CN104861187A

CN104861187A - 一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法

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Publication number: CN104861187A
Application number: CN201510324831.9A
Authority: CN
Inventors: 王立娟; 马倩云
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: CN104861187B

Abstract

一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，本发明涉及一种可食膜材料的制备方法，它是要解决现有的可食膜的疏水性差的技术问题，本方法：一、将塔拉胶加热溶解；二、向塔拉胶溶液中加入甘油与山梨醇的混合液，搅拌均匀后，再加入油酸，均质后得到成膜液；三、除泡后，流延成膜，得到具有疏水性能的塔拉胶可食膜。可食膜的含水率在8.76％～2.31％之间，接触角在76.75°～107.28°，水蒸气透过率为0.694～0.526×10^-10gs^-1m^-1Pa^-1，在280nm处紫外线透光率为24.7％～0.448％，可用于食品包装领域。

Description

一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种可食膜材料的制备方法，属于食品包装材料技术领域。

背景技术

近年来，由于人们对包装材料的需求增加导致塑料袋的使用泛滥，造成了严重的环境污染。随着人们环保意识的增强，寻找一种可替代的生物降解膜材料成为了研究热点。同时，随着生活水平的提高，人们对包装膜的质量安全问题有了更高的要求。因此，可食膜材料成为了研究的最佳选择。可食包装膜材料具有一定的力学强度，能够在潮湿的环境中保持稳定性，同时还有一定的阻氧性和抵抗紫外线的作用，以达到抑制食品的腐败的作用。申请号为201310663008.1的中国专利公开了一种复合多糖可食膜，它是以魔芋葡甘聚糖和其他植物多糖为原料，加入增塑剂，经物理混合后，流延成膜，干燥后得到可食膜。但是这种膜材料的疏水性差，从而使应用范围变窄。

发明内容

本发明是要解决现有的可食膜的疏水性差的技术问题，而提供的在于提供一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法。

本发明的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，按以下步骤进行：

一、将塔拉胶粉碎后，按塔拉胶的质量百分浓度为0.5～2％将塔拉胶加入水中，加热至40～50℃，搅拌2～5h，然后离心除去不溶杂质，得到塔拉胶溶液；

二、按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的10％～20％称取甘油与山梨醇的混合液，其中甘油与山梨醇的混合液中甘油与山梨醇的质量比为1：(1～1.2)，按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的1％～20％称取油酸，先将甘油与山梨醇的混合液加入塔拉胶溶液中，搅拌均匀后，再加入油酸，搅拌均匀后，加入均质机中，在转速为8000rpm的条件下均质处理2～5min，得到成膜液；

三、成膜液除泡后，冷却至室温，然后移取成膜液在有机玻璃上流延成膜，在温度为50～60℃的条件干燥，揭下来，得到具有疏水性能的塔拉胶可食膜。

本发明将甘油、山梨醇和油酸加入塔拉胶成膜液中，以提高塔拉胶膜材料的疏水性能、抗紫外线性能及机械性能。该膜材料具有以下优点：本发明的主要成膜物质为塔拉胶，它是一种天然多糖物质，本发明拓宽塔拉胶产品应用领域。本发明的具有疏水性能的塔拉胶可食膜拉伸强度为57.4MPa～26.8MPa,断裂伸长率为2.7％～8.5％，具有良好的机械性能，同时具有良好的热力学稳定性；塔拉胶可食膜的含水率在8.76％～2.31％之间，接触角在76.75°～107.28°，水蒸气透过率为0.694×10^-10～0.526×10^-10gs^-1m^-1Pa^-1，具有良好的疏水性能。本发明的塔拉胶可食膜在280nm处紫外线透光率为24.7％～0.448％，具有良好的阻隔紫外线的作用。因此，利用本发明的疏水性能的塔拉胶可食膜可以抑制由于紫外线引起的食品腐败。本发明的具有疏水性能的塔拉胶可食膜可用作食品包装膜。

附图说明

图1实施例1得到的一张做为对比的塔拉胶可食膜(油酸量为塔拉胶质量的0％)和四张具有疏水性能的塔拉胶可食膜(油酸的加入量为塔拉胶质量的5％、10％、15％和20％)的紫外透过率曲线；

