CN109422984A - 一种共交联改性淀粉/pva果蔬保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

一种共交联改性淀粉/pva果蔬保鲜膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜及其制备方法。该果蔬保鲜膜以淀粉、聚乙烯醇和淀粉、聚乙烯醇与有机酸的共交联产物为基本骨架，加入增塑剂、消泡剂、成膜助剂制成。制备步骤包括：将淀粉、聚乙烯醇以及共交联剂配成一定浓度水溶液加热反应一定时间；然后加入增塑剂、消泡剂和成膜助剂，配制成15％～25％的均匀水溶液(胶)；将混合均匀的水溶液(胶)倒入模具中成型，干燥成膜即得。该果蔬保鲜膜具有互穿聚合物网状结构，较未改性的淀粉/PVA膜有更好的力学性能、耐水性能；交联剂同时是淀粉、PVA的增塑剂，交联产物无需后处理；可根据交联剂用量、反应时间、反应温度调控保鲜膜孔径，适应不同果蔬保鲜的要求。

Description

一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜及其制备方法
技术领域
本发明属于食品材料领域，具体涉及一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇是一种可生物降解的合成型高分子材料，具有很多优异的性能，如水溶性、成膜性、对氧气、二氧化碳和乙烯等气体的阻隔性以及优良的力学性能。淀粉是一种可再生、可生物降解的天然高分子材料，来源广泛，价格低廉。淀粉和聚乙烯醇复合可以降低纯PVA膜成本，提高生物可降解性能。目前已有研究将淀粉/PVA膜用于果蔬保鲜，安全无毒、完全生物降解、完全水溶，对氧气、二氧化碳等有强阻隔性能，还能保持适当的水气穿透量等特点；但存在下列问题：1、力学性能、耐水性能较差，特别是长时间与水汽接触薄膜溶胀导致穿孔、破裂；2、膜孔尺寸受限于材料本身，变化余地小，对果蔬的保鲜效果差异大，无法满足不同果蔬的保鲜需求。
发明内容
本发明的首要目的是克服现有淀粉/PVA膜存在的部分缺陷而提供一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜。本发明采用来自于柑橘、山楂、苹果和葡萄等天然植物的有机酸作为淀粉、PVA共交联的试剂，共交联淀粉/PVA膜形成互穿聚合物网状结构，有效提高膜的力学性能和耐水性能，避免因长时间水汽侵蚀而过度溶胀；未反应的有机酸是淀粉、PVA的良增塑剂，交联反应后无需处理，可加入增塑剂、消泡剂、成膜助剂直接成膜，生产效率高；可通过改变交联剂的量、反应时间、反应温度控制交联度，调控膜孔径尺寸，适应不同果蔬的保鲜需求。
本发明的另一目的在于提供上述共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，以淀粉、聚乙烯醇和淀粉、聚乙烯醇与交联剂的共交联产物为基本骨架，加入增塑剂、消泡剂和成膜助剂制成；按重量份数计，其主要制备原料配比包括：
所述聚乙烯醇为醇解度小于或等于88％的聚乙烯醇，具体可优选为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇0588或聚乙烯醇0580。
所述淀粉为玉米淀粉、番薯淀粉和木瓜淀粉等中的至少一种。
所述交联剂来自于柑橘、山楂、苹果和葡萄等天然植物的有机酸，具体为2-羟基丁二酸(苹果酸)、2,3-二羟基丁二酸(酒石酸)和蝶酰谷氨酸(叶酸)等中的至少一种。
所述增塑剂为多羟基增塑剂，优选为乙二醇、丙三醇、聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-6000和山梨醇中的至少一种。
所述消泡剂为单硬脂酸甘油酯或磷酸酯类。
所述成膜助剂为增粘剂、流平剂和脱模剂等中的至少一种。所述增粘剂为歧化松香、氢化松香、萜烯树脂、汉生胶和阳离子瓜尔胶中的至少一种；所述流平剂为改性聚硅氧烷、丙烯酸酯中的至少一种；所述脱模剂二甲基硅油、乳化硅油中的至少一种。
上述共交联改性淀粉/聚乙烯醇(PVA)果蔬保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉、聚乙烯醇和交联剂溶于水中，加热搅拌一定时间；
(2)往步骤(1)得到的溶液中加入增塑剂和成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液或溶胶(交联度小为溶液，较大时为溶胶)；
(3)将步骤(2)制得的混合溶液或溶胶倒入模具中成型，干燥成膜。
步骤(1)所述加热搅拌一定时间为加热至70-90℃，以500转/min速度搅拌30-90min；步骤(2)高速搅拌为1500-2500转/min，分散时间为30-60min，得到的混合溶液或溶胶的固含量为15-25％。
