RU2754738C1 - Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана - Google Patents

Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана Download PDF

Info

Publication number
RU2754738C1
RU2754738C1 RU2020134570A RU2020134570A RU2754738C1 RU 2754738 C1 RU2754738 C1 RU 2754738C1 RU 2020134570 A RU2020134570 A RU 2020134570A RU 2020134570 A RU2020134570 A RU 2020134570A RU 2754738 C1 RU2754738 C1 RU 2754738C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
film material
film
food
hours
Prior art date
Application number
RU2020134570A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Евгеньевна Никифорова
Ирина Алексеевна Афонина
Анастасия Андреевна Смирнова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority to RU2020134570A priority Critical patent/RU2754738C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2754738C1 publication Critical patent/RU2754738C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/015Biocides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • C08K3/105Compounds containing metals of Groups 1 to 3 or of Groups 11 to 13 of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химической и биохимической технологии, а именно к способам получения пленочных биоразлагаемых материалов пищевого назначения на основе хитозана, которые могут быть использованы в пищевой или косметической промышленности для изготовления оберточной пищевой пленки, капсул, а также в сельском хозяйстве, медицине, фармакологии. Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана заключается в растворении хитозана в 2-4% уксусной кислоте при соотношении компонентов хитозан : уксусная кислота 1:1-1:2 мас.%, в введении в раствор хитозана антибактериальной и антигрибковой добавки в виде наносеребра в количестве 1-10 мг/г хитозана, добавлении в смесь полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в массовом соотношении хитозан : полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 100:1 - 200:1, интенсивном перемешивании в течение 5 мин, добавлении натрия триполифосфата в качестве сшивающего агента и перемешивании в течение 15-30 мин при комнатной температуре до образования однородного геля, нанесении полученной формовочной смеси на подложку в количестве 0,08-0,20 мл/см2 для получения пленочного материала толщиной 50-150 мкм с последующим его выдерживанием на подложке при температуре 50°С в течение 12 ч до достижения пленочной структуры, обработке полученного пленочного материала нейтрализующим реагентом: 1 М раствором NaOH в течение 2 ч с последующей промывкой дистиллированной водой до рН≥8 и сушкой при температуре 20°С в течение 72 ч или при температуре 50°С в течение 24 ч, причем в качестве антибактериальной и антигрибковой добавки используют золь наночастиц серебра концентрацией 1 мг/мл, полученный путем восстановления ионов серебра в водном растворе нитрата серебра, причем в качестве восстановителя используют глюкозу или аскорбиновую кислоту, при этом золь готовят смешением растворов нитрата серебра с глюкозой или аскорбиновой кислотой в соотношении объемов 1:1. Техническим результатом изобретения является увеличение сроков хранения пищевых продуктов, упакованных в пленочный материал, за счет снижения влаго- и водопоглощения и усиления антимикробных свойств пленочных материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к химической и биохимической технологии, а именно к способам получения пленочных биоразлагаемых материалов пищевого назначения на основе хитозана. Пленочный материал на основе хитозана может быть использован, прежде всего, в пищевой или косметической промышленности для изготовления оберточной пищевой пленки, капсул, а также в сельском хозяйстве, медицине, фармакологии.
Известен способ получения биоразлагаемой пленки на основе пектина и хитозана [Патент 2458077 Российская Федерация, МПК C08J 5/18, C08L 5/06, C08L 5/08, C08L 101/16. Биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана / Перфильева О.О.; заявитель и патентообладатель Перфильева О.О. (RU). - №2010151358/05; заявл. 14.12.2010; опубл. 10.08.2012 Бюл. № 22]. Биоразлагаемую пленку согласно изобретению получают следующим образом. Пектин растворяют в дистиллированной воде. Затем для лучшего растворения компонентов раствор помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Хитозан растворяют в 1 н. (однонормальной) соляной кислоте. Для лучшего растворения компонентов раствор также помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Затем полученные растворы пектина и хитозана предпочтительно в равной пропорции сливают и перемешивают до полного растворения образующихся сгустков. Для того чтобы пленка была прочной и равномерно отделялась от подложки, после перемешивания сгустков в полученный раствор добавляют пластификатор и структурообразователь. Получившуюся массу осторожно выливают в чашу Петри. Пленку формируют на стеклянной подложке (в чаше Петри) в течение 20-24 часов при температуре от 0 до 25°С.
