[发明专利]一种掺杂纳米TiO2可降解蛋白膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂纳米TiO₂可降解蛋白膜及其制备方法。

背景技术

由于塑料薄膜不能完全被生物降解，已经导致了严重的环境问题。因此，潜在的各种天然的可生物降解的聚合物（如多糖、蛋白质、类脂等）受到了人们越来越广泛的关注。如以蛋白质为基材的可降解膜可以作为环保包装材料，以增强食品功能特性，并且可以保证食品的质量和延长食品的货架寿命。

可降解蛋白膜是以天然蛋白质为原料，添加增塑剂(甘油、山梨糖醇等）、交联剂（钙离子、酶等）等，通过不同分子之间的相互作用，并以涂布、包裹、微胶囊等形式覆盖于食品的表面，以阻隔水气、氧气等的渗透，以起到保护作用的薄层。乳清蛋白是一种丰富，价格低廉，容易获得的奶酪行业的副产品,曾一度被认为是乳酪工业的废弃物，因具备特殊的营养成分和成膜特性而得到广泛的应用。乳清分离蛋白能形成有弹性、柔软的薄膜，而且对氧气、芳香物质和油脂具有良好的阻隔性。明胶是动物的皮、骨头等中的胶原蛋白经酸或碱水解而产生，是一种无味、无色（略带浅黄色）、半透明的蛋白质混合物。可降解明胶蛋白膜具有良好的机械性能，可以替代部分塑料包装膜。由于明胶-乳清分离蛋白复合膜具有一定的吸湿性，所以在成膜材料中掺杂纳米TiO₂。因为当纳米TiO₂在紫外光辐照下，能降低水与TiO₂表面之间的接触角，同时还具有杀菌、除臭等作用。

本发明以乳清分离蛋白、明胶和纳米TiO₂为原料，采用均匀实验设计方法，研究了成膜成分和甘油的添加量对可降解复合蛋白膜包装性能的影响，筛选成膜工艺和配方，并为可降解薄膜的应用和产业化生产提供一定的参数和理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂纳米TiO₂可降解蛋白膜。

本发明的技术方案如下：

一种掺杂纳米TiO₂可降解蛋白膜，其特征在于，其原料组成为：乳清分离蛋白:明胶:纳米TiO₂:甘油为3:4.5-5.5:0.25-0.3:4-5，优选3:5:0.3:4，以上为重量比。

上述掺杂纳米TiO₂可降解蛋白膜的制备方法为：

（1）明胶在常温去离子水中吸水膨胀30min-100min，优选1h，50-60℃水浴加热20-40min，优选55℃水浴加热30min，制得明胶溶液，冷却至室温备用；明胶与常温去离子水的固液比为2-7g:100ml。

（2）乳清分离蛋白常温去离子水搅拌100-150min溶解，优选2h，于80-90℃水浴20-40min，优选于85℃水浴30min，使蛋白变性，冷却，制得乳清分离蛋白溶液；乳清分离蛋白与常温去离子水的固液比为2-7g:100ml。

（3）明胶溶液与乳清分离蛋白溶液以1:1-2体积混合，优选以1:1体积混合，添加甘油、纳米TiO₂，在75-85℃水浴3-5h，优选在85℃水浴4h，排气，采用流延成膜法，得掺杂纳米TiO₂可降解蛋白膜。

本发明由乳清分离蛋白、明胶、纳米TiO₂和甘油复合制备而成的可降解膜具备良好的机械性能、气体和水蒸气阻隔性能和光学特性，与常见的塑料膜进行比较，本发明所制得的蛋白膜拥有良好的抗张强度和适度的拉伸性能，在机械强度方面有一定的替代性，能满足包装强度要求及机械化加工的要求。

附图说明

图1：不同实施例所得样品的透氧率比较图。

图2：不同实施例所得样品的水蒸气透过系数比较图。

具体实施方式

乳清分离蛋白，美国Hilmar公司，蛋白>92.0%，脂肪<1.8%，乳糖<1.0%，灰分<3.5%；明胶，荷兰VION公司；纳米TiO₂粉末P25（德国Degussa公司）；甘油（国药试剂集团，中国，分析纯）。