步骤(1)所述加热至70-90℃为交联反应最佳反应温度范围，低于70℃，交联反应可能因为聚乙烯醇尚未溶解、淀粉尚未完全糊化而进行缓慢，最终导致交联度偏低；高于90℃，得到的溶液(胶)会因流动性差无法铺展成膜。
步骤(1)所述搅拌30-90min为交联反应时间，低于30min，交联反应尚未完全，交联度较低；高于90min，交联度过高，形成的溶液(胶)可能因流动性差无法铺展成膜。
步骤(1)所述交联剂添加0.5-3质量份，低于0.5份，交联反应无法发生；高于3份，对交联度不再有明显影响，相反会增加成本。
步骤(3)所述干燥成膜的温度为110-150℃。
上述的制备方法中，溶液或溶胶固含量须控制在15％-25％，固含量太高溶液(胶)粘度大，难以铺展，固含量太低成膜效率低；
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明涉及到的原料均可生物降解，所用交联剂为天然植物中提取出的天然酸，自然环境中将最终降解为二氧化碳及水，是一种绿色环保保鲜膜；
(2)改善了淀粉/PVA膜的耐水性能，长时间保鲜后不会因为水汽的侵蚀而过度溶胀，避免膜容易吸水而滋生细菌，减缓果蔬腐败；
(3)保鲜膜孔径可调，可根据果蔬不同保鲜条件下的要求，通过改变交联剂用量、交联反应时间、交联反应温度调节保鲜膜的孔径，延长果蔬的保鲜时间；
(4)交联反应完成后，未参与交联反应的酸无需除去，可作为聚乙烯醇及淀粉的增塑剂，生产效率高；
(5)交联反应同时在淀粉、PVA之中进行，有利于改善淀粉、PVA间的相容性，提高膜的物理机械性能。
附图说明
图1为新鲜芒果及其使用实施例1制备的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜保鲜储存7天后的照片，其中左图为新鲜芒果储存前的照片，右图为新鲜芒果储存7天后的照片。
图2为新鲜芒果及其使用PE保鲜膜保鲜储存7天后的照片，其中左图为新鲜芒果储存前的照片，右图为新鲜芒果储存7天后的照片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(一)共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜具体配方：
(二)制备步骤：
(1)按配方计量将淀粉、聚乙烯醇及不同量的交联剂(分别为0.5g、1.5g、2.5g)溶于去离子水中，加热搅拌60分钟；
(2)加入增塑剂、成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液(胶)，冷却至50℃；
(3)将混合溶液(胶)均匀地平铺在干燥、洁净的模具上，形成厚薄均匀，表面光洁平整的液层，在120℃下烘干12h。
按上述配方和步骤分别添加苹果酸0.5g、1.5g、2.5g，制备出A1、A2、A3号保鲜膜，拉伸强度分别为25.6、28.5、29.2Mpa，断裂伸长率分别为280％、320％、350％，溶胀率分别为173.80％、158.69％、143.65％。
按照上述配方，除了不加入交联剂制备的淀粉/PVA膜拉伸强度、断裂伸长率、溶胀率分别为17.5Mpa、180％、242％。
用该实施例制备的果蔬保鲜膜A1、A2、A3号密封包装芒果，于20℃/相对湿度RH70％条件下储存7天，表面不起皱，口感基本不变，失水率分别为15.6％、14.3％、12.6％，如图1所示；使用PE保鲜膜在相同的条件下，表面起皱，出现大面积黑斑，失水率为43.2％，如图2所示。
实施例2
(一)共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜具体配方：
(二)制备步骤：
(1)按配方计量将三份淀粉、聚乙烯醇及交联剂溶于去离子水中，分别加热搅拌30、60、90分钟；
(2)加入增塑剂、成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液(胶)，冷却至50℃；
(3)将混合溶液(胶)均匀地平铺在干燥、洁净的模具上，形成厚薄均匀，表面光洁平整的液层，在120℃下烘干12h。
按上述配方和步骤分别搅拌30min、60min、90min制备出B1、B2、B3号保鲜膜，拉伸强度分别为21.8、28.5、24.2Mpa，断裂伸长率分别为240％、320％、290％，溶胀率分别为208％、158％、173％。
实施例制备的果蔬保鲜膜B1、B2、B3号密封包装菜心，于20℃/相对湿度RH70％条件下储存3天，菜心表面干爽，无变黄或者腐烂迹象，口感基本不变，失水率分别为15.8％、13.4％、13.1％；经PE膜包装的菜心在相同条件下，菜心变黄，失水率达到45.9％。
