一種纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜的制備方法，屬于抗菌膜制備技術領域。
【背景技術】
[0002]抗菌膜指能夠在一定時間內(nèi)，使某些微生物(細菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等)的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學物質。抗菌膜是具有抑菌和殺菌性能的物質或產(chǎn)品。隨著生活水平的提高，人們對自身健康日益關注，對食品的要求更加的嚴格。包裝乳制品、果蔬、肉類等富含營養(yǎng)物品的包裝薄膜表面營養(yǎng)豐富，一般保存溫度、濕度等條件也比較適合微生物的生長，包裝薄膜表面易沾染微生物，微生物很容易迀移到物品上，使得物品腐爛。使用抗菌材料制備包裝薄膜，就可以抑制微生物的生長，預防微生物在包裝材料表面的繁衍，從而進一步防止物品的變質，提高薄膜的包裝保護能力。目前抗菌包裝薄膜多為不可降解的塑料制品，一類是將抗菌劑直接混合添加在塑料包裝膜里，另一類是將抗菌劑涂覆在塑料包裝材料上。這些抗菌薄膜雖然可以滿足抗菌需求，但大量包裝膜廢棄后產(chǎn)生白色垃圾，污染環(huán)境。另外，再長期存放中，塑料與食品緊密接觸，安全性差。因此研究出一種可降解的、安全性好的抗菌膜，在相關領域具有很好的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題:針對目前抗菌包裝薄膜多為不可降解的塑料制品，導致產(chǎn)生白色垃圾、污染環(huán)境的弊端，提供了一種以小麥秸桿和蝦殼為原料，先將小麥秸桿清理曝曬粉碎后，加入氫氧化鈉溶液蒸煮，與纖維素水解酶酶解反應，再加入硫酸和鹽酸于反應釜中升溫水解，超聲處理過濾干燥粉碎得改性纖維素；再將蝦殼清洗烘干碾磨成粉末，經(jīng)鹽酸浸泡，液堿水浴加熱，抽濾得濾餅干燥粉碎后，加入改性纖維素與冰醋酸的混合溶液，經(jīng)超聲處理、紫外燈殺菌消毒后，于成膜機中成膜制得纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜的方法。本發(fā)明制備方法簡單，所得產(chǎn)品安全環(huán)保，可自然降解。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是:
(1)取1?3kg小麥秸桿，按固液比1:1比例，將小麥秸桿放入清水中浸泡30?40min，用水流沖洗1?2次，取出置于陽光下曝曬24?30h，使其含水量為5?7%時，停止曝曬，放入粉碎機中粉碎成長度為2?4cm的秸桿纖維；
(2)將上述制得的秸桿纖維放入水浴鍋中，向其中加入30?50mL氫氧化鈉溶液，以5°C /min的速度升溫至120?130°C，蒸煮50?60min，蒸煮完成后，用鐵勺從鍋中底部翻抄5?6次，繼續(xù)保溫蒸煮1?2h，待二次蒸煮完成后，取出加入與秸桿質量比1:1的清水浸泡2?4h ;
(3)待上述浸泡完成后，過篩放入容器中，分別向其中加入10?20%的纖維素水解酶和5?10%的0.62mol/L的醋酸鉀溶液，在溫度為50?60°C，轉速為500?700r/min下，磁力攪拌混合均勻，酶解反應1?2h后，再分別向其中加入7?9%的冰醋酸和10?16%的蒸餾水，加熱20?40min ；
