CN113604068B - 一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋及其制备方法 - Google Patents

一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料技术领域，公开了一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋及其制备方法。所述制备方法包括：(1)提取豆渣可溶性膳食纤维；(2)制备纳米壳聚糖；(3)制备料液：将纳米硅气凝胶溶解在冰乙酸中，加入蒸馏水，然后加入纳米壳聚糖、豆渣膳食纤维、纳米银颗粒、甘油、氯化钙，加热，恒温下搅拌；(4)向步骤(3)中制得的料液中加入N‑甲基吡咯烷酮，室温下搅拌，然后加热，均匀混合；(5)将步骤(4)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，挤成颗粒，将所得颗粒制备成抑菌保鲜袋。本发明所得保鲜袋适用范围广，应用于果蔬保鲜、保质期的延长以及表面农残的吸附，可提升果蔬品质和食用安全性，且实现了废物的资源化利用。

Description

一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体是涉及一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对果蔬的安全和品质要求也越来越高。果蔬由于其基本特性，在长期自然贮存状态下及易发生腐败变质，致使食物营养价值降低，不仅影响其口感与风味，而且会引起严重的卫生安全问题。同时在果蔬种植过程中，为了实现增产和预防病虫害，会不可避免使用农药，果蔬中农药残留超标的情况较为常见。目前，延长果蔬保鲜期的同时吸附果蔬表面农残的材料还未有报道，因此研发优良的具备保鲜性能和吸附农残效果的材料对果蔬食用安全是很有必要。
壳聚糖(CS)来源广泛，安全无毒，且具有天然抑菌性，可抑制食品表面的多种真菌、细菌以延缓食品腐败，同时壳聚糖可完全生物降解，因此可用于食品保鲜领域。我国每年产生大量豆渣，但是我国对豆渣开发利用程度低，而豆渣中可溶性膳食纤维对农药有较好的吸附能力，可以有效吸附果蔬表面的农药残留。但是可溶性豆渣纤维的提取率低以及CS不易溶于水的特性致使豆渣和CS利用率低，仅仅使用CS会降低材料的机械性能，CS对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性弱、最小抑菌浓度大等问题限制了豆渣和CS的应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法。本发明的制备方法利用豆渣膳食纤维作为基材，冰乙酸作为溶剂、增稠剂，甘油作为增塑剂，纳米壳聚糖(CS NPs)、纳米银颗粒为抗菌剂，疏水型纳米硅气凝胶作为吸附剂，N-甲基吡咯烷酮(NMP)为致孔剂，氯化钙作为疏水交联剂制得，准备过程中的主要原料来源广泛，成本低，不存在危害性，可生物降解，所得保鲜袋适用范围广，应用于果蔬保鲜、保质期的延长以及表面农残的吸附，可提升果蔬品质和食用安全性，且实现了废物的资源化利用，提高其社会及经济效益。
为达到本发明的目的，本发明具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法包括以下步骤：
(1)提取豆渣可溶性膳食纤维：以豆渣为原料，烘干脱脂后采用生物酶解法从豆渣中提取豆渣膳食纤维，洗涤浸润后粉碎；
(2)制备纳米壳聚糖：将壳聚糖溶解在乙酸中，常温搅拌至完全溶解，调节pH为4.7～4.8，然后过滤，去除杂质得壳聚糖溶液，搅拌，同时加入三聚磷酸钠TPP溶液；
(3)制备料液：将纳米硅气凝胶溶解在冰乙酸中，加入蒸馏水，然后连续加入纳米壳聚糖、豆渣膳食纤维、纳米银颗粒、甘油、氯化钙，加热，恒温下搅拌均匀；
(4)混合搅拌：向步骤(3)中制得的料液中加入N-甲基吡咯烷酮，室温下搅拌3-5小时，然后加热20-30min，均匀混合；
(5)豆渣纳米抗菌吸附保鲜袋制备：将步骤(4)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，挤成颗粒，将所得颗粒制备成抑菌保鲜袋。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中采用生物酶解法从豆渣中提取豆渣膳食纤维的方法为：豆渣经烘干脱脂处理后，用混合酶制剂与豆渣发酵，而后再经洗涤、调pH、超声、酶解处理，制得豆渣膳食纤维。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中用混合酶制剂是0.8～1.2％耐高温α-淀粉酶、1.8～2.2％糖化酶Glucoamylase、1.8～2.2％胃蛋白酶混合酶制剂(百分比是与首次烘干后的脱脂豆渣的质量比)。