CN103146036A

CN103146036A - 一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜及其制备方法

Info

Publication number: CN103146036A
Application number: CN2013100697158A
Authority: CN
Inventors: 刘凯; 陈礼辉; 黄六莲; 林新兴; 曹石林; 罗小林
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2013-03-02
Filing date: 2013-03-02
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-02
Also published as: CN103146036B

Abstract

本发明公开了一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜及其制备方法，该方法将壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，使壳聚糖完全溶解，并加入苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加三聚磷酸钠溶液，反应制备出壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球，将所得纳米微球加入至质量浓度为0.5-5％的纳米纤维素中，置于摇床中反应后制的纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物。最后将该复合物加入到海藻酸钠中制备出高强度高抗菌性海藻酸钠膜。本发明利用纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物使得海藻酸钠膜同时具有高强度和高抗菌性能，改进了海藻酸钠膜的低强度与无抗菌性的两大缺点，使其具有较高的应用价值。

Description

一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于食品包装的海藻酸钠膜，具体地说，是涉及一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜及其制备方法。

背景技术

近些年来, 随着人们环境保护意识的逐渐增强，以及对能源危机和资源约束认识的逐渐加深，利用来源于植物资源的可生物降解塑料替代来源于石油资源的不可生物降解塑料，制备环境友好的生物质材料的研究受到极大关注，并逐渐成为材料发展的必然趋势，被认为是21 世纪最有发展前景的材料之一。在世界各国，曾经大量使用的塑料食品包装袋已逐渐淘汰，被新型的纸质包装袋和可食性包装袋所代替。美国已有50%的传统塑料食品包装袋由新型食品包装袋代替。英国从90年代开始使用一种可食用而透明的薄膜保鲜果蔬。德国、瑞士、澳大利亚等国也正逐渐淘汰塑料食品包装袋。在中国，塑料食品包装袋应用较普遍。但塑料食品包装袋存在很多缺点，如在包装食品之后，易产生有害气体和异味，并且塑料食品包装袋性质稳定，使用后遗弃在环境中不易分解腐烂，长期存留易引起环境污染。

海藻酸钠在食品中使用是安全的，在美国和欧洲的有关标准规定中，批准海藻酸钠作为“安全、适用、可任意使用的成分”。海藻酸钠溶液具有成膜性，但是单一的海藻酸钠溶液虽可成膜，但膜的可塑性较差，易脆，光泽不良，干燥后的膜强度也较低且不具有抗菌性。

发明内容

本发明的目的在于克服海藻酸钠膜现有的缺点，提供一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜及其制备方法。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：本发明所述的一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，加热至40-60℃使壳聚糖完全溶解，并加入苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加三聚磷酸钠溶液反应后制备成壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液；

（2）在步骤（1）所得壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液中加入纳米纤维素，室温下置于摇床中反应10-60min后，通过离心得到纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物；

（3）将步骤（2）所得纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物加入到海藻酸钠溶液中，室温下利用分散器混合均匀后超声处理1-10min，最后将其倒在玻璃板上，并在烘箱中干燥后成膜。

步骤（1）所述的壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g：1-5ml；所述乙酸溶液的体积百分比浓度为1-5%。

步骤（1）所述的壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：0.4-2；所述苯扎氯铵溶液的质量体积浓度为40g/L。

步骤（1）所述的壳聚糖与三聚磷酸钠质量比为 1:0.08-0.2；所述三聚磷酸钠溶液的质量体积浓度为2g/L。

步骤（2）所述的壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：0.5-2，所述纳米纤维素的质量浓度为0.5-5%。

步骤（3）所述的壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.2-1，所述海藻酸钠的质量浓度为1-10％。

步骤（3）所述的离心转速为4000r/min。

所述壳聚糖其相对分子质量为20万~40万，其脱乙酰度为75~90 %；所述的纤维素原料，采用木浆、棉浆、麻浆、竹浆、稻草浆、蔗渣浆、桑皮浆或者苇浆粕中的一种或两种以上混合，其中纤维素含量≥90 %，纤维素的聚合度≥200。

