CN111533955A - 一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法 - Google Patents

一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于保鲜膜制备技术领域，公开了一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，包括：利用乳化剪切方式使菠萝叶纤维素溶解在含抗菌金属离子的溶液中，添加制备的纳米TiO2抗菌剂，搅拌均匀后加入铸膜液原料共混，并加热搅拌溶解，得到含有纳米TiO2抗菌剂的铸膜液；在玻璃板上用玻璃棒进行超滤膜的刮制，利用凝胶相转化的方式制备得到所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜。本发明将纳米TiO2加入到菠萝叶纤维膜中制备复合抗菌纤维膜，对提高本单位固体废弃物资源化学科领域中材料化研究方向的科技创新能力，保持菠萝叶纤维开发利用研究的国际领先地位具有重要意义。

Description

一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法
技术领域
本发明属于保鲜膜制备技术领域，尤其涉及一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法。
背景技术
目前，我国是农业大国，果蔬品种和产量均居世界首位，是国民经济的支柱产业之一。长期以来，我国农业生产重视产前、产中管理，忽视产后保鲜储藏，造成极大的经济损失。随着人们生活水平的提高和对食品高质量的要求，食品需要在比较复杂的情况下更久地保持新鲜，并且保住风味和营养物质。食品保鲜要求保持食品原始的形态及生物化学特性，抑制微生物生长和食品中酶的生化反应，防止食品腐败变质。食品保鲜技术的发展，对促进农产品加工与流通、保证食品质量安全、提高国民生活水平等具有重大意义。
近年来，塑料包装材料广泛用于食品包装材料和保鲜对环境造成的“白色污染”已经广泛受到人们的重视。市面上出售的绝大部分保鲜膜都是以乙烯为原材料，通过聚合反应制成。保鲜膜可分为三大类：第一种是聚乙烯，简称PE；第二种是聚氯乙烯，简称PVC；第三种是聚偏二氯乙烯，简称PVDC。研究发现，PVC保鲜膜，碰到油、热、冷等，很容易被降解随食物进入人体，轻者影响内分泌，重者引发乳腺癌，新生儿先天缺陷或者男性生殖障碍等疾病。因此，采用新型材料制备保鲜膜取代塑料包装，成为食品保鲜发展的新趋势。
菠萝，热带四大名果之一。我国主要产地分布在广东、广西、海南、福建和云南等省区。菠萝叶纤维，是从菠萝叶中提取得到的纤维，属叶脉纤维，除具有普通麻类纤维的吸湿放湿、导热性好等基本性能外，还具有优异的天然杀菌、除异味、驱螨功能。科学家对麻类纤维抗菌功能研究进行了不懈努力，发现麻类纤维天然抗菌的作用机理主要包括三个方面：(1)麻类纤维呈多孔结构，内比表面积大，孔洞和缝隙多，富含氧气，抑制厌氧菌的生长繁殖；(2)麻类纤维可能含有酚类及其衍生物等抗菌物质，从而抑制或杀灭微生物；(3)由于麻类纤维结构和所含成分共同作用，抑制微生物的生长繁殖，或将其杀灭。因此，受到广泛关注，成为近年来材料领域研究的热点之一。我国每年有近1000万吨菠萝叶被废弃或焚烧，造成大量资源浪费和环境污染，对其进行有效开发利用，不仅给食品包装行业提供新的优质功能材料，而且解决了再生纤维素纤维生产原料的来源问题，缓解了资源供需矛盾，是实现资源循环利用的重要途径。
食品保鲜技术主要分为三大类：第一，化学保鲜技术。包括传统的化学保藏法(醋藏法、盐藏法、糖藏法)、吸附型和防护型保鲜剂以及浸泡型、烟熏型和涂抹型保鲜剂。化学合成的保鲜剂，其毒性和对人体的潜在危险已引起严重关注。第二，生物保鲜技术。主要是利用遗传基因和生物防治进行保鲜，即利用DNA重组和操作技术修饰遗传信息。美国农业部的科学家用植物细胞壁中的一种天然糖——半乳糖注射尚未成熟的番茄，使其产生连锁反应，生成催熟激素，促使番茄成熟而不破坏番茄品质和味道，大幅度降低番茄在收获、运输、销售和贮存时的损耗，实现蕃茄长期保鲜。但经生物技术保鲜的食品改变了食品的自然属性，其安全性仍需进一步验证。第三，物理保鲜技术。包括冷藏、冻藏、气调贮藏、调压、电子、电离和辐照等保鲜技术。其中辐射贮藏对果蔬的安全性有待进一步的研究。