Недостатками полученной по этому способу пленки являются недостаточные сроки хранения пищевых продуктов, упакованных в пленочный материал, за счет низких антимикробных свойств пленочных материалов.
Известен способ получения пищевого пленочного покрытия [Патент 2532180 Российская Федерация, МПК C08L 5/00. Биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана / Денисова М.Н., Жук С.Г., Бухарова Е.Н., Рысмухамбетова Г.Е., Кащенко В.Ф.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU). - №2013134600/05; заявл. 23.07.2013; опубл. 27.10.2014 Бюл. № 30.], в котором пленку готовят следующим образом. Ксантан растворяют в дистиллированной воде при температуре 27-25°C, хитозан растворяют в 3% растворе лимонной кислоты при нагревании до 27-25°C. Затем полученные растворы ксантана и хитозана предпочтительно в пропорции 4:1 сливают и перемешивают до полного растворения образующихся сгустков. Для того чтобы пленка была прочной и равномерно отделялась от подложки, после перемешивания сгустков в полученный раствор добавляют глицерин и 3% раствор метилцеллюлозы. Пленку формируют на подложке в течение 20-24 часов при температуре от 0 до 25°C.
К недостаткам пищевого пленочного покрытия, полученного данным способом, относятся повышенное влагопоглощение и водорастворимость, а также недостаточная прочность за счет высокого содержания (50-55 мас.%) загустителя - ксантана. Кроме того, пленочное покрытие обладает ограниченным антимикробным действием (только против бактерий).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана, обладающего биосовместимостью, нетоксичностью, биодеградируемостью, влагостойкостью, водонерастворимостью, достаточной прочностью, расширенной и повышенной антибактериальной и антигрибковой активностью, который включает в себя растворение хитозана в органической кислоте, в качестве которой используют 2-4%-ную уксусную кислоту, при соотношении компонентов хитозан : уксусная кислота 1:1-1:2 мас.%, с получением раствора, введение в раствор хитозана антибактериальной и антигрибковой добавки в виде препарата нанокластерного серебра, интенсивное механическое перемешивание полученной смеси, нанесение полученной формовочной смеси на подложку с последующим ее выдерживанием на подложке до достижения пленочной структуры, обработку полученной пленки нейтрализующим реагентом с последующей промывкой пленки дистиллированной водой и сушкой. Растворяют хитозан в 2-4%-ной уксусной кислоте при соотношении компонентов хитозан : уксусная кислота 1:1-1:2 мас.% с получением раствора. Используют высокоочищенный хитозан с молекулярной массой 300-450 кДа и степенью деацетилирования 80 мол.% и более. Дополнительно в раствор хитозана вносят антимикробную добавку в виде нанокластерного серебра из препарата Арговит в количестве 40-100 мкг/мл раствора. Смесь растворенного хитозана и антимикробной добавки подвергают интенсивному механическому перемешиванию при температуре 22±2°С в течение 10-20 минут и получают формовочный раствор. Для получения пленочного материала толщиной 50-150 мкм формовочный раствор наносят на подложку в количестве 0,08-0,20 мл/см2. Для достижения пленочной структуры нанесенный на подложку формовочный раствор выдерживают при температуре 50°С в течение 12 часов. Затем полученную пленку вместе с подложкой обрабатывают раствором 1М NaOH в течение 2 часов с последующей промывкой дистиллированной водой до рН≥8 для перевода хитозана в пленочном материале в водонерастворимую основную форму. Нейтрализованный и промытый пленочный материал отделяют от подложки и сушат на противоусадочном контуре-подставке или при температуре 20°С в течение 72 часов, или при температуре 50°С в течение 24 часов. [Патент 2682598 Российская Федерация, МПК C08L 5/00, C08L 5/08, C08B 37/08, C08J 5/18. Пленочный материал пищевого назначения на основе хитозана и способ его получения / Седелкин В.М., Черкасов Д.М., Пачина О.В., Лебедева О.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (RU). - №2017121731; заявл. 20.06.2017; опубл. 19.03.2019 Бюл. № 8.]
