【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于果蔬保鮮，涉及一種用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜及其制備方法。
技術介紹
1、果蔬保鮮薄膜是食品包裝領域的重要組成部分，其主要功能是延長果蔬的保質期，減少在儲存和運輸過程中的損耗，同時保持果蔬的品質和營養價值。傳統的果蔬保鮮膜多采用聚乙烯（pe）、聚氯乙烯（pvc）和聚丙烯（pp）等材料制成，這些材料雖然具有一定的保鮮效果，但存在不可降解、環境污染等問題。隨著消費者對食品安全和環保意識的提高，開發新型環保、高效的果蔬保鮮薄膜成為當前研究的熱點。
2、目前，市場上的果蔬保鮮膜種類繁多，但普遍存在透氣性和保鮮性能不足的問題。例如，一些保鮮膜雖然能夠防止外界水分的侵入，但透氣性較差，導致果蔬在儲存過程中產生的二氧化碳無法及時排出，加速了果蔬的衰老和腐爛。另外，一些保鮮膜雖然添加了抗菌劑，但抗菌效果有限，且可能對果蔬本身產生不良影響。因此，開發一種既具有優異阻隔性能，又具有良好透氣性和抗菌效果的果蔬保鮮薄膜顯得尤為重要。
3、納米纖維素作為一種新型的生物基功能材料，具有輕量高強度、高比表面積、極低的熱膨脹系數、優異的耐候性、良好的生物相容性和可降解性等特點，在食品包裝領域展現出巨大的應用潛力。納米纖維素表面裸露出大量羥基，使其具有巨大的化學改性潛力，可以通過化學改性、物理處理等方法，制備出具有特定功能的納米纖維素基復合材料。
4、近年來，納米纖維素在果蔬保鮮薄膜中的應用逐漸受到關注。研究表明，將納米纖維素添加到保鮮膜中，可以顯著提高保鮮膜的阻隔性能和機械性能，同時賦予保鮮膜
5、然而，目前納米纖維素在果蔬保鮮薄膜中的應用仍處于起步階段，存在阻隔性能差、抑菌效果不明顯、性能不穩定等問題。因此，開發一種高阻隔高效抑菌的納米纖維素基復合薄膜制備方法，對于推動納米纖維素在果蔬保鮮領域的應用具有重要意義。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜及其制備方法，本專利技術制備得到的復合薄膜具有優異的阻隔性能、抑菌性能和力學性能，將其用于果蔬包裝能夠顯著延長果蔬的保鮮期，減少食品浪費和損失。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供了一種用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜的制備方法，所述制備方法包括：
4、（ⅰ）采用1,3-丙烷磺酸內酯對納米纖維素粉末進行磺酸化改性處理，得到磺酸化納米纖維素；隨后采用十八烷基三甲基氯化銨對所述磺酸化納米纖維素進行季銨化改性處理，得到季銨磺酸化納米纖維素；
5、（ⅱ）將殼聚糖粉末與氫氧化鈉進行一次球磨得到混合料，向所述混合料中加入氯乙酸鈉和碘化鈉進行二次球磨，得到羧甲基殼聚糖；隨后，采用二甲基二烯丙基氯化銨對所述羧甲基殼聚糖進行季銨化改性處理，得到季銨化羧甲基殼聚糖；
6、（ⅲ）將步驟（ⅱ）得到的所述季銨化羧甲基殼聚糖分散于去離子水中，得到殼聚糖溶液，在攪拌和水浴加熱條件下，將銀氨溶液滴入所述殼聚糖溶液中，待所述銀氨溶液全部滴入后繼續混合攪拌并加熱以發生反應，隨后經透析和冷凍干燥后得到載銀殼聚糖；
7、（ⅳ）將步驟（ⅲ）得到的所述載銀殼聚糖分散于去離子水中，得到載銀殼聚糖溶液，向所述載銀殼聚糖溶液中加入蒙脫土，混合攪拌并加熱，隨后經抽濾、洗滌和干燥后得到插層蒙脫土；
8、（ⅴ）將聚乳酸、步驟（ⅰ）得到的所述季銨磺酸化納米纖維素、步驟（ⅳ）得到的所述插層蒙脫土、增塑劑、潤滑劑和抗氧劑混合均勻后得到混合物料，對所述混合物料依次進行熔融擠出、冷卻、切粒和吹膜，得到所述抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜。
9、本專利技術制備的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜具有優異的阻隔性能、抗菌性能和力學性能，在果蔬保鮮領域具有巨大的應用潛力。首先，本專利技術通過磺酸化和季銨化改性處理納米纖維素，提高了其在聚合物基體中的分散性和相容性，進而增強了復合薄膜的力學性能和阻隔性能。其次，載銀殼聚糖能夠破壞細菌的細胞結構，干擾其代謝過程，從而有效抑制了大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見食品腐敗菌的生長，同時，銀離子具有廣譜抗菌性，且不易產生耐藥性，賦予了復合薄膜優異的抑菌性能，有效延長了果蔬的保鮮期。此外，季銨磺酸化納米纖維素和季銨化羧甲基殼聚糖在復合薄膜中形成了更為緊密的網絡結構，提高了復合薄膜的拉伸強度、撕裂強度和韌性等力學性能，這使得復合薄膜在包裝、運輸等過程中能夠更好地保護果蔬，減少因外力作用而導致的破損和變形。再次，通過載銀殼聚糖對蒙脫土進行插層改性，提高了蒙脫土在聚合物基體中的分散性，插層蒙脫土的加入進一步提升了復合薄膜的阻隔性能，形成了更為致密、有效的阻隔屏障，減少了氧氣、水分等透過復合薄膜。本專利技術制備得到的復合薄膜具有優異的阻隔性能、抑菌性能和力學性能，將其用于果蔬包裝能夠顯著延長果蔬的保鮮期，減少食品浪費和損失。
