【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物基降解材料领域，具体涉及一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、食品包装是保障食品安全，延长食品货架期，避免食品浪费的关键技术，我国食品包装所使用的材料中，石油基塑料占据了较大比重。因此，针对废弃塑料污染问题，发展绿色化、新型可自然降解包装材料，是未来食品包装的重要发展方向。目前，研究人员在发展生物可降解包装材料的同时也赋予了食品包装膜更多新功能，如抗氧化、抑菌和智能监测等。
2、在抑菌功能方面，壳聚糖作为一种广泛存在于甲壳类动物中的阳离子型高分子聚合物，具有良好的生物降解性、生物相容性和抗菌性，其抗菌性一方面体现在通过静电吸引与带负电的细菌壁或细胞膜发生结合，导致细菌膜的渗透性和屏障性能受到损害，细菌内容物漏出而致死；另一方面体现在通过阻碍dna转录和蛋白质合成，抑制微生物的正常生长繁殖。
3、聚乳酸作为一种生物可降解材料，是目前开发活性包装的研究热点，聚乳酸的原料多来源于农业生产，其加工制品废弃物可被完全降解为自然界中的水和二氧化碳，不产生其它废弃物，实现了完全自然循环。虽然聚乳酸具有以上优势，但是固有的脆性和较差的韧性限制了其在包装领域的应用。
4、专利cn 113174702 b公开一种聚乳酸/壳聚糖/金银花绿原酸纳米纤维膜的制备方法及其应用，通过静电纺丝得到了金银花绿原酸均匀分布的抑菌抗菌纳米纤维膜，但是静电纺丝法的缺点在于需要高电压，生产的纤维膜力学性能较差，而且现阶段还无法实现大规模的工业化生产。专利cn108610502b公开了一
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜及其制备方法与应用，通过对自身具有抗菌性的壳聚糖进行改性，提升了聚乳酸膜的韧性的同时保证了聚乳酸膜的强度，使得该抗菌聚乳酸膜有着良好的韧性、强度和透明度，适用于食品包装领域，可以延长食品货架期，并且还可以减少塑料垃圾污染。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，按重量份计，包含以下原料：10～16份改性壳聚糖、35～55份聚乳酸、5～15份酪蛋白、50～300份溶剂和30～50份明胶；其中，溶剂包含六氟异丙醇和醋酸溶液。
4、在一些实施方式中，所述醋酸溶液的体积分数为2～5％。
5、在一些实施方式中，所述六氟异丙醇和醋酸溶液的质量比为(1.6～2.5)：1。
6、在一些实施方式中，所述改性壳聚糖的制备步骤如下：
7、s1、用壳聚糖、水和盐酸溶液配置ph＝2.8～3.4的壳聚糖溶液；
8、s2、将绿原酸与1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶于体积分数为60～80％的乙醇溶液中，随后加入n-羟基琥珀酰亚胺，在-2℃～2℃下搅拌1～2h，得到反应液1；
9、s3、将α-硫辛酸、无水na2so3溶于去离子水，然后加入1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌40～60min，得到反应液2；
10、s4、在-2℃～2℃下，将步骤s2的反应液1滴入步骤s1的壳聚糖溶液中，滴加结束后搅拌16～24h，然后加入步骤s3的反应液2，升温至25～28℃，调节ph＝6.0～6.6，搅拌3～5h，离心、干燥，即得到改性壳聚糖。
11、在一些实施方式中，所述步骤s2中绿原酸与步骤s1中壳聚糖的质量比为(0.22～0.28)：1。
12、在一些实施方式中，所述步骤s3中α-硫辛酸与步骤s1中壳聚糖的质量比为(0.18～0.22)：1。
13、在一些实施方式中，所述步骤s3中α-硫辛酸与无水na2so3的质量比为1：(0.8～1.2)。
14、本专利技术对自身具有抗菌性的壳聚糖进行改性，提升了聚乳酸膜的韧性的同时保证了聚乳酸膜的抗拉能力，即拉伸强度，其原理如下：
15、(1)先将绿原酸接枝至壳聚糖结构中的羟基上，此过程中绿原酸的酚羟基也会与壳聚糖分子中的羟基或氨基产生氢键作用，两者结合增强了壳聚糖骨架的内聚力；再通过壳聚糖含有的羟基与聚乳酸中的酯基之间形成氢键，使得分子间作用力增强，加强了膜的网状稳定性，减小了膜的自由体积与分子迁移率，保障了聚乳酸膜的强度；
16、(2)进一步地，再通过α-硫辛酸上被活化的羧基与壳聚糖上的氨基发生缩合反应，使聚乳酸膜分子之间不仅靠氢键作用结合，还依靠二硫键作用形成新的网络结构，提升了聚乳酸膜的韧性。该新网络结构第一方面通过改变分子间原本的排列方式，使膜层的柔性得到提升；第二方面，通过二硫键的动态可逆性实现受力时的断开和重建，进而提高了膜层的拉伸性；第三方面，改性壳聚糖的支链与聚乳酸的分子链相互缠结形成物理连接点，这些连接点增强了体系分子链间的物理缠结作用，体系弹性变大，从而提高断裂伸长率。
17、在一些实施方式中，所述酪蛋白的蛋白质含量>92wt％。
18、在一些实施方式中，所述聚乳酸由左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸复配而成。