目前研究最多的还是化学保鲜技术，主要是通过添加抗菌剂来实现对农产品的抗菌保鲜。抗菌剂是指能使细菌、真菌等微生物不能发育或能抑制微生物生长的物质。目前开发应用的主要有有机抗菌剂、无机抗菌剂、天然抗菌剂和高分子抗菌剂4大类。抗菌食品保鲜膜是指在膜材料中添加抗菌剂，利用金属离子的抗菌作用，通过缓释和光催化等作用达到抗菌、保鲜目的的一种功能薄膜。抗菌食品保鲜膜的研究方面，日本是最活跃的国家，20世纪年90代日本就已开发出几十种保鲜膜并用于果蔬保鲜中。除日本外，欧美等国家的在抗菌食品保鲜膜的研究也取得了长足进步。我国在20世纪90年代以后开始转向气调、抗菌等功能食品保鲜膜的研究。目前已研制纳米防霉保鲜膜、纳米保鲜膜等多种抗菌食品保鲜膜，这些薄膜抗菌性能优良，机械强度较普通塑料膜有不同程度的提高，应用前景被看好。
资料显示，在抗菌材料中广泛采用的无机抗菌剂为银系抗菌剂，其杀菌性能虽高，但遇光照或保存时极易变色，而且从材料中析出对人体不利。另外，由于银的活泼性，容易发生氧化还原反应引起塑料颜色黄变，这些问题都将给材料的应用带来不良的影响。
自1997年东京大学藤岛昭教授及桥本和仁教授等发现TiO2具有光催化能力，在光或环境能量下可以分解微生物及其产生的毒素以来，光催化性抗菌剂迅速发展起来。可用作光催化抗菌剂的材料主要为n型半导体。TiO2是目前最常用的光催化型抗菌剂，尤其是锐矿型。TiO2为无机成分，无毒、无味、无刺激性热稳定性与耐热性好自身为白色，且高温不变色、不分解并且有即效性好、抗菌能力强、抗菌谱广、抗菌效果持久等优点。目前常用的抗菌剂多为超细的TiO2抗菌剂，效果更佳的是处于纳米级的TiO2抗菌剂。纳米TiO2不仅抗菌效果更好，而且添加了纳米级所制成的纳米抗菌材料与普通抗菌材料相比，具有耐老化、耐高温、综合性能优良、抗菌性稳定、长久等优点，扩大了应用范围，提高了应用等级。
现在国内外关于TiO2填充到聚合物中制成抗菌保鲜膜的研究不多。据报道，青岛化工学院纳米材料研究所研制的纳米TiO2添加到PP中，经抗菌实验测试，其抗菌率优良；徐瑞芬等报道，采用锐矿型纳米TiO2，经表面包覆处理，添加于PE等树脂中制成的抗菌塑料，具备长效广谱的抗菌效果；陈丽等通过在树脂中增加含有TiO2母粒等功能材料研制出高强度的阻氧纳米富士苹果保鲜膜，经测试结果表明，添加纳米粒子能明显地提高膜的拉伸强度，降低氧和水蒸汽的透过量，而几乎不影响CO2的透过量，用于富士苹果的保鲜具有良好的效果。随着有机高聚物和无机物相结合制膜技术的发展，把有机物和纳米无机物混合制得的材料集合了两类物质的优点，这方面也得到广泛的关注和研究。
菠萝叶资源丰富，为规模生产纤维原料提供了条件。首先是资源优势。它作为一种废弃物资源，每年都会循环再生；其次是品质优势。菠萝叶纤维素含量为60％左右，与传统生产粘胶纤维的原料针叶木、阔叶木相近，但木质素含量比木材低，具备制膜的条件。马来西亚Kebangsaan Malaysia大学应用物理科学技术学院科研人员利用菠萝叶作为制浆造纸用的纤维原料，测试了菠萝叶纤维的物理机械性能、硫酸盐制浆性能、纸浆得率和纸浆纤维特性，使用菠萝叶和由菠萝叶加工的纤维作为试样，采用传统的硫酸盐蒸煮，在各种不同的制浆条件下制得的纸浆得率为2l％～30％，浆的强度性质特别是抗张强度很好。但并未发现菠萝叶纤维天然抗菌的特殊功能，也未进行用于食品保鲜膜方面的研究。中国热带农业科学院农产品加工研究所魏晓奕等研究将丁香油加入至菠萝叶纤维膜中制备抗菌复合膜，对猪肉进行保鲜包装，通过分析贮存过程中猪肉外观的变化、失重率、pH变化以及菌落总数的变化，研究其对猪肉的保鲜性能。结果表明，丁香油/菠萝叶纤维抗菌复合膜能够使猪肉保持较好的感官品质，猪肉的失重率和pH变化不大，菌落总数上升也极为缓慢，说明其能有效抑制微生物生长，可以比市售的聚乙烯膜延长3～5d的货架期。第三是功能优势。菠萝叶纤维具有天然杀菌、除异味、驱螨等功能，若制成可再生纤维素后仍能保留或提高此特性，其附加值将大大提高，是其它材料无法比拟的。