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中乙酸是体积分数为0.5～1.5％的乙酸。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中壳聚糖溶解在乙酸中使得壳聚糖的质量浓度为1～3mg/mL。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中的三聚磷酸钠(TPP)溶液的质量浓度为0.5～1.5mg/mL。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中壳聚糖溶液和三聚磷酸钠溶液的体积比为3～7：1。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(3)中制备料液是将0.05％～0.15％w/v的纳米硅气凝胶溶解在冰乙酸中，加入蒸馏水，然后连续加入0.5％～2％w/v纳米壳聚糖、0.5％～2.0％w/v豆渣膳食纤维、0.1％～0.3％w/v纳米银颗粒、1％～1.5％w/v甘油、0.25～0.35％w/v(v为溶液体积)氯化钙，加热，恒温下搅拌均匀。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(3)中加热是加热到45～55℃。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中N-甲基吡咯烷酮的加入量为0.1％～0.3％w/v(v为溶液体积)。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中加热是在140～160℃条件下进行。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(5)中在170～180℃的温度下挤成颗粒。
另一方面，本发明还提供了一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋，所述保鲜袋是采用前述制备方法制备得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明抗菌豆渣纳米吸附保鲜袋以豆渣作为保鲜袋制作基材，使得原本被作为废弃物的豆渣再次被利用，减轻了环境污染问题同时提高了豆渣的社会和经济效益。
2.将壳聚糖制备为纳米壳聚糖，增大了其比表面积和电荷密度，从而具有更强的抗菌性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度降低，节约原料及成本。
3.加入致孔剂NMP使保鲜袋微观结构上形成孔洞，使保鲜袋的透气性能得到极大改善，可排除密闭保鲜袋内由于果蔬呼吸作用而产生的水蒸气，保持保鲜袋内为干燥的环境，相比于传统保鲜袋内高湿的环境，不利于保鲜袋中的微生物生长和繁殖从而延长果蔬保鲜期。
4.本发明抗菌豆渣纳米吸附保鲜袋加入纳米银颗粒，进一步了提高材料的抗菌性能；加入纳米硅气凝胶提高保鲜袋的机械强度同时增强其抗菌、抗氧化性能，并且具备吸附果蔬表面农药残留的功能，解决了果蔬表面的农残超标问题。
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。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)豆渣烘干脱脂后，用1.0％耐高温α-淀粉酶、2.0％糖化酶Glucoamylase、2.0％胃蛋白酶混合酶制剂(与烘干后的脱脂豆渣的质量比)，在35℃恒温条件下与豆渣发酵6天后，于100℃烘干经120目筛，用乙醚浸泡豆渣8h(V乙醚：V豆渣＝6:1)进行脱脂处理，之后水洗除去有机溶剂，再于80℃烘干；将烘干的豆渣按料液质量比25：1加入纯水，调节溶液pH＝6，加入与烘干后的脱脂豆渣质量百分比为4％的木瓜蛋白酶，50℃水浴，超声波功率150W，协同酶解60min，再调节溶液pH＝5，加入1％的糖化酶，50℃水浴，超声波功率200W，协同酶解40min，即得豆渣膳食纤维；
(2)将脱脂后的膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为80目；
(3)称取0.2g CS溶解在100mL体积分数为0.5％的乙酸中，使得质量浓度为1mg/mL，常温搅拌至完全溶解，使用NaOH调节pH为4.7～4.8，然后通过0.45μm滤膜过滤，去除溶液中的杂质，另配制0.5mg/mL的三聚磷酸钠(TPP)溶液，经0.45μm滤膜过滤，备用，以600r/min的速度磁力搅拌CS溶液，同时用恒流泵将0.5mg/mL的TPP溶液加入到CS溶液中(VCS:VTPP＝3:1)，随后升温至90℃蒸干溶剂，静置冷却，用适量无水乙醇洗涤3次，于40℃真空干燥5h得纳米壳聚糖(CS NPs)；
