CN107474296A - 一种复合食品包装材料及其制备方法 - Google Patents

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孙忠岩
贾士儒
侯颖
韩培培
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Abstract

本发明公开了一种复合食品包装材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。包括以下步骤：1.利用木醋杆菌发酵生产细菌纤维素；2.取得细菌纤维素膜并对其进行纯化处理，然后以3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂将纤维素膜阳离子化；3.将阳离子化的细菌纤维素膜和壳聚糖进行交联共混反应，然后将其取出进行加压干燥，制得壳聚糖‑细菌纤维素复合材料。本发明制得的复合材料具有良好的生物相容性，可降解性，成膜性，透气性、保水性好，机械强度高，而且具有一定的抑菌作用，在食品包装领域具有良好的应用前景。

Description

一种复合食品包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种复合食品包装材料及其制备方法
背景技术
随着国民生活水平不断提高，一次性塑料泡沫饭盒、手提袋、保鲜袋由于使用方便、价格低廉的特点，越来越受到人们的青睐。传统塑料制品所使用的树脂原料主要来源于非可再生石油资源，由于其化学稳定性好，丢弃后在土壤中难以降解，从而造成了严重的“白色污染”。由此，本身可降解且可再生的天然生物高分子材料受到广大学者的关注，这类材料在土壤中能够被微生物分解生成二氧化碳、水和无机小分子，真正属于环境友好型材料。对于一些食品如水果蔬菜，一旦采摘后，来自根系的水分和养分供应中断，但是果品、蔬菜的呼吸、蒸腾等生理作用仍然存在，因此常常因为水分的丢失以及细菌的侵染而腐败变质。因此急需开发一种包装材料既能保证透气性，还能保持水分，且有一定的抑菌效果。
细菌纤维素是一种新型材料具有高纯度，高弹性模量和抗张强度，BC拉伸强度可以在200-300MPa范围内，其杨氏模量可达15-35GPa，良好的性状维持能力，良好的生物相容性和生物可降解性，细菌纤维素有很强的持水能力，未经干燥的细菌纤维素的持水能力高达1000％以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600％。经100℃干燥后的细菌纤维素在水中的再溶胀能力与棉短绒相当，由于其优良的性能细菌纤维素已被应用于各个行业。
壳聚糖与纤维素一样属于多糖类高分子，可以满足作为包装材料的要求，如力学强度、气体通透、稳定性、可操作性以及方便卫生经济等。从其分子结构上可以解释如下：首先，其分子链的交织作用、范德华力以及水解后的羟基与水分子间的作用力成就了壳聚糖良好的力学强度；其次，因壳聚糖含有羟基，一般含有羟基的分子所形成的膜具有对不同气体选择性透过的特点，可以在包装内部形成一个高CO2低O2的气氛环境，从而降低包装内果蔬的呼吸强度，减缓了果蔬在贮存期内营养成分的消耗，有助于贮存时间的延长；再者，壳聚糖具有良好的抗菌性，试验表明壳聚糖对多种常见的致腐细菌都有较强的抑制作用，可以在作为包装材料的同时具有抗菌的作用。
但在实际应用中由于壳聚糖其机械强度低、脆性大、耐湿性能差等因素，限制了其使用推广，因此需要对其改性，提高其力学性能、阻氧阻湿性能。将细菌纤维素与壳聚糖进行复合，既能保持二者的各自优良性能，又能弥补二者的不足，使其具有无毒可降解，机械强度高，透气性能好，保水性能好，且具有一定抗菌性的优点，在包装材料领域具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明设计提供一种复合食品包装材料及其制备方法，该材料无毒可降解，机械强度高，透气性、保水性好，且具有一定抗菌性的优点，在包装材料领域具有广泛的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种复合食品包装材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)配制木醋杆菌培养基，接种活化过的菌种，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸10-15分钟，重复操作，直至pH接近中性。
(2)将(1)中纤维素膜浸泡于蒸馏水中，加热至60℃，逐滴加入阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，反应12h。
(3)将壳聚糖溶于乙酸溶液。
(4)将(2)中阳离子化纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中浸泡2-4h，取出后加压干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
优选的，本发明选择壳聚糖和细菌纤维素进行复合，二者无毒可降解，能够满足食品包装材料的多项需求，而且二者之间易于形成稳定的氢键。，能够稳固的结合。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种复合食品包装材料及其制备方法，制备的壳聚糖-细菌纤维素复合膜能有效保存水果，蔬菜类食品的新鲜。
(2)细菌纤维素可塑性强，可设计成不同的形状。
(3)壳聚糖具有一定的抑菌性，能有效保存食品新鲜。
(4)壳聚糖-细菌纤维素复合材料可降解，减少了环境污染。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种复合食品包装材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)配制木醋杆菌培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO4 10，pH6.0，巴氏灭菌。
(2)先活化木葡糖酸醋杆菌，然后按照体积比3％的接种量把种子液接种到培养基中，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸15min，重复操作，直至pH接近中性，得到纯化的细菌纤维素膜。
(3)将培养六天得到的细菌纤维素膜置于蒸馏水中，在60℃下，分别将0.01mol、0.02mol的阳离子醚化剂逐滴加入到蒸馏水中，然后反应12h。
(4)将壳聚糖溶于乙酸溶液，配置成浓度5％，10％的壳聚糖乙酸溶液。
