一種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種魚鱗膠?改性γ?聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜，包括以下重量份組分：菠蘿葉纖維100?102、內(nèi)切纖維素酶6?7、納米介孔二氧化硅4?5、檸檬酸4?5、γ?聚谷氨酸48?49、殼聚糖21?22、木醋液11?12、魚鱗膠56?58、甘露醇6?7、精制石蠟4?5、檸檬酸三丁酯3?4、適量的去離子水、適量的水、適量的甘油。本發(fā)明采用魚鱗膠?改性γ?聚谷氨酸接枝改性菠蘿葉纖維素制備包裝膜，膜均勻穩(wěn)定并且材料質(zhì)地細(xì)膩，制備的膜結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，魚鱗膠配合改性納米菠蘿葉纖維素，膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可降解，折疊性能好，加入的納米介孔二氧化硅協(xié)同納米菠蘿葉纖維素協(xié)同增強(qiáng)了膜的阻隔性能，提高了膜的韌性。
【專利說明】
一種魚鱗膠-改性γ -聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及菠蘿葉纖維包裝膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以纖維素為原材料，制備性能各異的高分子膜材料在醫(yī)學(xué)、生物和食品醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。我國(guó)每年產(chǎn)大量的菠蘿，菠蘿葉纖維具有抑菌、消臭等保健功效，利用菠蘿葉纖維制備高分子膜材料具有巨大的發(fā)展前景。菠蘿葉纖維結(jié)晶曲的纖維大分子排列整齊、有規(guī)律，且纖維分子的多羥基結(jié)構(gòu)和強(qiáng)氫鍵作用使其潔凈度和取向度較高，化學(xué)反應(yīng)活性低，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。魏曉奕、楊琴等《南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》，2016,47(1):101-106《菠蘿葉纖維素膜制備工藝優(yōu)化》利用乳化剪切方式使菠蘿葉纖維素溶解在離子液體中提高菠蘿葉纖維的化學(xué)反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)纖維素膜的制備，具體做法是:先將菠蘿葉纖維素烘干后用萬能粉碎機(jī)粉碎成棉花狀，分別堿處理和酸處理實(shí)現(xiàn)其純化處理，然后在與離子液體一起置于乳化機(jī)中，進(jìn)行剪切處理，獲取制備膜用的纖維素離子液體均勻相溶液，之后將均勻相溶液鋪在涂有聚四氟乙烯的載體上，經(jīng)鑄膜液(甘油、乙醇)等浸泡干燥成膜;該處理工藝提高了菠蘿葉纖維素的化學(xué)反應(yīng)活度，提高了膜溶液的均相，但操作起來使用了大量的酸處理劑以及堿處理劑，一定程度上增加了污染，增加了菠蘿葉纖維素膜制備成本，同時(shí)制備的纖維素膜功能單一。納米纖維素具有高結(jié)晶度、高強(qiáng)度、高比表面積、環(huán)境友好和成本低等優(yōu)異性能，其分子結(jié)構(gòu)中存在著大量的-0H，在與其他天然大分子共混時(shí)易形成分子間及分子內(nèi)氫鍵，用于制作膜材料時(shí)，可使得共混材料的形成的膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。γ -聚谷氨酸(γ -PGA)是谷氨酸的均聚物，是一種水溶性高分子，由D-谷氨酸或L-谷氨酸通過α-氨基和γ -羧基形成γ -酰胺鍵結(jié)合而成的陰離子聚合物，具有生物相容性好、水溶性好、可降解、可食用、成膜性等特點(diǎn)特點(diǎn)，作為一種新型綠色環(huán)保的生物材料備受關(guān)注，但因遇水易溶，一定了程度限制了其應(yīng)用。微納米氣泡是指直徑介于微米氣泡(在水體中直徑為10-50um的氣泡)和納米氣泡(在水體中直徑為小于200nm的氣泡)之間的氣泡，具有大的比表面積、能夠在水體中停留時(shí)間長(zhǎng)，并且微納米氣泡在收縮時(shí)，能夠產(chǎn)生大量的羥基自由基，這些大量的羥基自由基能夠一定程度上吸引菠蘿葉纖維素中的氫鍵，起到等同酸化堿化破壞氫鍵相同的效果，對(duì)促進(jìn)菠蘿葉纖維的納米化提高其化學(xué)反應(yīng)活度具有一定的促進(jìn)作用。
[0003]基于改性γ-聚谷氨酸和高化學(xué)反應(yīng)活性的菠蘿葉纖維結(jié)合的纖維膜對(duì)提高菠蘿葉的綜合利用以及豐富包裝膜種類具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維100-102、內(nèi)切纖維素酶6-7、納米介孔二氧化硅4-5、檸檬酸4-5、γ-聚谷氨酸48-49、殼聚糖21-22、木醋液11-12、魚鱗膠56-58、甘露醇6-7、精制石蠟4-5、檸檬酸三丁酯3-4、適量的去離子水、適量的水、適量的甘油。
[0006]—種魚鱗膠-改性γ -聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量2-3倍的水混合攪拌均勻得漿料備用;將納米介孔二氧化硅、內(nèi)切纖維素酶以及總重量1-2倍的水混合攪拌均勻，噴霧干燥得改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶?jìng)溆?將漿料加熱至800C，并持續(xù)加入改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶后，采用漏斗抽濾烘干，得改性菠蘿葉纖維素備用；
(2)、將殼聚糖、木醋液以及總重量2-3倍的去離子水混合，在40°C加熱攪拌均勻之后，加入γ -聚谷氨酸在80°C下繼續(xù)加熱攪拌lh，然后小火文煮1-1.2h得到具有強(qiáng)抗菌效果的改性疏水γ -聚谷氨酸備用；
(3)、將改性菠蘿葉纖維素、改性疏水γ-聚谷氨酸、魚鱗膠、甘露醇、精制石蠟、檸檬酸三丁酯以及總重量3-4倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min得均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率 15000r/min;