19、在一些实施方式中，所述左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸的质量比为1：(1.5～2.5)。
20、本专利技术通过复配左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸，利用非晶态的外消旋聚乳酸的强可塑性以及左旋聚乳酸的较高结晶度和机械强度，提高了聚乳酸膜的韧性和强度，还保障了聚乳酸膜的物理和化学稳定性。
21、本专利技术第二方面提供了一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜的制备方法，包含以下步骤：
22、(1)将酪蛋白溶于六氟异丙醇，然后加入聚乳酸，在33～40℃下搅拌3～5h，得到聚乳酸混合液；
23、(2)将改性壳聚糖溶于醋酸溶液，加入明胶，并于50～60℃下搅拌0.5～1.5h，加入步骤(1)中聚乳酸混合液搅拌2～3h，然后超声5～15min，将超声后的溶液倒在膜具上，置于室温下干燥20～30h后剥离，即得到所述壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜。
24、对于食品包装膜而言，高透明度方便观察食品的状态，本专利技术的改性壳聚糖虽然可以提升聚乳酸膜的韧性，同时还能保证聚乳酸膜的强度，但是无法更进一步提高聚乳酸膜的透明度。
25、本专利技术通过酪蛋白与复配聚乳酸的混合提高了聚乳酸膜的透明度，可能原因是酪蛋白的加入第一方面打破了聚乳酸内部规整有序的结构，改变了分子量的分布，从而改善了聚合物的透明度；第二方面可能减小了聚乳酸膜的结晶尺寸，减少了光的散射，增加了通过率，从而提高了透明度。本专利技术还通过对酪蛋白的蛋白质含量的特定选择，使之达到上述效果的同时，避免阻碍后期的成膜。
26、本专利技术第三方面提供了壳聚糖改性的高透明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，按重量份计，包含以下原料：10～16份改性壳聚糖、35～55份聚乳酸、5～15份酪蛋白、50～300份溶剂和30～50份明胶；其中，溶剂包含六氟异丙醇和醋酸溶液。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步骤S2中绿原酸与步骤S1中壳聚糖的质量比为(0.22～0.28)：1。
4.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步骤S3中α-硫辛酸与步骤S1中壳聚糖的质量比为(0.18～0.22)：1。
5.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步骤S3中α-硫辛酸与无水Na2SO3的质量比为1：(0.8～1.2)。
6.根据权利要求1所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述酪蛋白的蛋白质含量>92wt％。
7.根据权利要求1所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸
8.根据权利要求7所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸的质量比为1：(1.5～2.5)。
9.一种权利要求1～8任一项所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
10.一种权利要求1～8任一项所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜或权利要求9所述的制备方法得到的高透明抗菌聚乳酸膜在食品包装中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，按重量份计，包含以下原料：10～16份改性壳聚糖、35～55份聚乳酸、5～15份酪蛋白、50～300份溶剂和30～50份明胶；其中，溶剂包含六氟异丙醇和醋酸溶液。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步骤s2中绿原酸与步骤s1中壳聚糖的质量比为(0.22～0.28)：1。
4.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步骤s3中α-硫辛酸与步骤s1中壳聚糖的质量比为(0.18～0.22)：1。
5.根据权利要求2所述的壳聚糖改性的高透明抗菌聚乳酸膜，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵振宗，史炎明，
申请(专利权)人：宁波云何新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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