从发展趋势上看，抗菌食品保鲜膜的发展正迎来它的黄金时期，归纳起来，抗菌食品保鲜膜的发展趋势有以下几点功能的多样化，未来的抗菌食品保鲜膜研究将从单一的金属离子溶出型、非溶出型、远红外线抗菌等方式向融几种抗菌方式为一体的功能食品保鲜膜转化。抗菌材料的纳米化和复合化，由于纳米材料独特的物理性能和极高的活性，导致抗菌材料的纳米化逐渐成为抗菌剂的主要发展方向，与之相应的抗菌保鲜膜亦向抗菌材料的纳米化方向发展。薄膜的微孔结构是技术的物质基础，抗菌剂的加入将影响塑料薄膜的微孔结构和机械性能。抗菌食品保鲜膜的研究在未来一段时间内将综合考虑抗菌、气调、机械强度等性能指标，实现性能的复合化。总之，随着食品科技的发展和消费者对食品高质量的要求，抗菌食品包装可抑制食品表面的微生物污染，提高食品的安全性，并延长其货架期，在今后的食品包装市场中必将具有广阔的应用前景。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有银系抗菌剂遇光照或保存时极易变色，而且从材料中析出对人体不利。另外，由于银的活泼性，容易发生氧化还原反应引起塑料颜色黄变，这些问题都将给材料的应用带来不良的影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法。
本发明是这样实现的，一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法包括以下步骤：
步骤一，浸泡纳米TiO2形成TiO2浸泡液，并将TiO2浸泡液置于超声波分散仪中利用超声波进行超声分散处理；
所述超声分散处理方法包括：
(1.1)将TiO2浸泡液放置于超声波分散仪的放置瓶中，并与放置瓶中的增氧触媒进行表面接触；
(1.2)启动超声波分散仪的超声波棒和制冷器，将增氧触媒后的TiO2浸泡液在超声波棒的作用下进行超声分散，并在超声分散过程中利用制冷器控制放置瓶的温度；
步骤二，在步骤一得到的分散后的TiO2浸泡液中加入含抗菌金属离子的金属盐进行混合溶解，充分搅拌后得混合液A；
步骤三，将步骤二得到的混合液A进行固液分离，将得到的固体物干燥、焙烧、研磨得到成品纳米TiO2抗菌剂；
所述混合液固液分离方法包括：
(3.1)将得到的混合液A利用搅拌装置进行搅拌，一段时间后自然停止搅拌，并将混合液A静置；
(3.2)将静置后的混合液A放入到储水容器中，并依次流经粗过滤网、细过滤网和气囊板进入到储备槽中；
(3.3)连续重复步骤(3.2)三次即可；
步骤四，利用乳化剪切方式使菠萝叶纤维素溶解在含抗菌金属离子的溶液中，添加步骤三得到的纳米TiO2抗菌剂，搅拌均匀得混合液B；
步骤五，将铸膜液原料与步骤四得到的混合液B进行共混，并加热搅拌溶解，得到含有纳米TiO2抗菌剂的铸膜液；
所述加热搅拌溶解包括：
利用温度传感器检测混合溶液的温度，若达到，则判断此时溶液温度是否达到加热中断阈值，若达到，则控制加热装置中断加热；若未达到，则判断此时溶液浓度是否达到加热预设温度，若达到，则停止加热；若未达到预设加热温度，则控制加热装置继续升温，直至达到加热预设温度，同时利用计时器进行加热计时，当达到预设加热时间时，停止加热；
步骤六，将步骤五得到的铸膜液倒在15×25cm的玻璃板上，然后用玻璃棒进行超滤膜的刮制；
步骤七，将含有膜涂层的玻璃板在室温的空气中预蒸发后，浸没在凝固浴中，使玻璃板上铸膜液中的高分子聚合物进行凝胶相转化，在玻璃板表面析出，制备得到所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜。
进一步，步骤一中，所述纳米TiO2的浸泡时间为30～50min，浸泡温度为20℃～40℃。
进一步，步骤一中，所述超声分散时间为20～50min。
进一步，步骤二中，所述抗菌金属离子为银、锌、铜、饰金属离子中的一种或多种组合；所述抗菌金属离子为银、锌二种金属离子的组合，或银、铜二种金属离子的组合，或银、锌和铜三种金属离子的组合。
进一步，步骤二中，所述搅拌中的悬浊液选用硫酸或硝酸调节pH值为3～7，搅拌温度为50℃～75℃，搅拌时间为6～8h。
进一步，步骤三中，所述固体物的干燥温度为80℃～125℃，干燥时间1.5～3h；干燥后的固体物焙烧温度为500℃～600℃，时间为3～6h，焙烧后的固体物采用球磨机研磨。
进一步，步骤五中，所述铸膜液的原料按质量份数记由20～25份的高分子聚合物、10～15份的致孔剂和余量溶剂组成。
进一步，所述高分子聚合物为聚醚砜(PES)，聚偏氟乙烯(PVDF)；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
进一步，步骤七中，所述预蒸发温度为100～120℃，预蒸发时间为30～40s。