Недостатками прототипа является недостаточно длительные сроки хранения пищевых продуктов, упакованных в пленочный материал, за счет большого влаго- и водопоглощения и низких антимикробных свойств пленочных материалов, ослабление антимикробных свойств пленок за счет увеличения первоначальных размеров наночастиц и их агрегации в более крупные агломераты. Размер первичных кластерных частиц нанокластерного серебра составляет 1,5-2 нм. Например, как указано в прототипе, в препарате Арговит диапазон распределения 1-4 нм, причем основную долю составляют частицы серебра с размерами 1-1,6 нм. Однако частицы такой степени дисперсности имеют тенденцию к агрегации с образованием более крупных агломератов. Это приводит к увеличению первоначальных размеров наночастиц и к ослаблению антимикробных свойств пленок. Механизм образования наночастиц серебра предложен авторами [Henglein A., Giersig M. Formation of colloidal silver nanoparticles: capping action of citrate. // Journal of Physical Chemistry B - 1999. - V. 103. - P. 9533-9539.]. Согласно этому механизму, в начальный момент времени после добавления восстановителя в систему, содержащую ионы Ag+, образуются агрегаты, состоящие из нескольких атомов и ионов серебра. Затем эти кластеры укрупняются до частиц, содержащих около 100-200 атомов Ag, после чего их рост происходит уже за счет преимущественно восстановления ионов серебра на поверхности кластеров. Кроме того, в системе в той или иной степени протекает и агрегация кластеров в более крупные частицы.
[Xiong Y., Washio I., Chen J., Sadilek M., Xia Y. Trimeric clusters of silver in aqueous AgNO3 solutions and their role as nuclei in forming triangular nanoplates of silver. // Angewandte Chemie International Edition - 2007. - V. 46. - P. 4917-4921.]
Техническим результатом изобретения является увеличение сроков хранения пищевых продуктов, упакованных в пленочный материал, за счет снижения влаго- и водопоглощения и усиления антимикробных свойств пленочных материалов.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана, заключающемся в растворении хитозана в 2-4% уксусной кислоте при соотношении компонентов хитозан : уксусная кислота 1:1-1:2 мас.%, введении в раствор хитозана антибактериальной и антигрибковой добавки в виде наносеребра в количестве 1-10 мг/г хитозана, интенсивном механическом перемешивании и нанесении полученной формовочной смеси на подложку в количестве 0,08-0,20 мл/см2 подложки для получения пленочного материала толщиной 50-150 мкм с последующим его выдерживанием на подложке при температуре 50°С в течение 12 ч до достижения пленочной структуры, обработке полученного пленочного материала нейтрализующим реагентом 1 М раствором NaOH в течение 2 ч с последующей промывкой дистиллированной водой до рН≥8 и сушкой при температуре 20°С в течение 72 ч или при температуре 50°С в течение 24 ч, согласно изобретению, в качестве антибактериальной и антигрибковой добавки используют золь наночастиц серебра концентрацией 1 мг/мл, полученный путем восстановления ионов серебра в водном растворе нитрата серебра, причем в качестве восстановителя используют глюкозу или аскорбиновую кислоту, при этом золь готовят смешением растворов нитрата серебра с глюкозой или аскорбиновой кислотой в соотношении объемов 1:1, в смесь дополнительно вводят полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГГХ) в соотношении хитозан : полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 100:1 - 200:1), интенсивно перемешивают 5 мин, добавляют натрия триполифосфат в качестве сшивающего агента и перемешивают в течение 15-30 мин при комнатной температуре до образования однородного геля. При приготовлении формовочного раствора используют хитозан пищевой с молекулярной массой 200 кДа и степенью деацетилирования 88%.
Для полученных образцов пленочных материалов определяют следующие характеристики: толщину (h), влагопоглощение (α), водопоглощение (W) и антимикробные свойства.
Для осуществления заявляемого изобретения используют следующие материалы и реагенты:
- Хитозан. ТУ 9289-067-00472124-03 «Хитозан пищевой»;
Хитозан пищевой (кислоторастворимый) получают в виде порошка из панциря ракообразных (изготовитель - ЗАО «Биопрогресс») с молекулярной массой 200 кДа и степенью деацетилирования 88%.