实施例3
(一)共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜具体配方：
(二)制备步骤：
(1)按配方计量将三份淀粉、聚乙烯醇及交联剂溶于去离子水中，分别在70、80、90℃水浴加热搅拌60分钟；
(2)加入增塑剂、成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液(胶)，冷却至50℃；
(3)将混合溶液(胶)均匀地平铺在干燥、洁净的模具上，形成厚薄均匀，表面光洁平整的液层，在120℃下烘干12h。
按上述配方和步骤分别加热至70℃、80℃、90℃，制备出C1、C2、C3号保鲜膜，拉伸强度分别为26.3、28.5、27.2Mpa，断裂伸长率分别达到290％、320％、300％；溶胀率分别达到180％、158％、177％。
用该实施例制备的果蔬保鲜膜C1、C2、C3号分别密封包装苹果，于20℃/相对湿度RH70％条件下储存15天，苹果表面不起皱，无明显腐烂现象，口感基本不变，失水率分别为15.6％、11.2％、16.4％；PE保鲜膜在相同的条件下，失水率达45.9％，引起表面起皱，出现褐色斑点。
实施例4
(一)共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜具体配方：
(二)制备步骤：
(1)按配方计量将淀粉、聚乙烯醇及交联剂溶于去离子水中，在80℃水浴加热搅拌60分钟；
(2)加入增塑剂、成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液，冷却至50℃；
(3)将混合溶液均匀地平铺在干燥、洁净的模具上，形成厚薄均匀，表面光洁平整的液层，在120℃下烘干12h。
按上述配方和步骤，制备出D1号保鲜膜，拉伸强度分别为25.8Mpa，断裂伸长率达到260％；溶胀率达到172％。
用该实施例制备的果蔬保鲜膜D1号密封包装苹果，于20℃/相对湿度RH70％条件下储存15天，苹果表面不起皱，无明显腐烂现象，口感基本不变，失水率为18.8％；PE保鲜膜在相同的条件下，失水率达45.9％，引起表面起皱，出现褐色斑点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，其制备原料包括：
2.根据权利要求1所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述聚乙烯醇为醇解度小于或等于88％的聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、番薯淀粉和木瓜淀粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述交联剂为2-羟基丁二酸、2,3-二羟基丁二酸和蝶酰谷氨酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述增塑剂为多羟基增塑剂，所述成膜助剂为增粘剂、流平剂和脱模剂等中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述增塑剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-6000和山梨醇中的至少一种；所述增粘剂为歧化松香、氢化松香、萜烯树脂、汉生胶和阳离子瓜尔胶中的至少一种；所述流平剂为改性聚硅氧烷、丙烯酸酯中的至少一种；所述脱模剂二甲基硅油、乳化硅油中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜，其特征在于，所述消泡剂为单硬脂酸甘油酯或磷酸酯类。
8.权利要求1至7任一项所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将淀粉、聚乙烯醇和交联剂溶于水中，加热搅拌一定时间；
(2)往步骤(1)得到的溶液中加入增塑剂和成膜助剂加热至完全溶解，然后加入消泡剂，高速搅拌分散，得到均匀的混合溶液或溶胶；
(3)将步骤(2)制得的混合溶液或溶胶倒入模具中成型，干燥成膜。
9.根据权利要求8所述的共交联改性淀粉/PVA果蔬保鲜膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热搅拌一定时间为加热至70-90℃，以500转/min速度搅拌30-90min；步骤(2)高速搅拌为1500-2500转/min，分散时间为30-60min，得到的混合溶液或溶胶的固含量为15-25％。
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