【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于食品、材料及化工領(lǐng)域，涉及一種載金屬淀粉氣凝膠，具體涉及一種具有高效乙烯吸附能力的附載金屬納米顆粒的淀粉氣凝膠及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、我國水果資源豐富，但在采收與儲運(yùn)過程中的損失率高達(dá)20～30％，遠(yuǎn)超歐美等發(fā)達(dá)國家(5～6％)，嚴(yán)重制約了水果產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和農(nóng)民增收。乙烯是一種促進(jìn)水果成熟的植物激素，在果實(shí)發(fā)育過程中慢慢積累，增加到一定濃度會加速果實(shí)的成熟和腐敗。調(diào)控乙烯濃度是提升果品貯存時間和品質(zhì)的有效手段。
2、目前乙烯去除劑及吸附載體有高錳酸鉀、臭氧及活性炭、沸石和環(huán)糊精等。高錳酸鉀類氧化劑將乙烯氧化成水和二氧化碳來實(shí)現(xiàn)乙烯去除，將高錳酸鉀附載在纖維膜上吸附氧化牛油果產(chǎn)生的乙烯，延長保鮮時間4天(journal?of?agricultural?and?foodchemistry,2018,66,5635-5643)。但此類氧化劑存在氧化腐蝕、食品污染、乙烯清除不徹底導(dǎo)致水果保鮮效果不佳等缺陷。依賴范德華力和疏水相互作用實(shí)現(xiàn)乙烯吸附的環(huán)糊精和v型結(jié)晶淀粉等材料，其乙烯吸附需要借助高壓條件實(shí)現(xiàn)，對水果自身產(chǎn)生的極低濃度乙烯捕獲仍存在巨大挑戰(zhàn)(aggregate,2024,e565)。活性炭和沸石因其較大的比表面積也被用于乙烯吸附，但吸附量較低，分別為3.5～4.1ml/g和29.1～439μl/g，且乙烯吸附不穩(wěn)定易釋放(environmental?research,2024,248,118247；comprehensive?reviews?in?foodscience?and?food?s
3、淀粉基氣凝膠作為新型可持續(xù)氣凝膠，不僅具有密度低、比表面積高等特點(diǎn)，而且摻雜其他材料形成的復(fù)合材料又具有新特性，被廣泛應(yīng)用于食品包裝和污水處理等領(lǐng)域。但目前國內(nèi)未見使用載金屬淀粉氣凝膠進(jìn)行水果保鮮過程中乙烯脫除的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種應(yīng)用方便，成本低廉，環(huán)境友好的載金屬淀粉氣凝膠制備方法，以實(shí)現(xiàn)高效的乙烯吸附和水果保鮮功能。
2、本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種載金屬淀粉氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：
4、(1)將淀粉和水配制成淀粉乳，將淀粉乳進(jìn)行加熱，獲得糊化淀粉液；
5、(2)將月桂酸鈉加入到上述糊化淀粉液中進(jìn)行加熱反應(yīng)，結(jié)束后得到淀粉-月桂酸鈉復(fù)合物溶液；
6、(3)將金屬硝酸鹽溶液加入到上述復(fù)合物溶液中，攪拌均勻后，添加還原劑對金屬離子進(jìn)行還原，獲得載金屬淀粉水凝膠；
7、(4)將上述水凝膠預(yù)凍后冷凍干燥，獲得載金屬淀粉氣凝膠。
8、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述還原劑為硼氫化鈉和/或葡萄糖，還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：2～2：1。
9、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為硝酸銅和/或硝酸銀，用量為淀粉干基質(zhì)量的1～5％。
10、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的8～20％。
11、優(yōu)選地，所述月桂酸鈉以溶液添加，月桂酸鈉溶液需在80～90℃下預(yù)熱5～10min。
12、優(yōu)選地，所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度80～120℃并持續(xù)攪拌0.5～2h。
13、優(yōu)選地，所述還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：1；所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的10～15％；所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度95±5℃并持續(xù)攪拌1.2±0.2h。
14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述的淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉和小麥淀粉中的一種；所述淀粉配制成的淀粉乳濃度為5～10％w/w。
15、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述淀粉乳在100～120℃下加熱1～2h并保持?jǐn)嚢瑁徊襟E(3)所述攪拌的條件為速度500～2000rpm，時間為5～20min；還原后還經(jīng)高速剪切，剪切速度8000～10000rpm，時間為2～5min。
16、優(yōu)選地，步驟3)中還原劑是在保持?jǐn)嚢钘l件下滴加的，滴加速度為20～40ml/h；步驟4)中，所述預(yù)凍條件為：液氮中浸泡10～20min；所述冷凍干燥條件為：溫度為-60～-30℃；真空度為30～10pa；干燥時間為24～72h。
17、上述方法制備得到的載金屬淀粉氣凝膠在水果保鮮(如包裝材料等)以及乙烯、氧氣和二氧化碳?xì)怏w吸附中的應(yīng)用。
18、本專利技術(shù)所提供的載金屬淀粉氣凝膠，采用在淀粉凝膠基質(zhì)上原位合成金屬納米顆粒制備載金屬淀粉氣凝膠，通過金屬離子在淀粉基質(zhì)上沉積并原位還原，使用冷凍干燥制備得到，利用金屬與乙烯之間特殊的π絡(luò)合作用實(shí)現(xiàn)對乙烯的穩(wěn)定捕獲，以及淀粉氣凝膠毛細(xì)吸附效應(yīng)賦予其乙烯吸附特性和水果保鮮能力。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