(4)将0.1mg的纳米硅气凝胶溶解在1mL的冰乙酸中，加入99mL蒸馏水；
(5)取1.35g豆渣膳食纤维，0.85g CS NPs以及0.15g纳米银颗粒溶于步骤(4)所制备溶液中，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在45℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀；
(6)在步骤(5)所制备溶液中，加入0.1g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(7)将步骤(6)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热20min，均匀混合；
(8)将步骤(7)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在170℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
实施例2
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)豆渣烘干脱脂后，用1.0％耐高温α-淀粉酶、2.0％糖化酶Glucoamylase、2.0％胃蛋白酶混合酶制剂(与烘干后的脱脂豆渣的质量比)，在35℃恒温条件下与豆渣发酵6天后，将豆渣于100℃烘干后经120目筛，用乙醚浸泡豆渣8h(V乙醚：V豆渣＝6:1)进行脱脂处理，之后水洗除去有机溶剂，再于80℃烘干；将烘干的豆渣按料液质量比25：1加入纯水，调节溶液pH＝6，加入与烘干后的脱脂豆渣质量百分比为4％的木瓜蛋白酶，50℃水浴，超声波功率150W，协同酶解60min；再调节溶液pH＝5，加入1％的糖化酶，50℃水浴，超声波功率200W，协同酶解40min，即得豆渣膳食纤维；
(2)将脱脂后的膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为100目；
(3)称取0.2g CS溶解在100mL体积分数为1％乙酸中，使得质量浓度为2mg/mL，常温搅拌至完全溶解，使用NaOH调节pH为4.7～4.8，然后通过0.45μm滤膜过滤，去除溶液中的杂质，另配制1.0mg/mL的三聚磷酸钠(TPP)溶液，经0.45μm滤膜过滤，备用，以600r/min的速度磁力搅拌CS溶液，同时用恒流泵将1.0mg/mL的TPP溶液加入CS溶液中(VCS:VTPP＝5:1)，随后升温至90℃蒸干溶剂，静置冷却，用适量无水乙醇洗涤3次，于40℃真空干燥5h得纳米壳聚糖(CS NPs)；
(4)将0.15mg的纳米硅气凝胶溶解在1mL的冰乙酸中，加入99mL蒸馏水；
(5)取1.5g豆渣膳食纤维，0.9g CS NPs以及0.2g纳米银颗粒溶于步骤(4)所制备溶液中，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在50℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀；
(6)在步骤(5)所制备溶液中，加入0.2g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(7)将步骤(6)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热25min，均匀混合；
(8)将步骤(7)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在175℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
实施例3
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)豆渣烘干脱脂后，用1.0％耐高温α-淀粉酶、2.0％糖化酶Glucoamylase、2.0％胃蛋白酶混合酶制剂(与烘干后的脱脂豆渣的质量比)，在35℃恒温条件下与豆渣发酵6天后将豆渣于100℃烘干后经120目筛，用乙醚浸泡豆渣8h(V乙醚：V豆渣＝6:1)进行脱脂处理，之后水洗除去有机溶剂，再于80℃烘干；将烘干的豆渣按料液质量比25：1加入纯水，调节溶液pH＝6，加入与烘干后的脱脂豆渣质量百分比为4％的木瓜蛋白酶，50℃水浴，超声波功率150W，协同酶解60min；再调节溶液pH＝5，加入1％的糖化酶，50℃水浴，超声波功率200W，协同酶解40min，即得豆渣膳食纤维；