进一步，步骤七中，所述凝固浴为去离子水，温度控制在30～25℃之间。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，将纳米TiO2与菠萝叶纤维素进行复合膜的制备，研究成膜材料的物理特性与抗菌保鲜性能，并与单纯菠萝叶纤维素膜进行分析对比，阐明菠萝叶纤维素成膜后是否具有抗菌性及基载纳米TiO2复合膜的抗菌效果，作为一种新型食品保鲜材料的可能性，扩大菠萝叶纤维的产业用途。本发明将纳米TiO2加入到菠萝叶纤维膜中制备复合抗菌纤维膜，对提高本单位固体废弃物资源化学科领域中材料化研究方向的科技创新能力，保持菠萝叶纤维开发利用研究的国际领先地位具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法原理图。
图3是本发明实施例提供的超声分散方法流程图。
图4是本发明实施例提供的混合液固液分离方法流程图。
图5是本发明实施例提供的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜与普通抗菌保鲜膜的水通量对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法包括以下步骤：
S101，浸泡纳米TiO2形成TiO2浸泡液，并将TiO2浸泡液置于超声波分散仪中进行超声分散处理。
S102，在S101得到的分散后的TiO2浸泡液中加入含抗菌金属离子的金属盐进行混合溶解，充分搅拌后得混合液A。
S103，将S102得到的混合液A进行固液分离，将得到的固体物干燥、焙烧、研磨得到成品纳米TiO2抗菌剂。
S104，利用乳化剪切方式使菠萝叶纤维素溶解在含抗菌金属离子的溶液中，添加S103得到的纳米TiO2抗菌剂，搅拌均匀得混合液B。
S105，将铸膜液原料与S104得到的混合液B进行共混，并加热搅拌溶解，得到含有纳米TiO2抗菌剂的铸膜液。
S106，将S105得到的铸膜液倒在15×25cm的玻璃板上，然后用玻璃棒进行超滤膜的刮制。
S107，将含有膜涂层的玻璃板在室温的空气中预蒸发后，浸没在凝固浴中，使玻璃板上铸膜液中的高分子聚合物进行凝胶相转化，在玻璃板表面析出，制备得到所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜。
步骤S101中，本发明实施例提供的纳米TiO2的浸泡时间为30～50min，浸泡温度为20℃～40℃。
步骤S101中，本发明实施例提供的超声分散时间为20～50min。
如图3所示，步骤S101中，本发明实施例提供的超声分散方法包括：
S201，将TiO2浸泡液放置于超声波分散仪的放置瓶中，并与放置瓶中的增氧触媒进行表面接触；
S202，启动超声波分散仪的超声波棒和制冷器，将增氧触媒后的TiO2浸泡液在超声波棒的作用下进行超声分散，并在超声分散过程中利用制冷器控制放置瓶的温度。
步骤S102中，本发明实施例提供的抗菌金属离子为银、锌、铜、饰金属离子中的一种或多种组合；所述抗菌金属离子为银、锌二种金属离子的组合，或银、铜二种金属离子的组合，或银、锌和铜三种金属离子的组合。
步骤S102中，本发明实施例提供的搅拌中的悬浊液选用硫酸或硝酸调节pH值为3～7，搅拌温度为50℃～75℃，搅拌时间为6～8h。
如图4所示，步骤S103中，本发明实施例提供的混合液固液分离方法包括：
S301，将得到的混合液A利用搅拌装置进行搅拌，一段时间后自然停止搅拌，并将混合液A静置；
S302，将静置后的混合液A放入到储水容器中，并依次流经粗过滤网、细过滤网和气囊板进入到储备槽中；
S303，连续重复步骤S302三次即可。
步骤S103中，本发明实施例提供的固体物的干燥温度为80℃～125℃，干燥时间1.5～3h；干燥后的固体物焙烧温度为500℃～600℃，时间为3～6h，焙烧后的固体物采用球磨机研磨。
步骤S105中，本发明实施例提供的铸膜液的原料按质量份数记由20～25份的高分子聚合物、10～15份的致孔剂和余量溶剂组成。
本发明实施例提供的高分子聚合物为聚醚砜(PES)，聚偏氟乙烯(PVDF)；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
步骤S105中，本发明实施例提供的加热搅拌溶解包括：
利用温度传感器检测混合溶液的温度，若达到，则判断此时溶液温度是否达到加热中断阈值，若达到，则控制加热装置中断加热；若未达到，则判断此时溶液浓度是否达到加热预设温度，若达到，则停止加热；若未达到预设加热温度，则控制加热装置继续升温，直至达到加热预设温度，同时利用计时器进行加热计时，当达到预设加热时间时，停止加热。
步骤S107中，本发明实施例提供的预蒸发温度为100～120℃，预蒸发时间为30～40s。