- Натрия гидроокись. ГОСТ 4328-77 Реактивы. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)
- Кислота уксусная для пищевой промышленности. ГОСТ Р 55982-2014. Технические условия.
- Натрия триполифосфат ГОСТ 13493-86. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3)
- Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГГХ), (C7H16N3Cl)n, где n = 4-50, молекулярный вес: 700-10000 а.е.м. CAS: 57029-18-2. ПГМГ- гидрохлорид - твердое кристаллическое прозрачное вещество, не имеет цвета и запаха, полностью растворим в воде, растворим в спирте, не теряет своих свойств при отрицательных температурах, не разлагается и сохраняет свои физико-химические и биоцидные свойства до температуры +120°С, pH 1% водного раствора 7-10.5. [http://polyguanidines.ru - сайт Института эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП)], [Пат. № 2489452 РФ, МПК C08G 73/00, A 61L 2/16 (2006.01). Способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида / Поповкин В.В., Глухов И.С., Антонов М.И.; патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Компания Вереск" (RU). - № 2012117497/05; заявл. 26.04.2012; опубл. 10.08.2013, Бюл. №22. - 6 с.];
ГОСТ 975-88 Глюкоза кристаллическая гидратная. Технические условия.
ГОСТ Р 55517-2013 Добавки пищевые. Антиокислители пищевых продуктов. Термины и определения.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Получение наночастиц серебра проводят путем восстановления водного раствора нитрата серебра (AgNO3). В качестве восстановителя используют глюкозу (С6Н12О6) или аскорбиновую кислоту (С6Н8О6). Все растворы готовят на дистиллированной воде. Золь готовят смешением растворов нитрата серебра с глюкозой или аскорбиновой кислотой в соотношении объемов 1:1.
К раствору глюкозы объемом 50 мл и концентрацией 17 мг/мл приливают такой же объем (50 мл) раствора нитрата серебра концентрацией 2 мг/мл, доводят 0,1 н раствором аммиака до pН 8,5, помещают на водяную баню и выдерживают при температуре 70°C в течение 1,5 ч и охлаждают при комнатной температуре. Получают золь наночастиц серебра концентрацией 1 мг/мл.
Глюкоза является одновременно восстановителем и стабилизатором. Продукт окисления глюкозы - глюконовая кислота - может адсорбироваться на поверхности наночастиц и контролировать их рост. В данных условиях образующиеся наночастицы серебра не склонны к агрегации.
К раствору аскорбиновой кислоты объемом 50 мл и концентрацией 1,7 мг/мл приливают такой же объем (50 мл) раствора нитрата серебра концентрацией 2 мг/мл, доводят 0,1 н раствором NaOH до pН 9 и перемешивают при комнатной температуре в течение 1,5 ч. Получают золь наночастиц серебра концентрацией 1 мг/мл.
Для корректного сравнения заявляемого изобретения с прототипом получение и испытание пленок было выполнено в одинаковых условиях.
Пример 1
Взвешивают навеску хитозана пищевого с молекулярной массой 200 кДа и степенью деацетилирования 88% массой 1 г, растворяют в 100 мл 2% уксусной кислоты (соотношение хитозан : уксусная кислота 1:2), вносят антимикробную добавку - золь наночастиц серебра, полученный с использованием глюкозы в качестве восстановителя, в количестве 10 мл (10 мг серебра на 1 г хитозана) и добавляют 0,01 г полигексаметиленгуанидина гидрохлорида (соотношение хитозан : ПГМГГХ 100:1), при этом добавка ПГМГГХ усиливает действие наносеребра, интенсивно перемешивают 5 мин, добавляют 4 мл раствора натрия триполифосфата (концентрацией 0,1 моль/л) в качестве сшивающего агента и перемешивают в течение 15 мин при комнатной температуре до образования однородного геля.
Пленку формируют на стеклянной подложке, для чего на нее наносят гель из расчета 0,08 мл/см2 и выдерживают в течение 12 часов при температуре 50°С до достижения пленочной структуры.
