一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法。先将玉米淀粉、聚乙烯醇、甘油、亚硫酸氢钠在水中共混，得到共混物搅拌，后加入交联剂乙二醛发生化学交联反应；随后添加香芹酚纳米乳，搅拌均匀，超声脱气，量取流延平铺于塑料培养皿上干燥成膜。该方法经不同质量分数乙二醛交联后，玉米淀粉/聚乙烯醇体系的交联点增多，羟基基团数量减少，生物相容性得到改善，形成了三维致密结构，膜结构更加致密、连续；基于玉米淀粉的交联改性膜的耐水性、力学性能、光学性能和阻隔性能显著提高；且能够在较长的存储时间内保持一定的抗氧化和抑菌活性，是一种低成本、可降解的生物活性替代材料，在食品保鲜尤其是果蔬保鲜方面具有潜在价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法
本专利技术涉及一种生物膜改性技术，尤其涉及一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法。
技术介绍
聚乙烯醇是一种亲水无毒可降解的高分子材料，具有增稠、成膜、乳化、无毒等特点，可广泛应用于包装膜、纺织及纸张涂料等行业。但是，生物降解率低、成本高，且湿度变化易于引起机械性能劣变，这些缺点大大限制了聚乙烯醇在包装行业的应用。生物复合膜通常由多糖、蛋白质、脂质混合制成。近年来，生物膜因其绿色无污染、可再生具有广阔的应用前景，受到人们的广泛关注。玉米淀粉作为制膜的原材料，来源广泛、成本低廉、可降解、成膜性好，然而，其固有的强亲水性和较差的机械性能使其在食品包装中的应用存在着一定的局限性。玉米淀粉和聚乙烯醇的化学结构中均含有大量羟基，倾向于形成分子间和分子内氢键，具有较好的相容性。然而，耐水性差、对湿度的敏感性高及在水中的易于崩解，仍然是淀粉和聚乙烯醇共混物的主要缺点。天然活性成分植物精油可作为功能因子添加到生物膜中，提高生物膜的抗菌能力和抗氧化性能，植物精油本身易挥发，在制膜和储存过程中容易蒸发损失，导致精油在改性膜中的保留率较低。因此，亟需一种能够提高淀粉/聚乙烯醇共混物耐水性和植物精油在膜中的长效性的生物膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将玉米淀粉、聚乙烯醇、甘油、亚硫酸氢钠在蒸馏水中共混，得到共混物搅拌，共混物搅拌均匀后加入交联剂发生化学交联反应，随后添加香芹酚纳米乳，搅拌均匀，超声脱气，量取流延平铺于塑料培养皿上干燥成膜；所述玉米淀粉质量为3.5g，所述聚乙烯醇质量为3.5g，所述甘油质量为4g，所述亚硫酸氢钠质量为0.2g，所述蒸馏水体积为100mL，所述香芹酚纳米乳体积为15mL，以成膜基质的质量为基准，所述交联剂即乙二醛质量分数为0~7.5%。进一步，本专利技术所述共混物搅拌的操作为在温度为90°C，转速为500rpm的水浴磁力搅拌器中搅拌60min。进一步，所述加入交联剂发生化学交联反应的操作前先将共混物自然冷却至室温25°C，然后用1%的盐酸溶液调节至膜液pH=2.0。进一步，所述交联剂发生化学交联反应的操作的反应温度为80°C，添加交联剂乙二醛的同时用水浴磁力搅拌器搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为40min。进一步，所述添加香芹酚纳米乳的操作前先自然冷却至室温25°C，添加交芹酚纳米乳的同时用水浴磁力搅拌器搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为5min。进一步，所述量取流延平铺于塑料培养皿上干燥成膜的操作为量取50mL膜液流延平铺于塑料培养皿（25cm×25cm）中，在鼓风干燥箱中40°C干燥12h，成膜。进一步，所述在整个制备过程中，水浴操作需用保鲜膜密封烧杯口。进一步，所述香芹酚纳米乳按以下方法制备：将无水乙醇和吐温-80加入蒸馏水中组成水相，与油相混合得到混合物，使用剪切分散乳化机将混合物乳化，制得粗乳液，粗乳液在冰浴条件下超声处理制得香芹酚纳米乳；所述无水乙醇体积为3.33mL，所述吐温-80体积为6.67mL，所述蒸馏水体积为90mL，所述油相即香芹酚体积为10mL。进一步，所述香芹酚纳米乳制备中使用剪切分散乳化机将混合物乳化的操作中乳化速度为12000rpm，乳化时间为2min。进一步，所述粗乳液在冰浴条件下超声处理制得香芹酚纳米乳的操作中冰浴温度为4°C，超声细胞破碎仪超声处理时间为30min，超声处理功率为500W，其中超声10s，间隔10s。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，是采用双官能团醛乙二醛与玉米淀粉/聚乙烯醇进行交联改性，以达到改善生物膜应用性能的目的。本专利技术利用化学交联，使改性膜的耐水性、力学性能、光学性能和阻隔性能得到显著提高，且能够在较长的存储时间内保持一定的抗氧化和抑菌活性，是一种低成本、可生物降解的替代材料，在食品保鲜尤其是果蔬保鲜方面具有潜在价值。本专利技术中，所用原料、交联剂、制备工艺及所得交联改性膜均为环境友好型绿色产品，不会对人体健康和环境造成危害。本专利技术原材料易得，工艺简单，易于控制。附图说明图1是本专利技术一种基于玉米淀粉交联改性膜制备方法的原理示意图。图2是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜随交联剂乙二醛变化的溶胀度和水蒸气透过性变化趋势图。