图2实施例1的做为对比的油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶可食膜的接触角照片；

图3实施例1的油酸量为塔拉胶质量的5％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片；

图4实施例1的油酸量为塔拉胶质量的10％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片；

图5为实施例1的油酸量为塔拉胶质量的15％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片；

图6是实施例1的油酸量为塔拉胶质量的20％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片；

图7是实施例1中油酸、油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶可食膜及具有疏水性能的塔拉胶可食膜(油酸的加入量为塔拉胶质量的5％、10％、15％和20％)的红外谱图；

图8是实施例1中未加油酸的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片；

图9为未加油酸的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片；

图10为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片，

图11为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片；

图12为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片，

图13为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片；

图14是实施例1中油酸的加入量对膜材料的拉伸强度和断裂伸长率的影响图；

图15是实施例1中油酸加入量0％、5％、10％、15％、20％的膜的DTA曲线及其局部放大图。

具体实施方式

具体实施方式一:本实施方式的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，按以下步骤进行：

二、按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的10％～20％称取甘油与山梨醇的混合液，其中甘油与山梨醇的混合液中甘油与山梨醇的质量比为1：(1～1.2)，按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的1％～20％称取油酸，先将甘油与山梨醇的混合液加入塔拉胶溶液中，搅拌均匀后，再加入油酸，搅拌均匀后，加入均质机中，在转速为7000～9000rpm的条件下均质处理2～5min，得到成膜液；

具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中塔拉胶的质量百分浓度为1％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中的加热温度为45℃，搅拌时间为3h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中甘油与山梨醇混合液的质量为塔拉胶溶液中塔拉胶质量的15％。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中的油酸的质量为塔拉胶溶液中塔拉胶质量的5％～15％。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三中均质处理的转速为8000rpm，均质时间为4min。其它与具体实施方式一至四之一相同。

用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，按以下步骤进行：

一、将塔拉胶粉碎后，按塔拉胶的质量百分浓度为0.75％将塔拉胶加入水中，加热至45℃，搅拌3h，然后离心除去不溶杂质，得到塔拉胶溶液；

二、按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的15％称取甘油与山梨醇的混合液，其中甘油与山梨醇的混合液中甘油与山梨醇的质量比为1：1，按塔拉胶溶液中塔拉胶质量的0％、5％、10％、15％和20％分别称取油酸，先将甘油与山梨醇的混合液加入塔拉胶溶液中，搅拌均匀后，再加入油酸，搅拌均匀后，加入均质机中，在转速为8000rpm的条件下均质处理3min，得到五份成膜液；

三、成膜液除泡后，冷却至室温，然后移取成膜液在有机玻璃上流延成膜，在温度为50～60℃的条件干燥，揭下来，得到一张做为对比的塔拉胶可食膜和四张具有疏水性能的塔拉胶可食膜。

本实施例1得到的一张做为对比的塔拉胶可食膜(油酸量为塔拉胶质量的0％)和四张具有疏水性能的塔拉胶可食膜(油酸的加入量为塔拉胶质量的5％、10％、15％和20％)，这五张膜的紫外透过率曲线如图1所示，从图1可以看出，随着油酸加入量的增加，膜材料的透过率逐渐降低。这是由于油酸的加入破坏了塔拉胶多糖分子的有序结构，油酸的加入可以有效的阻挡紫外线的作用，达到保护食品的目的。

本实施例1得到的一张做为对比的塔拉胶可食膜(油酸量为塔拉胶质量的0％)和四张具有疏水性能的塔拉胶可食膜(油酸的加入量为塔拉胶质量的5％、10％、15％和20％)，这五张膜的物理性能如表1所示，

表1不同油酸加入量对膜材料物理性能的影响

图2为作为对比的油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶可食膜的接触角照片，从图中可以读出接触角为76.75°，图3为油酸量为塔拉胶质量的5％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片，从图中可以读出接触角为84.1°，图4为油酸量为塔拉胶质量的10％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片，从图中可以读出接触角为95.5°，图5为油酸量为塔拉胶质量的15％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片，从图中可以读出接触角为101.2°，图6为油酸量为塔拉胶质量的20％的具有疏水性能的塔拉胶可食膜的接触角照片，从图中可以读出接触角为107.28°。

从表1可以看出，膜材料的厚度主要在0.038mm至0.044mm之间，随着油酸加入量的增加膜材料的含水量、水蒸气透过率逐渐减小，接触角逐渐增大。主要原因是由于油酸是亲脂性物质，分散在塔拉胶膜材料中减少了塔拉胶羟基基团与水的接触。