(2)将脱脂后的膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为120目；
(3)称取0.2g CS溶解在100mL体积分数为1.5％的乙酸中，使得质量浓度为3mg/mL，常温搅拌至完全溶解，使用NaOH调节pH为4.7～4.8，然后通过0.45μm滤膜过滤，去除溶液中的杂质，另配制1.5mg/mL的三聚磷酸钠(TPP)溶液，经0.45μm滤膜过滤，备用；以600r/min的速度磁力搅拌CS溶液，同时用恒流泵将1.5mg/mL的TPP溶液加入CS溶液中(VCS:VTPP＝7:1)，随后升温至90℃蒸干溶剂，静置冷却，用适量无水乙醇洗涤3次，于40℃真空干燥5h得纳米壳聚糖(CS NPs)；
(4)将0.20mg的纳米硅气凝胶溶解在1mL的冰乙酸中，加入99mL蒸馏水；
(5)取1.6g豆渣膳食纤维，1.0g CS NPs以及0.25g纳米银颗粒溶于步骤(4)所制备溶液中，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在55℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀。
(6)在步骤(5)所制备溶液中，加入0.3g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(7)将步骤(6)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热30min，均匀混合；
(8)将步骤(7)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在180℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
对比例1
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)用水浸泡豆渣(V水：V豆渣＝10:1)，调节pH至8.0，然后加入0.2％碱性蛋白酶，搅拌均匀，置于水浴锅中搅拌水解，搅拌速度为200r/min，水浴温度为50℃，水解时间1h，水解完成后将水浴温度升高至80℃，放置10min；将料液进行离心分离，离心速度为3000r/min，离心时间10min，得到固体分离物即为豆渣膳食纤维粗品；
(2)将上述豆渣膳食纤维粗品浸泡于10倍量的水中，调节pH至5.0，然后加入0.2％纤维素酶和0.4％复合植物水解酶，搅拌均匀，置于水浴锅中搅拌水解，搅拌速度为200r/min，水浴温度为50℃，水解时间1h；将得到的料液进行离心分离，离心速度为3000r/min，离心时间15min，得到上清液。将所得上清液减压浓缩1倍后，向其中加入5倍体积的无水乙醇，搅拌均匀后静置1h使其沉淀完全，过滤后将沉淀物进行干燥，即得到可溶性膳食纤维。
(3)将步骤(2)所制备的豆渣膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为100目；
(4)称取0.2g CS溶解在100mL体积分数为1％乙酸中，使得质量浓度为2mg/mL，常温搅拌至完全溶解。使用NaOH调节pH为4.7～4.8，然后通过0.45μm滤膜过滤，去除溶液中的杂质，另配制1.0mg/mL的三聚磷酸钠(TPP)溶液，经0.45μm滤膜过滤，备用，以600r/min的速度磁力搅拌CS溶液，同时用恒流泵将1.0mg/mL的TPP溶液加入CS溶液中(VCS:VTPP＝5:1)，随后升温至90℃蒸干溶剂，静置冷却，用适量无水乙醇洗涤3次，于40℃真空干燥5h得纳米壳聚糖(CS NPs)；
(5)将0.15mg的纳米硅气凝胶溶解在1mL的冰乙酸中，加入99mL蒸馏水；
(6)取1.5g豆渣膳食纤维，0.9g CS NPs以及0.2g纳米银颗粒溶于步骤(5)所制备溶液中，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在50℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀；
(7)在步骤(6)所制备溶液中，加入0.2g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(8)将步骤(7)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热25min，均匀混合；
(9)将步骤(8)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在175℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
