一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分：菠蘿葉纖維125?130、復(fù)合纖維素酶6?6.5、納米氧化鎂粒子2.8?3、檸檬酸4.4?4.5、新文萊膠19?20、普魯蘭多糖26?28、納米石墨烯4?5、乙二醇4?5、香菇多糖9?10、椰葉纖維素19?20、二甲基硅油5?6、沒食子酸丙酯4?5、適量的水、適量的去離子水。本發(fā)明采用新文萊膠共混改性的普魯蘭多糖結(jié)合納米化菠蘿葉纖維素溶液以及其他成分經(jīng)超聲波輔助乳化剪切制備乳化均相膜溶液制備菠蘿纖維素膜，具有高的抗逆性，良好的耐鹽性、良好的酸堿穩(wěn)定性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及可生物降解性。
【專利說明】 一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其
制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及菠蘿葉纖維包裝膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以纖維素為原材料，制備性能各異的高分子膜材料在醫(yī)學(xué)、生物和食品醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點。我國每年產(chǎn)大量的菠蘿，菠蘿葉纖維具有抑菌、消臭等保健功效，利用菠蘿葉纖維制備高分子膜材料具有巨大的發(fā)展前景。菠蘿葉纖維結(jié)晶曲的纖維大分子排列整齊、有規(guī)律，且纖維分子的多羥基結(jié)構(gòu)和強(qiáng)氫鍵作用使其潔凈度和取向度較高，化學(xué)反應(yīng)活性低，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。魏曉奕、楊琴等《南方農(nóng)業(yè)學(xué)報》，2016，47(1):101-106《菠蘿葉纖維素膜制備工藝優(yōu)化》利用乳化剪切方式使菠蘿葉纖維素溶解在離子液體中提高菠蘿葉纖維的化學(xué)反應(yīng)活性，實現(xiàn)纖維素膜的制備，具體做法是:先將菠蘿葉纖維素烘干后用萬能粉碎機(jī)粉碎成棉花狀，分別堿處理和酸處理實現(xiàn)其純化處理，然后在與離子液體一起置于乳化機(jī)中，進(jìn)行剪切處理，獲取制備膜用的纖維素離子液體均勻相溶液，之后將均勻相溶液鋪在涂有聚四氟乙烯的載體上，經(jīng)鑄膜液(甘油、乙醇)等浸泡干燥成膜;該處理工藝提高了菠蘿葉纖維素的化學(xué)反應(yīng)活度，提高了膜溶液的均相，但操作起來使用了大量的酸處理劑以及堿處理劑，一定程度上增加了污染，增加了菠蘿葉纖維素膜制備成本，同時制備的纖維素膜功能單一。納米纖維素具有高結(jié)晶度、高強(qiáng)度、高比表面積、環(huán)境友好和成本低等優(yōu)異性能，其分子結(jié)構(gòu)中存在著大量的-0H，在與其他天然大分子共混時易形成分子間及分子內(nèi)氫鍵，用于制作膜材料時，可使得共混材料的形成的膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。微納米氣泡是指直徑介于微米氣泡(在水體中直徑為10_50um的氣泡)和納米氣泡(在水體中直徑為小于200nm的氣泡)之間的氣泡，具有大的比表面積、能夠在水體中停留時間長，并且微納米氣泡在收縮時，能夠產(chǎn)生大量的羥基自由基，這些大量的羥基自由基能夠一定程度上吸引菠蘿葉纖維素中的氫鍵，起到等同酸化堿化破壞氫鍵相同的效果，對促進(jìn)菠蘿葉纖維的納米化提高其化學(xué)反應(yīng)活度具有一定的促進(jìn)作用。普魯蘭多糖是無色無味無臭的高分子物質(zhì)，具有可食性和生物可降解性，有良好的成膜性，制成的薄膜具有良好的阻氣性和阻水性，但是普魯蘭多糖分子鏈上含有大量的親水性基團(tuán)，可以與其它纖維材料結(jié)合制備出的纖維膜，但是這些纖維膜遇水即溶，限制其在一些包裝膜上的應(yīng)用；
基于改性普魯蘭多糖和高化學(xué)反應(yīng)活性的菠蘿葉纖維結(jié)合的纖維膜對提高菠蘿葉的綜合利用以及豐富包裝膜種類具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的: 一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125-130、復(fù)合纖維素酶6-6.5、納米氧化鎂粒子2.8-3、檸檬酸4.4-4.5、新文萊膠19-20、普魯蘭多糖26-28、納米石墨烯4-5、乙二醇4-5、香菇多糖9-10、椰葉纖維素19-20、二甲基硅油5-6、沒食子酸丙酯4-5、適量的水、適量的去離子水。
[0005]—種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用；
(2)、將新文萊膠、乙二醇以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100 °C加熱攪拌40min，然后加入納米石墨烯攪拌1min得納米石墨烯改性新文萊膠，之后在加入普魯蘭多糖，在60°(:加熱攪拌20min，冷卻，研磨干燥得新文萊膠共混改性普魯蘭多糖備用；
(3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、新文萊膠共混改性普魯蘭多糖、香菇多糖、椰葉纖維素、二甲基硅油、沒食子酸丙酯以及總重量3-4倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理3min，得乳化均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率15000r/min;
(4)、將乳化均相膜溶液采用刮膜形式鋪在玻璃基板上，膜厚度為1mm，然后在50-55°C下，濕度為55-60 %的恒溫箱中干燥3-4h，即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:
本發(fā)明采用新文萊膠共混改性的普魯蘭多糖結(jié)合納米化菠蘿葉纖維素溶液以及其他成分經(jīng)超聲波輔助乳化剪切制備乳化均相膜溶液制備菠蘿纖維素膜，具有高的抗逆性，實現(xiàn)了菠蘿纖維素以及普魯蘭多糖在包裝膜材料領(lǐng)域的應(yīng)用，制備的纖維素膜因采用納米化菠蘿纖維素溶液，具有良好的透氣性以及空間結(jié)構(gòu)性，采用的新文萊膠具有優(yōu)異的剪切稀釋效應(yīng)、優(yōu)異的增粘效果、良好的耐鹽性、良好的酸堿穩(wěn)定性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及可生物降解性，可以增加膜的抗逆性，通過加入納米石墨烯在加熱條件下對其進(jìn)行表面改性，然后將其用于普魯蘭多糖的共混改性，實現(xiàn)了普魯蘭多糖親水性降低的改性，提高了成膜性，改性后的普魯蘭多糖與納米菠蘿葉纖維和椰葉纖維素結(jié)合制備成均相液，進(jìn)一步制備成包裝膜;針對菠蘿葉纖維化學(xué)反應(yīng)活度低的問題，依次采用了酶純化、高活性的納米氧化鎂粒子輔助高壓均質(zhì)、強(qiáng)超聲處理以及間歇式蒸汽爆破法爆破處理，實現(xiàn)了菠蘿葉纖維的純化以及納米化，為制備高性能的菠蘿葉纖維膜奠定了基礎(chǔ);針對膜溶液的均相問題，采用強(qiáng)超聲處理配合乳化剪切的方式，強(qiáng)超聲處理提高了膜溶液中微納米氣泡的含量，有助于促進(jìn)各材料的溶解，提高膜材料溶液的均相。
【具體實施方式】
[0007]—種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125、復(fù)合纖維素酶6、納米氧化鎂粒子2.8、檸檬酸4.4、新文萊膠19、普魯蘭多糖26、納米石墨烯4、乙二醇4、香菇多糖9、椰葉纖維素19、二甲基硅油5、沒食子酸丙酯4、適量的水、適量的去離子水。
[0008]一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，包括以下步驟:
(1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用；
(2)、將新文萊膠、乙二醇以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100 °C加熱攪拌40min，然后加入納米石墨烯攪拌1min得納米石墨烯改性新文萊膠，之后在加入普魯蘭多糖，在60°(:加熱攪拌20min，冷卻，研磨干燥得新文萊膠共混改性普魯蘭多糖備用；
(3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、新文萊膠共混改性普魯蘭多糖、香菇多糖、椰葉纖維素、二甲基硅油、沒食子酸丙酯以及總重量3倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理3min，得乳化均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率15000r/min;
(4)、將乳化均相膜溶液采用刮膜形式鋪在玻璃基板上，膜厚度為1mm，然后在50°C下，濕度為55 %的恒溫箱中干燥3h，即得。
[0009]經(jīng)測試，該包裝膜沖擊率為19.20kJ/m2，抗伸強(qiáng)度為28.5MPa，斷裂伸長率43.2%，膜的氧氣透過率達(dá)到為3.48 X 10-5cm3/(m2.d.Pa)，土埋150d后，其生物降解率達(dá)96.6%，顯示出優(yōu)良的生物降解性。
【主權(quán)項】
1.一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜，其特征在于，包括以下重量份組分:菠蘿葉纖維125-130、復(fù)合纖維素酶6-6.5、納米氧化鎂粒子2.8_3、檸檬酸4.4-4.5、新文萊膠19-20、普魯蘭多糖26-28、納米石墨烯4-5、乙二醇4-5、香菇多糖9-10、椰葉纖維素19-20、二甲基硅油5-6、沒食子酸丙酯4-5、適量的水、適量的去離子水。2.一種新文萊膠共混改性普魯蘭多糖接枝菠蘿纖維包裝膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將菠蘿葉纖維烘干后用萬能粉碎機(jī)中粉碎處理30min成棉花狀，之后和檸檬酸以及總重量4倍的水混合攪拌均勻得漿料備用，將漿料加熱至60°C，并持續(xù)加入復(fù)合纖維素酶混合攪拌酶解40min，100°C滅酶5min后，真空抽濾并水洗，得純化菠蘿葉纖維，將純化菠蘿葉纖維中加入納米氧化鎂粒子以及總重量10倍的去離子水，再經(jīng)700bar的高壓均質(zhì)機(jī)械處理30min，1400W功率下強(qiáng)力超聲處理50min，得均勻混合液，在采用間歇式蒸汽爆破法爆破處理該均勻混合液5次，每次lOmin，得納米化菠蘿葉纖維素溶液備用； (2)、將新文萊膠、乙二醇以及總重量0.5倍的去離子水混合，在100°C加熱攪拌40min，然后加入納米石墨烯攪拌1min得納米石墨烯改性新文萊膠，之后在加入普魯蘭多糖，在60°(:加熱攪拌20min，冷卻，研磨干燥得新文萊膠共混改性普魯蘭多糖備用； (3)、將納米化菠蘿葉纖維素溶液、新文萊膠共混改性普魯蘭多糖、香菇多糖、椰葉纖維素、二甲基硅油、沒食子酸丙酯以及總重量3-4倍的去離子水混合后攪拌均勻，然后放入帶有強(qiáng)超聲波的乳化機(jī)中進(jìn)行超聲波輔助乳化剪切處理40min，然后進(jìn)行350W的微波處理3min，得乳化均相膜溶液備用，其中超聲波功率1000W，乳化剪切速率15000r/min; (4)、將乳化均相膜溶液采用刮膜形式鋪在玻璃基板上，膜厚度為1mm，然后在50-55°C下，濕度為55-60 %的恒溫箱中干燥3-4h，即得。
【文檔編號】C08K3/22GK106046424SQ201610518833
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】陳可夏, 陳可亮, 潮建平
【申請人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司