Затем образец пленочного материала погружают вместе с подложкой в кювету с нейтрализующим 1 М раствором NaOH на 2 часа, после этого образец промывают дистиллированной водой до достижения в промывных водах рН≥8 и сушат при температуре 20°С в течение 72 ч до воздушно-сухого состояния. После высыхания пленку отделяют от подложки и определяют ее характеристики.
Характеристика образца №1
Толщина образца пленочного материала составила h = 50±5 мкм; максимальная (равновесная) степень поглощения водяных паров за 24 ч (влагопоглощение) αmах = 51 %; максимальная (равновесная) степень водопоглощения за 24 ч Wmax= 115 %.
Образец пленочного материала не растворялся и оставался водостойким.
Пример 2
Взвешивают навеску хитозана массой 2 г, растворяют в 97 мл 2% уксусной кислоты (соотношение хитозан : уксусная кислота 1:1), вносят антимикробную добавку - золь наночастиц серебра, полученный с использованием аскорбиновой кислоты в качестве восстановителя, в количестве 8 мл (4 мг на 1 г хитозана) и добавляют 0,013 г полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (соотношение хитозан : ПГМГГХ 150:1), при этом добавка ПГМГГХ усиливает действие наносеребра, интенсивно перемешивают 5 мин и добавляют 8 мл раствора натрия триполифосфата (концентрацией 0,1 моль/л) в качестве сшивающего агента и перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре до образования однородного геля.
Пленку формируют на стеклянной подложке, для чего на нее наносят гель из расчета 0,1 мл/см2 и выдерживают в течение 12 часов при температуре 50°С до достижения пленочной структуры.
Затем образец пленочного материала погружают вместе с подложкой в кювету с нейтрализующим 1 М раствором NaOH на 2 часа, после этого образец промывают дистиллированной водой до достижения в промывных водах рН≥8 и сушат при температуре 50°С в течение 24 ч до воздушно-сухого состояния. После высыхания пленки ее отделяют от подложки и определяют ее характеристики.
Характеристика образца №2
Толщина образца пленочного материала составила h = 75±5 мкм; максимальная (равновесная) степень поглощения водяных паров за 24 ч (влагопоглощение) αmах = 46 %; максимальная (равновесная) степень водопоглощения за 24 ч Wmax= 112 %.
Образец пленочного материала не растворялся и оставался водостойким.
Пример 3
Взвешивают навеску хитозана массой 2 г, растворяют в 100 мл 3% уксусной кислоты (соотношение хитозан : уксусная кислота 1:1,5), вносят антимикробную добавку - золь наночастиц серебра, полученный с использованием глюкозы в качестве восстановителя, в количестве 6 мл (3 мг на 1 г хитозана) и добавляют 0,01 г полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (соотношение хитозан : ПГМГГХ 200:1), при этом добавка ПГМГГХ усиливает действие наносеребра, интенсивно перемешивают 5 мин и добавляют 8 мл раствора натрия триполифосфата (концентрацией 0,1 моль/л) в качестве сшивающего агента и перемешивают в течение 25 мин при комнатной температуре до образования однородного геля,
Пленку формируют на стеклянной подложке, для чего на нее наносят гель из расчета 0,15 мл/см2 и выдерживают в течение 12 часов при температуре 50°С до достижения пленочной структуры.
Затем образец пленочного материала погружают вместе с подложкой в кювету с нейтрализующим 1 М раствором NaOH на 2 часа, после этого образец промывают дистиллированной водой до достижения в промывных водах рН≥8 и сушат при температуре 20°С в течение 72 ч до воздушно-сухого состояния. После высыхания пленки ее отделяют от подложки и определяют ее характеристики.
Характеристика образца №3
Толщина образца пленочного материала составила h = 110±5 мкм; максимальная (равновесная) степень поглощения водяных паров за 24 ч (влагопоглощение) αmах = 43 %; максимальная (равновесная) степень водопоглощения за 24 ч Wmax= 111 %.
Образец пленочного материала не растворялся и оставался водостойким.