本对比例中，与实施例2进行对比，将豆渣纳米吸附保鲜袋的原材料之一豆渣膳食纤维用常规的酶解法处理提取，以论证本发明所述方法制备得到的豆渣膳食纤维能显著提高保鲜袋的物理机械性能以及对溴氰菊酯的吸附能力。
对比例2
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)豆渣烘干脱脂后，用1.0％耐高温α-淀粉酶、2.0％糖化酶Glucoamylase、2.0％胃蛋白酶混合酶制剂(与烘干后的脱脂豆渣的质量比)，在35℃恒温条件下与豆渣发酵6天后，将豆渣于100℃烘干后经120目筛，用乙醚浸泡豆渣8h(V乙醚：V豆渣＝6:1)进行脱脂处理，之后水洗除去有机溶剂，再于80℃烘干；将烘干的豆渣按料液质量比25：1加入纯水，调节溶液pH＝6，加入与烘干后的脱脂豆渣质量百分比为4％的木瓜蛋白酶，50℃水浴，超声波功率150W，协同酶解60min；再调节溶液pH＝5，加入1％的糖化酶，50℃水浴，超声波功率200W，协同酶解40min，即得豆渣膳食纤维；
(2)将脱脂后的膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为100目；
(3)将0.15mg的纳米硅气凝胶溶解在1mL的冰乙酸中，加入99mL蒸馏水；
(4)取1.5g豆渣膳食纤维，0.9g CS以及0.2g纳米银颗粒溶于步骤(3)所制备溶液中，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在50℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀；
(5)在步骤(4)所制备溶液中，加入0.2g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(6)将步骤(5)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热25min，均匀混合；
(7)将步骤(6)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在175℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
本对比例中，与实施例2进行对比，将豆渣纳米吸附保鲜袋的原材料之一壳聚糖不制备为纳米壳聚糖，以论证纳米壳聚糖能明显改善保鲜袋的抗菌性能。
对比例3
一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，具体操作如下：
(1)豆渣烘干脱脂后，用1.0％耐高温α-淀粉酶、2.0％糖化酶Glucoamylase、2.0％胃蛋白酶混合酶制剂(与烘干后的脱脂豆渣的质量比)，在35℃恒温条件下与豆渣发酵6天后，将豆渣于100℃烘干后经120目筛，用乙醚浸泡豆渣8h(V乙醚：V豆渣＝6:1)进行脱脂处理，之后水洗除去有机溶剂，再于80℃烘干；将烘干的豆渣按料液质量比25：1加入纯水，调节溶液pH＝6，加入与烘干后的脱脂豆渣质量百分比为4％的木瓜蛋白酶，50℃水浴，超声波功率150W，协同酶解60min；再调节溶液pH＝5，加入1％的糖化酶，50℃水浴，超声波功率200W，协同酶解40min，即得豆渣膳食纤维；
(2)将脱脂后的膳食纤维用清水洗涤3次，并在清水中浸泡1h，而后将豆渣膳食纤维粉碎至粒度为100目；
(3)称取0.2g CS溶解在100mL体积分数为1％乙酸中，使得质量浓度为2mg/mL，常温搅拌至完全溶解。使用NaOH调节pH为4.7～4.8，然后通过0.45μm滤膜过滤，去除溶液中的杂质，另配制1.0mg/mL的三聚磷酸钠(TPP)溶液，经0.45μm滤膜过滤，备用，以600r/min的速度磁力搅拌CS溶液，同时用恒流泵将1.0mg/mL的TPP溶液加入CS溶液中(VCS:VTPP＝5:1)，随后升温至90℃蒸干溶剂，静置冷却，用适量无水乙醇洗涤3次，于40℃真空干燥5h得纳米壳聚糖(CS NPs)；
(4)取1.5g豆渣膳食纤维，0.9g CS NPs以及0.2g纳米银颗粒溶于100mL蒸馏水中，搅拌均匀，再在溶液中加入1％(w/v)甘油、0.3％(w/v)氯化钙(v为溶液体积)，在50℃恒温条件下磁力搅拌混合均匀；
(5)在步骤(4)所制备溶液中，加入0.2g致孔剂NMP，在室温下继续搅拌4h；
(6)将步骤(5)中制得的原料液添加入搅拌机罐的内部，在150℃条件下加热25min，均匀混合；
(7)将步骤(6)中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，在175℃的温度下挤成颗粒，将制备好的颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋。
