CN102807681B - 大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法 - Google Patents

大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对人体无害、可降解的大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法。采用溶液共混的方法制备大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜，在水中将大豆分离蛋白溶解并改性，然后与透明质酸溶液混合，再加入羧甲基纤维素钠和增塑剂甘油，在室温下搅拌均匀后流涎成膜，再烘干并在恒湿器中进行平衡，复合膜由于基材的分子间的氢键等作用力紧密排布，具有良好的性能。本发明制备方法简单、成本低，所得的大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜具有良好的力学性能及阻水性，在包装方面具有较好的应用前景。

Description

大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子包装材料领域，具体涉及一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展，包装材料在人们日常生活中的使用量越来越大，目前用于包装的主要材料都是聚乙烯、聚氯乙烯等基于石油的非降解性塑料材料，因此在带来大量便利的同时，这类塑料包装材料也带来了不可忽略的负面影响，例如原料石油的短缺、塑料单体及添加助剂对人体的潜在危害，以及不可降解性造成的白色污染等。因此，使用天然高分子制备绿色包装材料，成为了包装行业的发展趋势之一。
大豆分离蛋白、透明质酸、羧甲基纤维素钠均属于天然高分子。大豆分离蛋白作为粮油作物的产品来源丰富、价格低廉、无毒、可降解、可再生，并具有良好的乳化且稳定的能力。透明质酸为白色、无定形粉末，有吸湿性，不溶于有机溶剂，易溶于水，具有良好的保湿性、润滑性、粘弹性和生物相容性，是一种用途广泛的高分子材料。羧甲基纤维素钠以精制棉为主要原料经化学改性后的纤维素醚类产品，具有无臭、无味、无毒、易吸潮等特性，外观呈白色或微黄色颗粒及纤维状粉末，其具有优良的增稠、水溶性、粘胶性、乳合性、保水、稳定性、抗酶性及稳定性。当它们单独使用制备包装材料，所得的复合膜性能单一，在应用上受到很大的限制，但它们用溶液共混法制备成的复合膜综合性能较佳，具有较好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜。
本发明首先以甘油为增塑剂，通过溶液共混法制备大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠成膜液，然后流涎成膜，干燥平衡后制得复合膜材料。大豆分离蛋白和透明质酸提供良好的力学性能和阻隔性能，羧甲基纤维素钠增强复合膜的成膜性能，所制得的复合膜具有良好的力学性能和阻隔性，并具有可天然降解的性质。
本发明的目的通过下述技术方案实现，一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用溶液共混法制备复合膜的成膜液：
将大豆分离蛋白在60℃下溶解15min，并在85℃下改性30min，配置成大豆分离蛋白溶液，冷却至室温后，在搅拌下加入透明质酸溶液，再加入羧甲基纤维素钠溶液，最后加入增塑剂甘油，常温下搅拌5min使混合均匀，并用少量无水乙醇消泡，得到复合膜的成膜液。
(2)采用流涎成膜法制备大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜：
将(1)中制得的成膜液在成膜器中流涎成膜，放入40℃烘箱中干燥24h，取出揭膜，将所得复合膜置于53％RH下平衡48h以上，得到大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜。
为了更好地实现本发明，步骤(1)中，所述透明质酸占大豆分离蛋白和透明质酸总质量的0％～100％；所述羧甲基纤维素钠占三种成膜材料总质量的20％～100％；所述增塑剂甘油是三种成膜材料总质量的0％～20％。
一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜，就是通过上述方法制备而成。
本发明的大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜具有良好的力学性能、阻隔能力和可天然降解的能力，适用于绿色包装材料领域。
有益效果
(1)本发明的制备方法简单，材料为天然可生物降解材料且降解产物对人体无害，适用于工业化生产；
(2)本发明所得的复合膜力学性能、阻隔能力较佳，并可通过复合膜成膜材料的配比控制复合膜的力学性能与阻隔能力，具有良好的应用潜力。
表1是实施例2制备的复合膜在不同配比下透光性、拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率和吸湿性的性能参数。
图1是实施例2制备的、当m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)＝5∶15∶5时复合膜的表面扫描电镜图。
图2是实施例2制备的、当m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)＝10∶10∶5时复合膜的表面扫描电镜图。
图3是实施例2制备的、当m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)＝15∶5∶5时复合膜的表面扫描电镜图。
图4是实施例2制备的、当m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)＝6∶6∶13时复合膜的表面扫描电镜图。
以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。
控制成膜材料配比是本发明的关键之一，大豆分离蛋白(SPI)、透明质酸(HA)、羧甲基纤维素钠(CMC)的含量都会对复合膜的力学性能和阻隔性能等产生一定的影响。本发明推荐三种成膜材料的配比m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)＝4∶4∶17为宜。
控制增塑剂甘油的含量时本发明的关键之一，甘油含量低时复合膜发脆，但含量过高又会导致复合膜发粘难以揭膜。本发明推荐甘油含量为成膜材料总质量的10％为宜。
控制成膜温度是本发明的关键之一，本发明建议在40℃下成膜，成膜温度最好不要超过40℃，以免透明质酸发生分解。
实施例1成膜材料溶液的配置
将4g大豆分离蛋白溶于100mL去离子水中，在60℃下搅拌溶解15min，再升温到85℃改性30min，冷却至常温备用；将4g透明质酸、2g羧甲基纤维素钠分别溶于100mL去离子水中，配置成高分子溶液备用。
实施例2复合膜的配置
将大豆分离蛋白溶液与透明质酸溶液混合，再加入羧甲基纤维素钠溶液，最后加入三种成膜材料总质量10％的增塑剂甘油，磁力搅拌5min使成膜液混合均匀，并加入少量无水乙醇消泡，在玻璃板上流涎成膜，40℃干燥24h，揭膜后置于53％RH恒湿器中平衡48h以上，所得复合膜的性能参数随复合膜成膜材料配比的变化见表1。

Claims (2)

1.一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)采用溶液共混法制备复合膜的成膜液：
将大豆分离蛋白(SPI)在60℃下溶解15min，并在85℃下改性30min，配置成大豆分离蛋白溶液，冷却至室温后，在搅拌下加入透明质酸溶液，再加入羧甲基纤维素钠溶液，最后加入增塑剂甘油，常温下搅拌5min使混合均匀，并用少量无水乙醇消泡，得到复合膜的成膜液；
(2)采用流延成膜法制备大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜：
将(1)中制得的成膜液在成膜器中流延成膜，放入40℃烘箱中干燥24h，取出揭膜，将所得复合膜置于53％RH下平衡48h以上，得到大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种大豆分离蛋白/透明质酸/羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，增塑剂甘油含量为10％，三种成膜材料配比m(大豆分离蛋白)∶m(透明质酸)∶m(羧甲基纤维素钠)为4∶4∶17。
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