Пример 4
Взвешивают навеску хитозана массой 4 г, растворяют в 100 мл 4% уксусной кислоты (соотношение хитозан : уксусная кислота 1:1), вносят антимикробную добавку - золь наночастиц серебра, полученный с использованием аскорбиновой кислоты в качестве восстановителя, в количестве 4 мл (1 мг на 1 г хитозана) и добавляют 0,02 г полигексаметиленгуанидина гидрохлорида ПГМГГХ (соотношение хитозан : ПГМГГХ 200:1), при этом добавка ПГМГГХ усиливает действие наносеребра, интенсивно перемешивают 5 мин и добавляют 16 мл раствора натрия триполифосфата (концентрацией 0,1 моль/л) в качестве сшивающего агента и перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре до образования однородного геля. Пленку формируют на стеклянной подложке, для чего на нее наносят гель из расчета 0,2 мл/см2 и выдерживают в течение 12 часов при температуре 50°С до достижения пленочной структуры.
Затем образец пленочного материала погружают вместе с подложкой в кювету с нейтрализующим 1 М раствором NaOH на 2 часа, после этого образец промывают дистиллированной водой до достижения в промывных водах рН≥8 и сушат при температуре 50°С в течение 24 ч до воздушно-сухого состояния. После высыхания пленки ее отделяют от подложки и определяют ее характеристики.
Характеристика образца №4
Толщина образца пленочного материала составила h = 145±5 мкм; максимальная (равновесная) степень поглощения водяных паров за 24 ч (влагопоглощение) αmах = 44 %; максимальная (равновесная) степень водопоглощения за 24 ч Wmax= 110%.
Образец пленочного материала не растворялся и оставался водостойким.
Образцы полученных пленочных материалов были испытаны аналогично тому, как это было сделано в прототипе, при хранении твердого сыра марки «Российский», варено-копченой колбасы высшего сорта, производимой в натуральной кишечной оболочке, сладкого перца и клубники.
Примеры применения пленочного материала на основе хитозана для хранения пищевых продуктов.
Пример 1. Пленочный материал на основе хитозана, полученный в соответствии с примером 1 (образец №1) имел толщину h = 50±5 мкм, содержал 10 мг наносеребра на 1 г хитозана. Испытуемый образец сыра массой 100 г, упакованный в пленочный материал, и контрольный образец такой же массы сыра без упаковки хранились при комнатной температуре. На контрольном образце сыра появление плесени отмечалось на 7 день хранения. Испытуемый образец сыра, упакованный в пленочный материал, в течение 35 дней не проявлял признаков порчи.
Пример 2. Пленочный материал на основе хитозана, полученный в соответствии с примером 2 (образец №2), имел толщину h=75±5 мкм, содержал 4 мг серебра на 1 г хитозана. Испытуемый образец варено-копченой колбасы высшего сорта, производимой в натуральной кишечной оболочке, массой 100 г, упакованный в пленочный материал, и контрольный образец такой же массы колбасы без упаковки хранились в холодильнике при температуре 5°С. Испытуемый образец колбасы, упакованный в пленочный материал, сохранил запах и вкус свежего продукта в течение 20 суток хранения в холодильнике при гарантированном сроке годности 8 суток.
Пример 3. Пленочный материал на основе хитозана, полученный в соответствии с примером 3 (образец №3) имел толщину h = 110±5 мкм, содержал в своем составе 3 мг серебра на 1 г хитозана. Сладкий перец массой 100 г закладывали в пакет из заявляемого пленочного материала на основе хитозана, и в пакет из стандартной полиэтиленовой пленки, запаивали и хранили при температуре +8°С в течение 3,5 месяцев. Потери перца от микробиологической порчи составили: в пакете из пленочного материала на основе хитозана, - 0%, а в полиэтиленовом пакете - 85%.
Пленочный материал на основе хитозана, полученный в соответствии с примером 4 (образец №4) имел толщину h = 145±5 мкм, содержал в своем составе 1 мг серебра на 1 г хитозана. Одна порция клубники массой 100 г закладывалась в контейнер из пленочного материала на основе хитозана, вторая порция клубники такой же массы закладывалась в стандартный контейнер из поливинилхлорида. Оба контейнера с клубникой хранили при температуре 8°С в течение 17 дней. Через 17 дней хранения все ягоды клубники в контрольном образце были поражены гнилью, то есть потери от порчи составили 100%. В контейнере, изготовленном из пленочного материала на основе хитозана, через 17 дней хранения испорченных ягод не обнаружено, то есть потери от порчи отсутствовали. Клубника сохранила цвет, запах и вкус свежих ягод.