步骤S107中，本发明实施例提供的凝固浴为去离子水，温度控制在30～25℃之间。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例
1、菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜的制备
利用乳化剪切方式使菠萝叶纤维素溶解在离子液体中，添加一定量的纳米TiO2抗菌剂，采用相转化法制备复合抗菌保鲜膜。
2、可行性分析
作为兄弟单位中国热带农业科学院农产品加工研究所将菠萝叶纤维素通过乳化剪切的方式溶解在离子液体中，制备得到表面平整致密且有许多孔状结构的纤维素膜，该方法制备的力学性能良好的纤维素膜，可通过进一步化学或物理改性方法，制备具有特殊功能性的膜材料，将其应用于食品保鲜、工业生产中，为农业废弃物的高值化利用提供了新方法。
作为抗菌剂的锐钛型纳米TiO2在光线中的紫外线作用下可长久杀菌。文献报道，在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料；应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可净化空气、防止感染、除臭除味。因此，将纳米TiO2添加到菠萝叶纤维素溶液中制备出的复合膜应该会具有抗菌保鲜的效果。
3、研究条件与基础
(1)已取得的研究工作成绩及与本项目有关的研究工作积累
申报人主要从事热带农产品加工与废弃物综合利用，研究方向为菠萝叶纤维脱胶及功能化利用。近三年来主持海南省自然科学基金项目2项，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项1项；参与农业部公益性农业行业科研专项1项，农业行业标准3项，广东省菠萝叶工程技术研究中心建设资金项目1项，广东省自然科学基金项目1项，海南省自然科学基金3项，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项3项。在国内外专业学术期刊及国际学术会议上先后发表论文8篇，其中SCI收录1篇，EI收录4篇，获批实用新型专利1项，发布农业行业标准1项。
申报人主持完成的海南省自然科学基金《菠萝叶纤维抑菌物质活性研究》中涉及到了纤维抗菌试验，通过对该项目的实施已掌握抗菌试验的测试方法，为本项目中膜材料抗菌性能的检测打下基础。
(2)已具备的实验条件
项目申报单位建有天然纤维分析检测实验室，拥有菠萝叶纤维提取设备、真空干燥箱、SEM等先进仪器设备。
4、性能测试
(1)物理性能测试
1)力学性能：膜的拉伸强度及断裂伸长率的测定参照GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能试验方法》；
2)膜的微孔结构：采用扫描电子显微镜在不同放大倍数下观察样品的表面微观结构；
3)透湿性能：参照GB1037-88《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法》；本发明制备得到的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜与普通抗菌保鲜膜的水通量对比示意图如图5所示。
4)透气性测试：用BTY-B1透气性测试仪进行测量。
(2)膜材料的抗菌性能测试
1)细菌生长抑制率
参照标准QB/T2591-2003《抗菌塑料—抗菌性能试验方法和抗菌效果》，利用制备的薄膜与一定量的菌悬液(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌)作用一段时间后，培养，再菌落计数。分别测菠萝叶纤维素膜、复合抗菌保鲜膜在自然光照和微光条件下，与菌液接触不同时间的抗菌率。
2)细菌细胞膜通透性的测定
采用电导率仪测定细菌培养液的电导率，并通过测定碱性磷酸酶活性和β-半乳糖苷酶活性，分析抗菌保鲜材料处理后的菌体(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌)细胞膜的通透性。
(3)膜材料的保鲜性能
分别用菠萝叶纤维素膜和复合保鲜膜对猪肉进行包装，通过分析贮存过程中猪肉外观的变化、失重率、pH变化以及菌落总数的变化，研究其对猪肉的保鲜性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法包括以下步骤：