10、納米纖維素是最豐富的天然聚合物之一，具有來源廣、可再生、可生物降解、生物相容性好和綠色環保等優點，此外它還具有優異的機械性能、高比表面積、低密度和良好的熱穩定性等特性，是一種優異的納米增強填料。通過在聚合物基體中加入納米纖維素可以顯著提高復合薄膜的拉伸強度、彈性模量、熱穩定性和阻隔性能。然而，納米纖維素表面存在大量的羥基官能團，阻礙了其在聚合物基體中的相容性和分散性，限制了復合薄膜性能的進一步增強。因此，需要對納米纖維素進行疏水改性，降低其親水性，從而提高納米纖維素在聚合物基體中的相容性和分散性。此外，為了賦予復合薄膜優異的抑菌性能，需要考慮抗菌劑在復合材料體系中的相容性，避免抗菌劑的加入對復合薄膜性能造成負面影響。
11、為了解決親水性的納米纖維素在疏水性的聚合物基體中的分散性以及納米纖維素缺乏抑菌活性的問題，本專利技術采用磺酸化和季銨鹽吸附聯合改性對納米纖維素進行處理，使得納米纖維素的表面性質得到優化，不僅降低了納米纖維素的親水性，改善了其與聚合物基體的相容性和分散性，還引入了更多的極性官能團，有利于形成更強的界面相互作用。同時，改性后的納米纖維素還賦予了復合薄膜優異的抑菌性能和力學性能，季銨磺酸化納米纖維素在復合薄膜中形成了連續的網絡結構，有效提升了復合薄膜的拉伸強度和韌性。
12、在眾多的有機抗菌改性劑中，季銨鹽類抗菌劑具有抗菌廣譜性、低毒、價格低廉、環境穩定性好等優勢，其殺菌機理是：季銨陽離子官能團通過靜電作用吸附表面帶有負電荷的細菌細胞膜，隨后季銨鹽長烷烴鏈進入細胞膜的磷脂雙分子層，干擾細菌細胞正常代謝，最終導致細菌細胞裂解而達到殺菌、抗菌的作用，由于季銨鹽抗菌過程中靜電吸附機制可以廣泛作用于帶負電的細菌表面，而非特異性結合殺滅細菌，因此可以有效避免細菌耐藥性增加的風險。
13、高分子季銨鹽由于具有更多的作用位點和更高的電荷密度，更加有利于靜電吸附作用的發揮，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述季銨磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述殼聚糖粉末與氫氧化鈉的質量比為1:(3.5~4.5)；
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述季銨化羧甲基殼聚糖采用如下方法制備得到：
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述殼聚糖溶液中的季銨化羧甲基殼聚糖的濃度為10~20g/L；
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述載銀殼聚糖溶液中的載銀殼聚糖的濃度為10~20g/L；
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅴ）中，所述混合物料中各組分的重量份如下：
9.根據權利要求1所述的
10.一種采用權利要求1至9任一項所述的制備方法制備得到的用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜，其特征在于，所述抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜包括聚乳酸、季銨磺酸化納米纖維素、插層蒙脫土、增塑劑、潤滑劑和抗氧劑。
...【技術特征摘要】
1.一種用于果蔬保鮮的抑菌高阻隔納米纖維素基復合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述季銨磺酸化納米纖維素采用如下方法制備得到：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述殼聚糖粉末與氫氧化鈉的質量比為1:(3.5~4.5)；
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述季銨化羧甲基殼聚糖采用如下方法制備得到：
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅲ）中，所述殼聚糖溶液中的季銨化羧甲基殼聚糖的濃度為10~2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉朝輝，劉清竹，杜雨星，韓承志，崔俊杰，
申請(專利權)人：中科納美天津生物工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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