20、(1)本專利技術(shù)制備的載金屬淀粉氣凝膠具有良好的乙烯吸附量和吸附穩(wěn)定性，如載銀淀粉氣凝膠和載銅淀粉氣凝膠在常溫常壓條件下的乙烯吸附量為25.31～30.49ml/g和26.93～32.51ml/g；放置80h后，其釋放率僅分別為14～16％和15～21％。該載金屬淀粉氣凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的水果保鮮效果，可延長香蕉貨架期7天以上。
21、(2)本專利技術(shù)通過原位還原制備載金屬淀粉氣凝膠，獲得高比面積、低密度、乙烯吸附能力強(qiáng)的氣凝膠可應(yīng)用與水果保鮮過程中乙烯控制，相比于沸石、活性炭等吸附基質(zhì)，乙烯吸附能力更加突出，同時乙烯半釋放時間大大提高，達(dá)到500h以上，最高可達(dá)1580.86h，且吸附過程在常溫常壓條件下即可進(jìn)行；此外，塊體材料比粉末產(chǎn)品在應(yīng)用過程中更有優(yōu)勢。
22、(3)本專利技術(shù)通過金屬-氣體相互作用實(shí)現(xiàn)對乙烯氣體的可逆吸附，相比于高錳酸鉀類乙烯氧化脫除劑，在吸附過程中不產(chǎn)生水、二氧化碳等副產(chǎn)物，不影響水果呼吸環(huán)境，且可通過簡便的加熱實(shí)現(xiàn)乙烯脫附和重復(fù)利用。
23、(4)本專利技術(shù)通過氣體吸附的方式實(shí)現(xiàn)水果保鮮，相比于使用1-甲基環(huán)丙烯類乙烯抑制劑，本專利技術(shù)的載金屬氣凝膠不存在水果成熟程度不均勻、不可逆等問題，大大降低了水果保鮮成本。
24、(5)本專利技術(shù)利用廉價淀粉材料可減少經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、綠色、可持續(xù)等乙烯吸附功能。制備工藝簡單且條件溫和，既適合實(shí)驗(yàn)室操作，又可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，大大拓展了淀粉基吸附材料的應(yīng)用范圍，對該載金屬淀粉氣凝膠的推廣和使用具有良好的社會經(jīng)濟(jì)價值。
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1.一種載金屬淀粉氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述還原劑為硼氫化鈉和/或葡萄糖，還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：2～2：1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為硝酸銅和/或硝酸銀，用量為淀粉干基質(zhì)量的1～5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的8～20％；所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度80～120℃并持續(xù)攪拌0.5～2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：1；所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的10～15％；所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度95±5℃并持續(xù)攪拌1.2±0.2h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉和小麥淀粉中的一種；所述淀粉配制成的淀粉乳濃度為5～10％w/w。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的方法，其特征
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的方法，其特征在于，步驟3)中還原劑是在保持?jǐn)嚢钘l件下滴加的，滴加速度為20～40mL/h；步驟4)中，所述預(yù)凍條件為：液氮中浸泡10～20min；所述冷凍干燥條件為：溫度為-60～-30℃；真空度為30～10Pa；干燥時間為24～72h。
9.權(quán)利要求1-8中任一項所述方法制備得到的載金屬淀粉氣凝膠。
10.權(quán)利要求9所述的載金屬淀粉氣凝膠在水果保鮮以及乙烯、氧氣和二氧化碳?xì)怏w吸附中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種載金屬淀粉氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述還原劑為硼氫化鈉和/或葡萄糖，還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：2～2：1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為硝酸銅和/或硝酸銀，用量為淀粉干基質(zhì)量的1～5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的8～20％；所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度80～120℃并持續(xù)攪拌0.5～2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑與金屬硝酸鹽的摩爾比為1：1；所述月桂酸鈉的質(zhì)量為淀粉干基的10～15％；所述加熱反應(yīng)的條件為加熱溫度95±5℃并持續(xù)攪拌1.2±0.2h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的淀粉為馬鈴薯...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃強(qiáng)，蔣義，張斌，扶雄，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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