本对比例中，与实施例2进行对比，在制备豆渣纳米吸附保鲜袋过程中不加入纳米硅气凝胶，以论证纳米硅气凝胶能明显改善保鲜袋的物理机械性能。
效果实施例
将实施例1-3制备的豆渣纳米吸附保鲜袋与对比例制备的保鲜袋进行物理机械、抗菌、吸附溴氰菊酯等方面的性能测试。
1)保鲜袋厚度(d)的测定
依照GB/T 6672-2001的机械测量法测量保鲜袋厚度，采用螺旋测微器在所测样品表面随机选择10个测点,分别测量三次，取平均值，取三位有效数字，以mm为单位。
2)保鲜袋拉伸强度(Ts)的测定
依照GB/T 1040.3-2006.塑料拉伸性能的测定法，采用拉伸试验机测定。试样尺寸为20mm x 150mm，初始间距为30mm，拉伸速率为60mm/min，读取保鲜袋断裂时的数值，并停止机器运作，每组6次平行试验，取得平均值，抗拉伸强度单位MPa，重复测试3次，公式如(1)所示：
抗拉强度
Figure BDA0003217542200000131
式中F——试样断裂时承受的最大张力(N)；
A——试验试样的横截面积(m)
3)断裂伸长率(E)的测定
断裂伸长率按照GB/T1040.3--2006,塑料拉伸性能的测定法，测量抗拉强度时同步得到数据进行计算，公式如(2)所示：
断裂伸长率
Figure BDA0003217542200000132
式中:Lo-试样测试前的长度(mm)；
L-试样在断裂时的长度(mm)
4)保鲜袋水蒸气透过率(WVTR)的测定
按照GB/T 26253-2010塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定，以红外透湿仪测定。计算每个样品水蒸气透过率：公式如(3)所示
Figure BDA0003217542200000141
WVTR——样品的水蒸气透过率,单位为克每平方米24小时[g/(m2·24h)]；
S——参考保鲜袋水蒸气透过率，单位为克每平方米24小时[g/(m2.24h)]；
Es——样品测试稳定时电压，单位为伏特(V)；
Eo——零点漂移值电压，单位为伏特(V)；
An——参考保鲜袋测试面积，单位为平方米(m2)；
ER——参考保鲜袋测试稳定时电压，单位为伏特(V)；
As——样品测试面积，单位为平方米(m2)。
5)保鲜袋透油系数(Po)的测定
将1mL的植物油加入试管中，取一定面积待测试样，盖住试管口，用皮筋扎紧，倒置于滤纸，放置2d，称保鲜袋试样质量的变化。本实验时间为2d，计算公式如(4)所示。
透油系数
Figure BDA0003217542200000142
式中Po--透油系数,g×mm/m2×d；
△W——滤纸质量的变化，g；
d——保鲜袋厚度，mm；
S——纸面积，m2；
T——放置时间，d；
6)颜色的测定
利用色差分析仪对材料的色泽进行评估。首先对色差分析仪进行黑板和白板校正，之后对材料的L*、a*和b*值进行测定。L*值从0(黑)到100(白)，a*值从-80(黄)到100(红)，b*值从-80(蓝)到70(黃)，总色差AE*用公式ΔE*＝(△L*+Aa*2+△b*)0.5来表示。
所有测试重复3次，求其平均值。
7)透光率(T)与雾度(H)的测定
按照GB/T 2410-2008透明塑料透光率和雾度的测定法,切取80mm×80mm试样10张，试样要保持清洁、平整，不得用手触摸试样表面，且不得有水印、斑点等。将试样放入光电雾度仪进行测试，测试量程要在0-100％范围内，根据实际测试情况选取45°角度或者20°角度。测试结果包括式样的正反面与纵横向，取每一面纵横向的平均值作为试样透光率与纵横向，取每一面纵横向的平均值作为试样光泽度。
8)光泽度的测定
按照GB/T 8807-1988塑料镜面光泽试验方法，切取100mm*100mm试样6张，试样表面应光滑平整、无脏物、划痕等缺陷，按照GB2918进行温湿度预处理。将试样放入光泽度测定仪进行测试，根据实际测试情况选取45°角度或者20°角度。测试结果包括式样的正反面与纵横向，取每一面纵横向的平均值作为试样光泽度。
9)吸附性能的测定
取一系列100mL反应瓶，分别加入20mg保鲜袋和50mL初始浓度为30mg/L的吸附质溶液，在25℃恒温搅拌反应3小时。达到吸附平衡后，取出样品瓶放于离心机中以3500rpm离心20min，使得固液分离，取上清液并通过紫外分光光度计得到吸光度，代入标曲中计算出溴氰菊酯的浓度，并得到对应的吸附量。公式如(5)所示
Figure BDA0003217542200000151
式中，V——溶液的总体积；
M——加入溶液中吸附剂质量；
C0——溴氰菊酯的起始浓度；
C——平衡时浓度；
φ——平衡吸附量φ。
10)抗菌性能的测定