Результаты испытаний полученных пленочных упаковочных материалов на основе хитозана по прототипу и по заявляемому изобретению представлены в таблице.
Таблица
ПРИМЕРЫ Характеристики упаковочных материалов
Толщина образца пленочного материала, мкм Влагопоглощение за 24 ч,
αmaх, %
Водопоглощене
за 24 ч,
Wmax, %
Срок хранения пищевых продуктов, дни
1 50±5 51 115 35 дней
2 75±5 46 112 20 дней
3 110±5 43 111 3,5 месяца
4 145±5 44 110 17 дней
ПРОТОТИП
1 50±5 52 124 32 дня
2 75±5 48 119 17 дней
3 110±5 45 115 3 месяца
4 145±5 46 117 14 дней
Таким образом, из приведенных в таблице и в примерах данных следует, что предлагаемый способ позволяет увеличить сроки хранения пищевых продуктов, упакованных в пленочный материал, на 3÷15 дней, за счет снижения влаго- и водопоглощения и усиления антимикробных свойств пленочных материалов.

Claims (2)

1. Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана, заключающийся в растворении хитозана в 2-4% уксусной кислоте при соотношении компонентов хитозан : уксусная кислота 1:1-1:2 мас.%, введении в раствор хитозана антибактериальной и антигрибковой добавки в виде наносеребра в количестве 1-10 мг/г хитозана, добавлении в смесь полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в массовом соотношении хитозан : полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 100:1 - 200:1, интенсивном перемешивании в течение 5 мин, добавлении натрия триполифосфата в качестве сшивающего агента и перемешивании в течение 15-30 мин при комнатной температуре до образования однородного геля, нанесении полученной формовочной смеси на подложку в количестве 0,08-0,20 мл/см2 для получения пленочного материала толщиной 50-150 мкм с последующим его выдерживанием на подложке при температуре 50°С в течение 12 ч до достижения пленочной структуры, обработке полученного пленочного материала нейтрализующим реагентом: 1 М раствором NaOH в течение 2 ч с последующей промывкой дистиллированной водой до рН≥8 и сушкой при температуре 20°С в течение 72 ч или при температуре 50°С в течение 24 ч, причем в качестве антибактериальной и антигрибковой добавки используют золь наночастиц серебра концентрацией 1 мг/мл, полученный путем восстановления ионов серебра в водном растворе нитрата серебра, причем в качестве восстановителя используют глюкозу или аскорбиновую кислоту, при этом золь готовят смешением растворов нитрата серебра с глюкозой или аскорбиновой кислотой в соотношении объемов 1:1.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при приготовлении формовочного раствора используют хитозан пищевой с молекулярной массой 200 кДа и степенью деацетилирования 88%.
