外殼或真菌細胞壁中提取甲殼素(Chitin)，在?100～180℃、40～60%的氫氧化鈉溶液中非均相脫去乙酰基所得到的，化學名稱為(1,4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。作為一種天然生物高分子材料，殼聚糖之所以能夠在包裝領域具有很好的應用前景，主要原因在于：①來源廣泛，僅次于自然界中纖維素的含量；②屬于可降解材料，很容易在土壤微生物的作用下降解生成二氧化碳和水等，可以很好地解決環境污染問題；③無毒、自身具有良好的生物相容性和抗菌性；④良好的成膜性。然而，相比較目前應用較多的塑料包裝材料，殼聚糖在實際應用中卻受到了機械強度低、脆性大、抗氧化能力弱、耐濕耐酸性差等缺點的限制，因而適用領域相對較小，需要進一步的改性。

發明內容

本發明提出的是一種高強度、高抗氧化能力和高抗菌性能的多水分食品包裝用的可降解殼聚糖薄膜的制備方法，其目的在于克服殼聚糖在實際應用中機械強度低、脆性大、抗氧化能力弱、耐濕耐酸性差以及抑菌能力不強等缺點。

本發明的技術解決方案：一種多水分食品包裝用可降解殼聚糖薄膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將醋酸溶液加入到分散有納米纖維素的乙醇溶液中，調節PH值至4～5，然后加入硅烷偶聯劑，攪拌40～60分鐘，離心清洗至中性后冷凍干燥，即得到烷基化的納米纖維素；

（2）?取殼聚糖粉末溶于醋酸或其他弱酸水溶液中，加熱至40～60℃并均勻攪拌15～20分鐘使殼聚糖完全溶解，然后在該溶液中加入步驟（1）所得的烷基化納米纖維素，在45～55℃下充分攪拌30～45分鐘，抽濾除雜后，再經過超聲處理10～20分鐘即為納米纖維素/殼聚糖溶液；

（3）?將沒食子酸溶于乙醇中，并在沒食子酸乙醇溶液中分別加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺試劑，使其充分反應，然后將此溶液加入步驟（2）所制的烷基化納米纖維素/殼聚糖溶液中，或者直接將沒食子酸或沒食子酸酯類物質直接加入步驟（2）所制的烷基化納米纖維素/殼聚糖溶液中；

（4）?將步驟（3）所制備的沒食子酸/納米纖維素/殼聚糖溶液置于低溫環境中攪拌20～40分鐘,并在室溫下放置6～12小時，再經過超聲處理10～20分鐘后進行真空脫泡處理，最后在40～60℃下烘干成膜；將干燥所得的復合膜用濃度為0.05～0.2mol/L的堿性溶液浸泡20～35分鐘，用水沖洗處理至中性，在室溫下晾干即得可降解殼聚糖薄膜產品。

本發明較現有技術具有如下優點：

1）殼聚糖由于具有無毒、生物相容性、生物降解性以及易成膜性等特點，以其作為助劑或者被改性后的復合薄膜已被廣泛用于果蔬、肉類、禽蛋類、魚類等的保鮮。

2）然而將烷基化的納米纖維素與殼聚糖共混的研究還未見報道，尤其是納米纖維素與殼聚糖共混后再通過沒食子酸改性的研究還也未見報道。

3）用納米纖維素或者納米纖維素晶須增強殼聚糖薄膜的研究已見報道，但也存在一些問題需要改善，由于纖維素是由眾多的?β-D-吡喃葡萄糖基彼此以（1-4）-β-苷鍵連接而成的線形高分子，其分子式為（C₆H₁₀O₅）n，而每個葡萄糖殘基環均含有三個醇羥基，即?C（2）、C（3）位仲醇羥基和?C（6）位上的伯醇羥基，這些羥基的存在使納米纖維素極性增強，極易形成團聚而在殼聚糖溶液中分散不均勻。