以大肠杆菌作为菌种，在同一环境条件下制作三组接种培养皿，三组接种培养皿中分别加入1％本发明制备的实施例1-3以及对比例1-3保鲜袋纸样，24h后观察细菌生长情况，计算保鲜袋抑菌率。
测试结果如下表所示。
样品 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
d(mm) 0.112 0.128 0.102 0.109 0.101 0.098
Ts(MPa) 21.318 22.662 20.783 15.320 19.872 14.357
E(％) 11.62 12.29 12.02 6.82 11.08 5.17
WVTR[g/(m<sup>2</sup>*24h)] 11.903 11.216 10.756 13.432 12.052 11.954
Po(g*mm/m<sup>2</sup>*d) 0.02 0.06 0.02 0.06 0.07 0.07
ΔE* 6.97 7.03 7.13 7.46 7.34 7.24
T(％) 90.8 91.2 91.8 91.3 90.8 91.5
H(％) 91.0 91.5 92.7 92.8 90.2 89.7
光泽度(Gu) 1.9 1.8 2.1 2.0 1.8 2.0
φ(mg/g) 46.47 47.35 46.89 20.18 29.59 32.62
抑菌率(％) 94.32 95.43 95.02 78.47 63.25 86.74
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法包括以下步骤：
（1）提取豆渣可溶性膳食纤维：以豆渣为原料，烘干脱脂后采用生物酶解法从豆渣中提取豆渣膳食纤维，洗涤浸润后粉碎；
（2）制备纳米壳聚糖：将壳聚糖溶解在乙酸中，常温搅拌至完全溶解，调节pH为4.7~4.8，然后过滤，去除杂质得壳聚糖溶液，搅拌，同时加入三聚磷酸钠溶液；
（3）制备料液：将纳米硅气凝胶溶解在冰乙酸中，加入蒸馏水，然后连续加入纳米壳聚糖、豆渣膳食纤维、纳米银颗粒、甘油、氯化钙，加热，恒温下搅拌均匀；
（4）混合搅拌：向步骤（3）中制得的料液中加入N-甲基吡咯烷酮，室温下搅拌3-5小时，然后加热20-30min，均匀混合；
（5）豆渣纳米抗菌吸附保鲜袋制备：将步骤（4）中混合物添加入双螺杆挤出机的内部，挤成颗粒，将所得颗粒添加入塑料吹膜机的内部，吹塑生产膜料卷材，最后将膜料卷材置入塑料制袋机的内部，制备成抑菌保鲜袋；
所述步骤（1）中采用生物酶解法从豆渣中提取豆渣膳食纤维的方法为：豆渣经烘干脱脂处理后，用混合酶制剂与豆渣发酵，而后再经烘干、脱脂处理、洗涤、调pH、超声、酶解处理，制得豆渣膳食纤维；
所述步骤（1）中用混合酶制剂是0.8~1.2％耐高温α-淀粉酶、1.8~2.2％糖化酶Glucoamylase、1.8~2.2％胃蛋白酶混合酶制剂；
所述步骤（3）中制备料液是将0.05%~0.15%w/v的纳米硅气凝胶溶解在冰乙酸中，加入蒸馏水，然后连续加入0.5%~2%w/v纳米壳聚糖、0.5%~2.0%w/v豆渣膳食纤维、0.1%~0.3%w/v纳米银颗粒、1%~1.5%w/v甘油、0.25~0.35%w/v氯化钙，加热，恒温下搅拌均匀；
所述步骤（4）中N-甲基吡咯烷酮的加入量为0.1%~0.3%w/v；
所述步骤（4）中加热是在140~160℃条件下进行；
所述步骤（5）中在165~180℃的温度下挤成颗粒。
2.根据权利要求1所述的具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中乙酸是体积分数为0.5~1.5%的乙酸。
3.根据权利要求1所述的具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中壳聚糖溶解在乙酸中使得壳聚糖的质量浓度为1~3 mg/mL。
4.根据权利要求1所述的具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的三聚磷酸钠溶液的质量浓度为0.5~1.5mg/mL。
5.根据权利要求4所述的具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中壳聚糖溶液和三聚磷酸钠溶液的体积比为3~7：1。
6.根据权利要求1所述的具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中加热是加热到45~55℃。
7.一种具备抗菌功能的豆渣纳米吸附保鲜袋，其特征在于，所述保鲜袋是采用权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的。
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