(5)将(3)中得到的细菌纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中，在60℃下交联反应2h。
(6)取出(5)中的膜，在0.1MPa，80℃下，干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
实施例1
(1)配制木醋杆菌培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO4 10，pH6.0，巴氏灭菌。
(2)先活化木葡糖酸醋杆菌，然后按照体积比3％的接种量把种子液接种到培养基中，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸15min，重复操作，直至pH接近中性，得到纯化的细菌纤维素膜。
(3)将培养六天得到的细菌纤维素膜置于蒸馏水中，在60℃下，分别将0.01mol的阳离子醚化剂逐滴加入到蒸馏水中，然后反应12h。
(4)将壳聚糖溶于乙酸溶液，配置成浓度5％的壳聚糖乙酸溶液。
(5)将(3)中得到的细菌纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中，在60℃下交联反应2h。
(6)取出(5)中的膜，在0.1MPa，80℃下，干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
实施例2
(1)配制木醋杆菌培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO4 10，pH6.0，巴氏灭菌。
(2)先活化木葡糖酸醋杆菌，然后按照体积比3％的接种量把种子液接种到培养基中，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸15min，重复操作，直至pH接近中性，得到纯化的细菌纤维素膜。
(3)将培养六天得到的细菌纤维素膜置于蒸馏水中，在60℃下，分别将0.01mol的阳离子醚化剂逐滴加入到蒸馏水中，然后反应12h。
(4)将壳聚糖溶于乙酸溶液，配置成浓度10％的壳聚糖乙酸溶液。
(5)将(3)中得到的细菌纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中，在60℃下交联反应2h。
(6)取出(5)中的膜，在0.1MPa，80℃下，干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
实施例3
(1)配制木醋杆菌培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO4 10，pH6.0，巴氏灭菌。
(2)先活化木葡糖酸醋杆菌，然后按照体积比3％的接种量把种子液接种到培养基中，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸15min，重复操作，直至pH接近中性，得到纯化的细菌纤维素膜。
(3)将培养六天得到的细菌纤维素膜置于蒸馏水中，在60℃下，分别将0.02mol的阳离子醚化剂逐滴加入到蒸馏水中，然后反应12h。
(4)将壳聚糖溶于乙酸溶液，配置成浓度5％的壳聚糖乙酸溶液。
(5)将(3)中得到的细菌纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中，在60℃下交联反应2h。
(6)取出(5)中的膜，在0.1MPa，80℃下，干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
实施例4
(1)配制木醋杆菌培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO4 10，pH6.0，巴氏灭菌。
(2)先活化木葡糖酸醋杆菌，然后按照体积比3％的接种量把种子液接种到培养基中，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸15min，重复操作，直至pH接近中性，得到纯化的细菌纤维素膜。
(3)将培养六天得到的细菌纤维素膜置于蒸馏水中，在60℃下，分别将0.02mol的阳离子醚化剂逐滴加入到蒸馏水中，然后反应12h。
(4)将壳聚糖溶于乙酸溶液，配置成浓度10％的壳聚糖乙酸溶液。
(5)将(3)中得到的细菌纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中，在60℃下交联反应2h。
(6)取出(5)中的膜，在0.1MPa，80℃下，干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。

Claims (4)

1.一种复合食品包装材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制木醋杆菌培养基，接种活化过的菌种，放入30℃恒温培养箱中静置培养6d，然后取出纤维素膜，用水冲洗，然后将纤维素膜投入锅中煮沸10-15分钟，重复操作，直至pH接近中性。
(2)将(1)中纤维素膜浸泡于蒸馏水中，加热至60℃，逐滴加入阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，反应12h。
(3)将壳聚糖溶于乙酸溶液。
(4)将(2)中阳离子化纤维素膜放入壳聚糖乙酸溶液中浸泡2-4h，取出后加压干燥15min，得到壳聚糖-细菌纤维素复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，木醋培养基(g/L)：葡萄糖10，蛋白胨10，酵母粉7.5，Na2HPO410，pH6.0，巴氏灭菌。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用壳聚糖黏均分子量为100kDa，脱乙酰度≥95％。壳聚糖乙酸溶液浓度分别为5-10％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，干燥时，压力为0.1MPa，温度为不低于80℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111704906A (zh) * 2019-09-26 2020-09-25 吴昊 一种用于修复土壤污染的环保生物菌剂的制备方法
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