本发明提供了采用上述的制备方法制备的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜。

本发明的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）将壳聚糖粉末溶解在乙酸水溶液中，加热至40-60℃使壳聚糖完全溶解，并加入苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加三聚磷酸钠溶液反应后制备成壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液；所述壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g：1-5ml；壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：0.4-2；

（2）在步骤（1）所得壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液中加入质量浓度为0.5-5％的纳米纤维素，室温下置于摇床中反应10-60min后，通过4000r/min离心得到纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物。壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：0.5-2。

（3）将步骤（2）所得纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物加入到质量浓度为1-10％的海藻酸钠溶液中，室温下利用分散器混合均匀后超声处理1-10min，最后将其倒在玻璃板上，并在50℃烘箱中干燥12h后成膜。壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.2-1。

为进一步实现本发明目的，所述乙酸溶液的体积百分比浓度为1-5%。

所述纳米纤维素的质量浓度为0.5-5%。

所述海藻酸钠的质量浓度为1-10％。

一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜，由上述方法制备。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

壳聚糖是一种从虾蟹等甲壳类动物的外壳中提取出来的高分子化合物，是地球上除纤维素之外发现的最丰富的高分子聚合物。壳聚糖具有无毒、生物相容性、生物降解性以及抑菌性等优点。壳聚糖由于带有大量正电荷，因此被大量用作药物载体，控制药物的释放速率。但通过离子交联法将壳聚糖与苯扎氯铵制备成纳米微球复合物还从未见报道，尤其是利用纳米纤维素吸附壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球尚未见报道。本发明针对目前海藻酸钠膜强度较低且无抗菌性的不足，首先制备了纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物，该复合物由于包括两种抗菌剂（壳聚糖与苯扎氯铵），因此具有多功能抗菌性能，另外该复合物还包含有纳米纤维素，可对基体起到增强作用。

通过在海藻酸钠中加入纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物制备高强度高抗菌性海藻酸钠膜，在增强海藻酸钠膜强度的同时，还可大幅度提高其抗菌性能。通过添加10%纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物后，海藻酸钠膜的强度提高了225%，同时还具有较好的抗菌性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备示意图。

图2 纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物的加入量对海藻酸钠膜强度的影响。

图3为原始海藻酸钠膜对大肠杆菌(a)与葡萄球菌(b)的抗菌性，新型海藻酸钠膜对大肠杆菌(c)与葡萄球菌(d)的抗菌性的效果对照图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明方法作进一步的详细说明。需要特别说明的是，本发明的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。

实施例１

（1）将0.4g壳聚糖粉末（相对分子质量M_w为2×10⁵ Da，脱乙酰度为90 %，浙江金壳生物化学有限公司）溶解在100mL（体积百分比浓度为1%）乙酸水溶液中，加热至40℃使壳聚糖完全溶解，并加入10mL（质量体积浓度为40g/L）苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加40mL（质量体积浓度为2g/L）三聚磷酸钠溶液反应后制备成壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液；所述壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g:2.5ml；壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：1；壳聚糖与三聚磷酸钠的质量比为 1:0.2；

（2）在步骤（1）所得壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液中加入100g质量浓度为0.5％的纳米纤维素（日本大赛璐化学工业公司生产的30纳米的竹浆纤维素），室温下置于摇床中反应10min后，通过4000r/min离心得到纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物。壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：1.25；

（3）将步骤（2）所得纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物加入到20g质量浓度为1％的海藻酸钠溶液中，室温下利用分散器混合均匀后超声处理1min，最后将其倒在玻璃板上，并在50℃烘箱中干燥12h后成膜。壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.5。如图1所示，为本发明实施例1制备的高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备示意图。

实施例2

（1）将0.5g壳聚糖粉末（相对分子质量M_w为2×10⁵ Da，脱乙酰度为90 %，浙江金壳生物化学有限公司）溶解在100mL（体积百分比浓度为1%）乙酸水溶液中，加热至50℃使壳聚糖完全溶解，并加入10mL（质量体积浓度为40g/L）苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加40mL（质量体积浓度为2g/L）三聚磷酸钠溶液反应后制备成壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液；所述壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g:2ml；壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：0.8；壳聚糖与三聚磷酸钠的质量比为 1:0.16；