图3是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜随交联剂乙二醛变化的透气性变化趋势图。图4是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜随交联剂乙二醛变化的光学性质变化趋势图。图5是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜随交联剂乙二醛变化的机械性能变化趋势图。图6是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜随交联剂乙二醛变化的抗氧化性变化趋势图。图7是本专利技术实施例1-5和对比例1制备的改性膜在室温下放置0d和6d时对丰孢木霉菌的体外抑菌效果图。具体实施方式下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1本实施例中，一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法如下：（1）香芹酚纳米乳：将3.33mL无水乙醇和6.67mL吐温-80加入90mL蒸馏水中组成水相，水相与10mL油相即香芹酚混合，使用剪切分散乳化机将混合物以12000rpm的速度乳化2min，室温下制得粗乳液。粗乳液在冰浴（4ºC）条件下使用超声细胞破碎仪，超声处理30min（500W，超声10s，间隔10s）制得香芹酚纳米乳；（2）室温下分别称取3.5g玉米淀粉、3.5g聚乙烯醇、4g甘油、0.2g亚硫酸氢钠，加入100mL蒸馏水90ºC水浴磁力搅拌，转速为500rpm，搅拌时间为60min，自然冷却至室温25ºC；（3）用1%的盐酸溶液调节至膜液pH=2.0后，然后加入质量分数为1.5%的乙二醛（以成膜基质的质量为基准）进行交联改性，添加交联剂乙二醛的同时用水浴磁力搅拌器搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为40min；（4）待其再次自然冷却至室温25ºC后，添加15mL香芹酚纳米乳用水浴磁力搅拌器搅拌5min，转速为500rpm，得到最终膜液；（5）在整个制备过程中，水浴操作需用保鲜膜密封烧杯口；（6）量取50mL膜液流延平铺于塑料培养皿（25×25cm）中，在鼓风干燥箱中40°C干燥12h，所得膜标记为GLY-15。本实施例一种基于玉米淀粉的交联改性膜的结构和制备过程如图1所示。实施例2本实施例中，一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法的工艺步骤与实施例1相同，不同之处仅在于步骤（3）中加入质量分数为3.0%的乙二醛，所得膜标记为GLY-30。本实施例中，一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将玉米淀粉、聚乙烯醇、甘油、亚硫酸氢钠在蒸馏水中共混，得到共混物搅拌，共混物搅拌均匀后加入交联剂发生化学交联反应；随后添加香芹酚纳米乳，搅拌均匀，超声脱气，量取流延平铺于塑料培养皿上干燥成膜；所述玉米淀粉质量为3.5 g，所述聚乙烯醇质量为3.5 g，所述甘油质量为4 g，所述亚硫酸氢钠质量为0.2 g，所述蒸馏水体积为100 mL，所述香芹酚纳米乳体积为15 mL，以成膜基质的质量为基准，所述交联剂即乙二醛质量分数为0~7.5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将玉米淀粉、聚乙烯醇、甘油、亚硫酸氢钠在蒸馏水中共混，得到共混物搅拌，共混物搅拌均匀后加入交联剂发生化学交联反应；随后添加香芹酚纳米乳，搅拌均匀，超声脱气，量取流延平铺于塑料培养皿上干燥成膜；所述玉米淀粉质量为3.5g，所述聚乙烯醇质量为3.5g，所述甘油质量为4g，所述亚硫酸氢钠质量为0.2g，所述蒸馏水体积为100mL，所述香芹酚纳米乳体积为15mL，以成膜基质的质量为基准，所述交联剂即乙二醛质量分数为0~7.5%。


2.根据权利要求书1所述的一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于：共混物搅拌的操作为在温度为90°C，转速为500rpm的水浴磁力搅拌器中搅拌60min。


3.根据权利要求书1所述的一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于：加入交联剂发生化学交联反应的操作前先将共混物自然冷却至室温25°C，然后用1%的盐酸溶液调节至膜液pH=2.0。


4.根据权利要求书1所述的一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于：交联剂发生化学交联反应的操作的反应温度为80°C，添加交联剂乙二醛的同时用水浴磁力搅拌器搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为40min。


5.根据权利要求书1所述的一种基于玉米淀粉交联改性膜的制备方法，其特征在于：添加香芹酚纳米乳的操作前先自然冷却至室温25°C，添加交芹酚纳米乳的同时用水浴磁力...

【专利技术属性】
技术研发人员：程萌，王相友，王娟，张荣飞，孔瑞琪，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37