(4)待上述加熱完成后，取出放入反應釜中，分別向其中加入3?5%質量分數(shù)為28?30%的硫酸和7?10%的鹽酸，進行升溫水解，溫度設定為95?105°C，水解時間設定為1?2h ;待反應完后，加入5?7%的液堿調(diào)節(jié)pH為中性，經(jīng)80?120KHz超聲波攪拌器處理7?8h，抽濾得濾餅，在100?105°C下干燥1?2h，干燥后放入粉碎機粉碎成顆粒，得改性纖維素備用；
(5)取1?2kg蝦殼，放入質量分數(shù)為30?35%氯化鈉溶液中浸泡20?30min，再用水流沖洗，洗凈殘余的物質，放入50?60°C烘箱中烘干，置于碾磨機中碾磨成粉末，加入80?90mL質量分數(shù)為10?20%的鹽酸浸泡2?3h，直至無氣泡冒出，過濾得過濾物，并用去離子水洗滌至中性；
(6)向上述中性過濾物中加入80?90mL質量分數(shù)為10?20%的液堿，在45?50°C水浴加熱50?60min，待加熱完后，抽濾得濾餅，再用去離子水洗滌至中性，放入烘箱中烘干后，粉碎成顆粒，加入2?3%的醋酸混合攪拌均勻，過濾后，用去離子水洗滌1?2次，在真空狀態(tài)下干燥，再放入粉碎機中粉碎，得改性殼聚糖顆粒；
(7)將步驟(4)備用的改性纖維素放入反應容器中，向其中加入2?3%的冰醋酸，攪拌混合均勻制得纖維素冰醋酸溶液，再加入上述制得的改性殼聚糖顆粒，使其充分包覆殼改性聚糖顆粒后，放入超聲波中超聲處理2?3h，待超聲處理完后，置于紫外燈下殺菌消毒30 ?40min ;
(8)待上述殺菌消毒完成后，投入30?40°C成膜機中成膜，設定成膜時間為12?24h，待成膜完成后，取出冷卻至室溫，即制得一種纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜。
[0005]本發(fā)明的應用方法:將制得的纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜用來包裝乳制品、果蔬、肉類等物品，保存14?16天后，觀察乳制品、果蔬、肉類無明顯腐爛，可以有效抑制包裝內(nèi)細菌的生長，殺死有害微生物，維持良好的貯藏質量，抗菌膜丟棄后，可自然降解。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是:
(1)本發(fā)明充分利用小麥秸桿和蝦殼復合改性制得可降解抗菌膜，解決了資源的浪費，又實現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用；
(2)所得產(chǎn)品安全環(huán)保，可自然降解，對環(huán)境無污染。
【具體實施方式】
[0007]首先取1?3kg小麥秸桿，按固液比1:1比例，將小麥秸桿放入清水中浸泡30?40min，用水流沖洗1?2次，取出置于陽光下曝曬24?30h，使其含水量為5?7%時，停止曝曬，放入粉碎機中粉碎成長度為2?4cm的秸桿纖維；然后將上述制得的秸桿纖維放入水浴鍋中，向其中加入30?50mL氫氧化鈉溶液，以5°C /min的速度升溫至120?130°C，蒸煮50?60min，蒸煮完成后，用鐵勺從鍋中底部翻抄5?6次，繼續(xù)保溫蒸煮1?2h，待二次蒸煮完成后，取出加入與秸桿質量比1:1的清水浸泡2?4h ;待上述浸泡完成后，過篩放入容器中，分別向其中加入10?20%的纖維素水解酶和5?10%的0.62mol/L的醋酸鉀溶液，在溫度為50?60°C，轉速為500?700r/min下，磁力攪拌混合均勻，酶解反應1?2h后，再分別向其中加入7?9%的冰醋酸和10?16%的蒸餾水，加熱20?40min ;再待上述加熱完成后，取出放入反應釜中，分別向其中加入3?5%質量分數(shù)為28?30%的硫酸和7?10%的鹽酸，進行升溫水解，溫度設定為95?105°C，水解時間設定為1?2h ;待反應完后，加入5?7%的液堿調(diào)節(jié)pH為中性，經(jīng)80?120KHz超聲波攪拌器處理7?8h，抽濾得濾餅，在100?105°C下干燥1?2h，干燥后放入粉碎機粉碎成顆粒，得改性纖維素備用；再取1?2kg蝦殼，放入質量分數(shù)為30?35%氯化鈉溶液中浸泡20?30min，再用水流沖洗，洗凈殘余的物質，放入50?60°C烘箱中烘干，置于碾磨機中碾磨成粉末，加入80?90mL質量分數(shù)為10?20%的鹽酸浸泡2?3h，直至無氣泡冒出，過濾得過濾物，并用去離子水洗滌至中性；向上述中性過濾物中加入80?90mL質量分數(shù)為10?20%的液堿，在45?50°C水浴加熱50?60min，待加熱完后，抽濾得濾餅，再用去離子水洗滌至中性，放入烘箱中烘干后，粉碎成顆粒，加入2?3%的醋酸混合攪拌均勻，過濾后，用去離子水洗滌1?2次，在真空狀態(tài)下干燥，再放入粉碎機中粉碎，得改性殼聚糖顆粒；將備用的改性纖維素放入反應容器中，向其中加入2?3%的冰醋酸，攪拌混合均勻制得纖維素冰醋酸溶液，再加入上述制得的改性殼聚糖顆粒，使其充分包覆殼改性聚糖顆粒后，放入超聲波中超聲處理2?3h，待超聲處理完后，置于紫外燈下殺菌消毒30?40min ;最后待上述殺菌消毒完成后，投入30?40°C成膜機中成膜，設定成膜時間為12?24h，待成膜完成后，取出冷卻至室溫，即制得一種纖維素/殼聚糖復合改性可降解抗菌膜。
[0008]實例 1
首先取1kg小麥秸桿，按固液比1:1比例，將小麥秸桿放入清水中浸泡30min，用水流沖洗1次，取出置于陽光下曝曬24h，使其含水量為5%時，停止曝曬，放入粉碎機中粉碎成長度為2cm的秸桿纖維；然后將上述制得的秸桿纖維放入水浴鍋中，向其中加入30mL氫氧化鈉溶液，以5°C /min的速度升溫至120°C，蒸煮50min，蒸煮完成后，用鐵勺從鍋中底部翻抄5次，繼續(xù)保溫蒸煮lh，待二次蒸煮完成后，取出加入與秸桿質量比1:1的清水浸泡2h ;待上述浸泡完成后，過篩放入容器中，分別向其中加入10%的纖維素水解酶和5%的0.62mol/L的醋酸鉀溶液，在溫度為50°C，轉速為500r/min下，磁力攪拌混合均勻，酶解反應lh后，再分別向其中加入7%的冰醋酸和10%的蒸餾水，加熱20min ;再待上述加熱完成后，取出放入反應釜中，分別向其中加入3%質量分數(shù)為28%的硫酸和7%的鹽酸，進行升溫水解，溫度設定為95°C，水解時間設定為lh ;待反應完后，加入5%的液堿調(diào)節(jié)pH為中性，經(jīng)80KHz超聲波攪拌器處理7h，抽濾得濾餅，在100°C下干燥lh，干燥后放入粉碎機粉碎成顆粒，得改性纖維素備用；再取lkg蝦殼，放入質量分數(shù)為30%氯化鈉溶液中浸泡20min，再用水流沖洗，洗凈殘余的物質，放入50°C烘箱中烘干，置于碾磨機中碾磨成粉末，加入80mL質量分數(shù)為10%的鹽酸浸泡2h，直至無氣泡冒出，過濾得過濾物，并用去離子水洗滌至中性；向上述中性過濾物中加入80mL質量分數(shù)為10%的液堿，在45°C水浴加熱50min，待加熱完后，抽濾得濾餅，再用去離子水洗滌至中性，放入烘箱中烘干后，粉碎成顆粒，加入2%的醋酸混合攪拌均勻，過濾后，用去離子水洗滌1次，在真空狀態(tài)下干燥，再放入粉碎機中粉碎，得改性殼聚糖顆粒；將備用的改性纖維素放入反應容器中，向其