（2）在步骤（1）所得壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液中加入100g质量浓度为0.5％的纳米纤维素（日本大赛璐化学工业公司生产的30纳米的桉木浆纤维素），室温下置于摇床中反应10min后，通过4000r/min离心得到纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物。壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：1；

（3）将步骤（2）所得纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物加入到20g质量浓度为1％的海藻酸钠溶液中，室温下利用分散器混合均匀后超声处理1min，最后将其倒在玻璃板上，并在50℃烘箱中干燥12h后成膜。壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.4。

实施例3

（1）将1g壳聚糖粉末（相对分子质量M_w为2×10⁵ Da，脱乙酰度为90 %，浙江金壳生物化学有限公司）溶解在100mL（体积百分比浓度为1%）乙酸水溶液中，加热至50℃使壳聚糖完全溶解，并加入10mL（质量体积浓度为40g/L）苯扎氯铵溶液混合均匀，然后滴加40mL（质量体积浓度为2g/L）三聚磷酸钠溶液反应后制备成壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液；所述壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g:1ml；壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：0.4；壳聚糖与三聚磷酸钠的质量比为 1:0.08；

（2）在步骤（1）所得壳聚糖-苯扎氯铵纳米微球溶液中加入100g质量浓度为0.5％的纳米纤维素（日本大赛璐化学工业公司生产的30纳米的棉浆纤维素），室温下置于摇床中反应10min后，通过4000r/min离心得到纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物。壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：0.5；

（3）将步骤（2）所得纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物加入到20g质量浓度为1％的海藻酸钠溶液中，室温下利用分散器混合均匀后超声处理1min，最后将其倒在玻璃板上，并在50℃烘箱中干燥12h后成膜。壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.2。

性能测试

1、新型海藻酸钠膜的强度检测

虽然海藻酸钠的成膜性较好，但其强度较差，严重影响了在工业上的使用价值。

对利用实施例1制备的新型海藻酸钠膜的强度进行了测定，结果如图2所示。可以看出，由于纳米纤维素具有网络结构，对海藻酸钠膜具有较好的增强作用，当加入10%纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物时，海藻酸钠膜的强度从4.53增加到14.72 MPa，提高了225%。

2、新型海藻酸钠膜的抗菌性能检测

为说明本发明新型海藻酸钠膜的抗菌性，测定新型海藻酸钠膜的抗菌性能。

利用实施例1制备的新型海藻酸钠膜，分别对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制性进行了检测，结果如图3所示，图3为原始海藻酸钠膜对大肠杆菌(a)与葡萄球菌(b)的抗菌性，新型海藻酸钠膜对大肠杆菌(c)与葡萄球菌(d)的抗菌性的效果对照图。可以看出，与原始的海藻酸钠膜相比，添加了纳米纤维素\壳聚糖-苯扎氯铵复合物的海藻酸钠膜具有明显的抑菌圈，因此该新型海藻酸钠膜具有优良的抗菌性能，完全可满足食品包装的需要。

Claims

1.一种食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的壳聚糖与乙酸的质量体积比为1g：1-5ml；所述乙酸溶液的体积百分比浓度为1-5%。

3.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的壳聚糖与苯扎氯铵的质量比为1：0.4-2；所述苯扎氯铵溶液的质量体积浓度为40g/L。

4.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的壳聚糖与三聚磷酸钠质量比为 1:0.08-0.2；所述三聚磷酸钠溶液的质量体积浓度为2g/L。

5.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的壳聚糖与纳米纤维素的质量比为1：0.5-2，所述纳米纤维素的质量浓度为0.5-5%。

6.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的壳聚糖与海藻酸钠的质量比为1：0.2-1，所述海藻酸钠的质量浓度为1-10％。

7.根据权利要求1所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的离心转速为4000r/min。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖其相对分子质量为20万~40万，其脱乙酰度为75~90 %；

所述的纤维素原料，采用木浆、棉浆、麻浆、竹浆、稻草浆、蔗渣浆、桑皮浆或者苇浆粕中的一种或两种以上混合，其中纤维素含量≥90 %，纤维素的聚合度≥200。

9.一种权利要求1-8任一所述的制备方法制备的食品包装用高强度高抗菌性海藻酸钠膜。