步骤一，浸泡纳米TiO2形成TiO2浸泡液，并将TiO2浸泡液置于超声波分散仪中利用超声波进行超声分散处理；
所述超声分散处理方法包括：
(1.1)将TiO2浸泡液放置于超声波分散仪的放置瓶中，并与放置瓶中的增氧触媒进行表面接触；
(1.2)启动超声波分散仪的超声波棒和制冷器，将增氧触媒后的TiO2浸泡液在超声波棒的作用下进行超声分散，并在超声分散过程中利用制冷器控制放置瓶的温度；
步骤二，在步骤一得到的分散后的TiO2浸泡液中加入含抗菌金属离子的金属盐进行混合溶解，充分搅拌后得混合液A；
步骤三，将步骤二得到的混合液A进行固液分离，将得到的固体物干燥、焙烧、研磨得到成品纳米TiO2抗菌剂；
所述混合液固液分离方法包括：
(3.1)将得到的混合液A利用搅拌装置进行搅拌，一段时间后自然停止搅拌，并将混合液A静置；
(3.2)将静置后的混合液A放入到储水容器中，并依次流经粗过滤网、细过滤网和气囊板进入到储备槽中；
(3.3)连续重复步骤(3.2)三次即可；
步骤四，利用乳化剪切方式使菠萝叶纤维素溶解在含抗菌金属离子的溶液中，添加步骤三得到的纳米TiO2抗菌剂，搅拌均匀得混合液B；
步骤五，将铸膜液原料与步骤四得到的混合液B进行共混，并加热搅拌溶解，得到含有纳米TiO2抗菌剂的铸膜液；
所述加热搅拌溶解包括：
利用温度传感器检测混合溶液的温度，若达到，则判断此时溶液温度是否达到加热中断阈值，若达到，则控制加热装置中断加热；若未达到，则判断此时溶液浓度是否达到加热预设温度，若达到，则停止加热；若未达到预设加热温度，则控制加热装置继续升温，直至达到加热预设温度，同时利用计时器进行加热计时，当达到预设加热时间时，停止加热；
步骤六，将步骤五得到的铸膜液倒在15×25cm的玻璃板上，然后用玻璃棒进行超滤膜的刮制；
步骤七，将含有膜涂层的玻璃板在室温的空气中预蒸发后，浸没在凝固浴中，使玻璃板上铸膜液中的高分子聚合物进行凝胶相转化，在玻璃板表面析出，制备得到所述菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜。
2.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤一中，所述纳米TiO2的浸泡时间为30～50min，浸泡温度为20℃～40℃。
3.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤一中，所述超声分散时间为20～50min。
4.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤二中，所述抗菌金属离子为银、锌、铜、饰金属离子中的一种或多种组合；所述抗菌金属离子为银、锌二种金属离子的组合，或银、铜二种金属离子的组合，或银、锌和铜三种金属离子的组合。
5.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤二中，所述搅拌中的悬浊液选用硫酸或硝酸调节pH值为3～7，搅拌温度为50℃～75℃，搅拌时间为6～8h。
6.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤三中，所述固体物的干燥温度为80℃～125℃，干燥时间1.5～3h；干燥后的固体物焙烧温度为500℃～600℃，时间为3～6h，焙烧后的固体物采用球磨机研磨。
7.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤五中，所述铸膜液的原料按质量份数记由20～25份的高分子聚合物、10～15份的致孔剂和余量溶剂组成。
8.如权利要求7所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚醚砜(PES)，聚偏氟乙烯(PVDF)；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
9.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤七中，所述预蒸发温度为100～120℃，预蒸发时间为30～40s。
10.如权利要求1所述的菠萝叶纤维素基载纳米TiO2抗菌保鲜膜制备方法，其特征在于，步骤七中，所述凝固浴为去离子水，温度控制在30～25℃之间。
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