油酸、油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶可食膜及具有疏水性能的塔拉胶可食膜(油酸的加入量为塔拉胶质量的5％、10％、15％和20％)的红外谱图如图7所示，其中a为油酸的红外谱图；b为油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶的红外谱图；c为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的红外谱图；d为油酸量为塔拉胶质量的10％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的红外谱图；e为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的红外谱图；f为油酸量为塔拉胶质量的20％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的红外谱图。从图7中可以看出1430和1280cm^-1分别代表O-H弯曲振动和C-O伸缩振动，1710cm^-1是C＝O的伸缩振动，2920cm^-1和2850cm^-1是油酸的烃基吸收峰；从b可以看出塔拉胶在3700-3100cm^-1范围内的吸收峰，属于-OH伸缩振动，2800-3000cm^-1属于C-H伸缩振动，750-1300cm^-1属于碳水化合物的指纹区，1100cm^-1C-O在C-O-H基团吸收峰以及在C-O-C的对称和不对称吸收峰。而添加油酸之后，复合膜在3300cm^-1明显变尖锐随着油酸加入量的增加，这是由于油酸加入量的增加破坏了塔拉胶分子之间的分子间和分子内氢键。在2900cm^-1吸收峰也变的尖锐是由于油酸的长链烃基结构。此外，在1710cm^-1处增加了油酸的吸收峰，因此，油酸引入到塔拉胶的结构中，但是二者之前没有明显的化学作用由于红外谱图中没有看到明显的峰移动。

图8为未加油酸的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片，图9为未加油酸的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片，图10为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片，图11为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片；图12为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的表面扫描电镜照片，图13为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的液氮脆断后截面的扫描电镜照片。由图8～13可以看出，油酸添加量的增加并未改变膜表面平整的结构。但是油酸的加入明显改变了断面结构。未添加油酸的塔拉胶膜材料断面平整没有气孔结构，然而加入油酸的断面出现了大量的气孔结构，而且随着油酸加入量的增加，气孔的结构越来越多且越来越小。这是由于油酸和塔拉胶膜材料分相的结果。

图14为油酸的加入量对膜材料的拉伸强度和断裂伸长率的影响。由图14可以看出，随着油酸加入量的增加，拉伸强度逐渐减小，从57.4MPa减少到26.8MPa，然而断裂伸长率先增加后减小，从2.7％增加到8.5％然后减小至2.85％,这主要是由于油酸作为一种增塑剂提高了膜的柔韧性，因此强度下降，断裂伸长率增加。当油酸的加入量大于10％时，膜的不连续的结构导致断裂伸长率减小。

图15为油酸加入量0％、5％、10％、15％、20％的膜的DTA曲线及其局部放大图，其中a为油酸量为塔拉胶质量的0％塔拉胶的DTA曲线；b为油酸量为塔拉胶质量的5％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的DTA曲线；c为油酸量为塔拉胶质量的10％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的DTA曲线；d为油酸量为塔拉胶质量的15％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的DTA曲线；f为油酸量为塔拉胶质量的20％具有疏水性能的塔拉胶可食膜的DTA曲线。从图15可以看出，主要有三个分解峰。100℃左右的分解峰主要是水的分解峰，200℃左右主要是增塑剂甘油、山梨醇的分解峰，300℃左右主要是塔拉胶分解峰。b～f中出现第4个分解峰在400℃左右，主要是油酸的分解峰。由此看出，油酸的稳定性高于塔拉胶。存在的塔拉及油酸的分解峰也可以说明二者分相的存在。

Claims

1.一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、将塔拉胶粉碎后，按塔拉胶的质量百分浓度为0.5％～2％将塔拉胶加入水中，加热至40～50℃，搅拌2～5h，然后离心除去不溶杂质，得到塔拉胶溶液；

2.根据权利要求1所述的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于步骤一中塔拉胶的质量百分浓度为1％。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于步骤一中的加热温度为45℃，搅拌时间为3h。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于步骤二中甘油与山梨醇混合液的质量为塔拉胶溶液中塔拉胶质量的15％。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于步骤二中的油酸的质量为塔拉胶溶液中塔拉胶质量的5％～15％。

6.根据权利要求1或2所述的一种具有疏水性能的塔拉胶可食膜的制备方法，其特征在于步骤三中均质处理的转速为8000rpm，均质时间为4min。