(4)、將均相膜溶液用去離子水凝固浴凝固，取出膜水洗后再用濃度28%-30%的甘油水溶液在40°C浸泡2h進(jìn)行塑化處理，之后在45°C恒溫下干燥處理2h即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明采用魚鱗膠-改性γ -聚谷氨酸接枝改性菠蘿葉纖維素制備包裝膜，膜均勻穩(wěn)定并且材料質(zhì)地細(xì)膩，制備的膜結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，魚鱗膠配合改性納米菠蘿葉纖維素，膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可降解，折疊性能好;通過殼聚糖木醋液對(duì)γ-聚谷氨酸的改性，實(shí)現(xiàn)了疏水改性以及抗菌性能的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了 γ-聚谷氨酸在包裝膜中的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明在制備過程中，借助于納米介孔二氧化硅改性的酶，減少了傳統(tǒng)纖維素酸堿純化處理造成的污染和費(fèi)用代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保生產(chǎn)，同時(shí)，納米介孔二氧化硅協(xié)同納米菠蘿葉纖維素協(xié)同增強(qiáng)了膜的阻隔性能，提高了膜的韌性;在制備過程中，超聲波輔助乳化剪切處理一步實(shí)現(xiàn)了菠蘿葉纖維的進(jìn)一步納米化以及膜溶液的均相，強(qiáng)超聲波作用產(chǎn)生的微納米氣泡在膜溶液中的存在，促進(jìn)了菠蘿葉纖維的納米化，增加其溶解度，提高了膜溶液的均相程度，為纖維素膜結(jié)構(gòu)的均勻穩(wěn)定提供了保障，該物理處理方法減少了傳統(tǒng)均相液體制備過程中離子液體的使用。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種魚鱗膠改性γ聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維100、內(nèi)切纖維素酶6、納米介孔二氧化硅4、檸檬酸4、γ聚谷氨酸48、殼聚糖21、木醋液11、魚鱗膠56、甘露醇6、精制石蠟4、檸檬酸三丁酯3、適量的去離子水、適量的水、適量的甘油。
[0009]—種魚鱗膠改性γ聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(I)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量2倍的水混合攪拌均勻得漿料備用;將納米介孔二氧化硅、內(nèi)切纖維素酶以及總重量I倍的水混合攪拌均勻，噴霧干燥得改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶?jìng)溆?；將漿料加熱至80°C，并持續(xù)加入改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶混合攪拌酶解40min ,100°C滅酶后，采用漏斗抽濾烘干，得改性菠蘿葉纖維素備用；
(2 )、將殼聚糖、木醋液以及總重量2倍的去離子水混合，在40 0C加熱攪拌均勻之后，加入γ聚谷氨酸在80°C下繼續(xù)加熱攪拌lh，然后小火文煮Ih得到具有強(qiáng)抗菌效果的改性疏水γ聚谷氨酸備用；
(3)、將改性菠蘿葉纖維素、改性疏水γ聚谷氨酸、魚鱗膠、甘露醇、精制石蠟、檸檬酸三丁酯以及總重量3倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min得均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率15000r/min；
(4)、將均相膜溶液用去離子水凝固浴凝固，取出膜水洗后再用濃度28%%的甘油水溶液在40 0C浸泡2h進(jìn)行塑化處理，之后在45 0C恒溫下干燥處理2h即得。
[0010]經(jīng)測(cè)試，該包裝膜的最大抗拉強(qiáng)度為19.3MPa，此時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率為35.2%;膜的最小氧氣透過率達(dá)到為3.4X10-5cm3/(m2.d.Pa)，土埋150d后，其生物降解率達(dá)94%，顯示出優(yōu)良的生物降解性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜，其特征在于，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維100-102、內(nèi)切纖維素酶6-7、納米介孔二氧化硅4-5、檸檬酸4-5、Y-聚谷氨酸48-49、殼聚糖21-22、木醋液11-12、魚鱗膠56-58、甘露醇6-7、精制石蠟4-5、檸檬酸三丁酯3-4、適量的去尚子水、適量的水、適量的甘油。2.—種魚鱗膠-改性γ-聚谷氨酸接枝菠蘿葉纖維包裝膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量2-3倍的水混合攪拌均勻得漿料備用;將納米介孔二氧化硅、內(nèi)切纖維素酶以及總重量1-2倍的水混合攪拌均勻，噴霧干燥得改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶?jìng)溆?將漿料加熱至800C，并持續(xù)加入改性耐高溫內(nèi)切纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶后，采用漏斗抽濾烘干，得改性菠蘿葉纖維素備用； (2)、將殼聚糖、木醋液以及總重量2-3倍的去離子水混合，在40°C加熱攪拌均勻之后，加入γ -聚谷氨酸在80°C下繼續(xù)加熱攪拌lh，然后小火文煮1-1.2h得到具有強(qiáng)抗菌效果的改性疏水γ -聚谷氨酸備用； (3)、將改性菠蘿葉纖維素、改性疏水γ-聚谷氨酸、魚鱗膠、甘露醇、精制石蠟、檸檬酸三丁酯以及總重量3-4倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min得均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率 15000r/min; (4)、將均相膜溶液用去離子水凝固浴凝固，取出膜水洗后再用濃度28%-30%的甘油水溶液在40°C浸泡2h進(jìn)行塑化處理，之后在45°C恒溫下干燥處理2h即得。
【文檔編號(hào)】C08L5/08GK105885098SQ201610518838
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】陳可夏, 陳可亮, 潮建平
【申請(qǐng)人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司