RU2020134570A 2020-10-21 2020-10-21 Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана RU2754738C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134570A RU2754738C1 (ru) 2020-10-21 2020-10-21 Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134570A RU2754738C1 (ru) 2020-10-21 2020-10-21 Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754738C1 true RU2754738C1 (ru) 2021-09-06

Family

ID=77669973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134570A RU2754738C1 (ru) 2020-10-21 2020-10-21 Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754738C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114375990A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 郑州轻工业大学 一种负载碳量子点的复合保鲜剂、制备方法及在鲜切果蔬保鲜中的应用
CN115119853A (zh) * 2022-07-29 2022-09-30 太原理工大学 壳聚糖-vc/纳米银复合抗菌材料及其制备方法
RU2816577C1 (ru) * 2023-09-21 2024-04-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала и биоразлагаемый полимерный материал на ее основе

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103042227A (zh) * 2012-12-18 2013-04-17 广东省微生物研究所 一种纳米银溶胶抗菌剂及其制备方法
RU2524929C1 (ru) * 2012-12-28 2014-08-10 Региональная общественная организация-Институт эколого-технологический проблем (РОО ИЭТП) Биоцидная композиция для покрытия полимерных изделий
RU2682598C2 (ru) * 2017-06-20 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Пленочный материал пищевого назначения на основе хитозана и способ его получения

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103042227A (zh) * 2012-12-18 2013-04-17 广东省微生物研究所 一种纳米银溶胶抗菌剂及其制备方法
RU2524929C1 (ru) * 2012-12-28 2014-08-10 Региональная общественная организация-Институт эколого-технологический проблем (РОО ИЭТП) Биоцидная композиция для покрытия полимерных изделий
RU2682598C2 (ru) * 2017-06-20 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Пленочный материал пищевого назначения на основе хитозана и способ его получения

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kaur J. Materials Today: Proceedings 28 (2020), 1904-1909, 11.06.2020. Mohamed N. Materials Today Communications, 25 (2020), 101372, 29.06.2020. *
Шиповская А.Б. и др. Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана, Материалы Девятой Международной конференции, изд-во ВНИРО, 2008, стр.118-120. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114375990A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 郑州轻工业大学 一种负载碳量子点的复合保鲜剂、制备方法及在鲜切果蔬保鲜中的应用
CN115119853A (zh) * 2022-07-29 2022-09-30 太原理工大学 壳聚糖-vc/纳米银复合抗菌材料及其制备方法
RU2816577C1 (ru) * 2023-09-21 2024-04-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала и биоразлагаемый полимерный материал на ее основе

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12115221B2 (en) Pickering emulsion stabilized by cellulose nanocrystals from ginkgo seed shells and preparation method thereof
Cazón et al. Polysaccharide-based films and coatings for food packaging: A review
Zhang et al. Role of silica (SiO2) nano/micro-particles in the functionality of degradable packaging films/coatings and their application in food preservation
RU2754738C1 (ru) Способ получения пленочного материала пищевого назначения на основе хитозана
Joshy et al. Application of novel zinc oxide reinforced xanthan gum hybrid system for edible coatings
RU2682598C2 (ru) Пленочный материал пищевого назначения на основе хитозана и способ его получения
Benhabiles et al. Effect of shrimp chitosan coatings as affected by chitosan extraction processes on postharvest quality of strawberry
Theagarajan et al. Alginates for food packaging applications
CN110204756B (zh) 一种壳聚糖载银高强抗菌材料及其制备方法
Chen et al. Encapsulation of tea polyphenols into high amylose corn starch composite nanofibrous film for active antimicrobial packaging
CN110558376B (zh) 一种壳聚糖-Zn复合物纳米粒子保鲜膜的制备方法和用途
Ortiz-Duarte et al. Evaluation of biopolymer films containing silver–chitosan nanocomposites
Wang et al. Preservation effect of meat product by natural antioxidant tea polyphenol
Mahuwala et al. Synthesis and characterisation of starch/agar nanocomposite films for food packaging application
Zhang et al. A novel multifunctional composite film of oxidized dextran crosslinked chitosan and ε-polylysine incorporating protocatechuic acid and its application in meat packaging
Chen et al. Characterization of chitosan/eugenol-loaded IRMOF-3 nanoparticles composite films with sustained antibacterial activity and their application in postharvest preservation of strawberries
Dutta et al. Modified chitosan films/coatings for active food packaging
Zhang et al. Fabrication and characterization of carrageenan-based multifunctional films integrated with gallic acid@ ZIF-8 for beef preservation
Zhang et al. Recoverable and degradable carboxymethyl chitosan polyelectrolyte hydrogel film for ultra stable encapsulation of curcumin
Amaregouda et al. Carboxymethyl cellulose/starch-based films incorporating chitosan nanoparticles for multifunctional food packaging
Jampílek et al. Benefits of chitosan-based and cellulose-based nanocomposites in food protection and food packaging
RU2352126C2 (ru) Защитное пленкообразующее покрытие для мяса и мясопродуктов (варианты)
JP4813054B2 (ja) 中性のキトサンヒドロゲルおよびその製造方法
CN107383435A (zh) 一种纤维素/壳聚糖基纳米保鲜载药海绵的制备方法
KR20010088698A (ko) 식품의 제조 시 아질산염 및 질산염을 대체하기 위한키토산의 이용방법