[发明专利]一种纳米花生蛋白高分子复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米花生蛋白高分子复合膜及其制备方法。

背景技术

随着工业化进程的发展，环境污染问题越来越突出，而塑料膜作为工业化的一种产物，也出现了许许多多的环境问题而影响人们的生活。随着这些问题的出现和环境问题的日渐严峻，寻找一种可以替代传统塑料膜的材料也越来越受到更多人的关注。利用高分子如淀粉、蛋白质、纤维素和甲壳素等为原料生产可生物降解的薄膜已成为研究和开发的热点。

淀粉由于来源丰富、廉价并有可再生和生物降解性的优点，被人们看作是包装材料行中最有应用前途的天然聚合物之一，但是，由于淀粉膜材料较弱的机械性能和较差的阻隔性能，限制了其在工业上的应用。

大豆蛋白是一类天然高分子化合物，具有可再生、来源广泛、可生物降解、无污染等特性，利用其成膜特性，大豆蛋白可作为塑料膜的一种替代产品，大豆蛋白膜对氧气和二氧化碳具有优良的阻隔性能，但是由于蛋白质具有较强的亲水作用，其对水蒸气的阻隔作用较差，加之较差的机械性能，因此限制了其在食品包装工业中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米花生蛋白高分子复合膜及其制备方法，以花生分离蛋白为原料，利用反溶剂法制备出纳米花生蛋白颗粒，再将制备的纳米花生蛋白颗粒作为刚性增强材料加入到大豆分离蛋白或玉米淀粉基质中，通过溶液加热共混制备纳米蛋白颗粒/大豆分离蛋白或纳米蛋白颗粒/玉米淀粉复合薄膜材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米花生蛋白高分子复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制浓度为4mg/mL～12mg/mL的花生分离蛋白溶液，调节溶液的pH为8-9，静置1-2h；向花生分离蛋白水溶液中逐滴加入无水乙醇，至混合溶液中无水乙醇的体积分数为40-80％，静置15-30min，再向混合溶液中加入交联剂，交联剂的加入量与混合溶液体积的0.3-0.8％，室温下静置交联反应14-20h，蒸发回收乙醇，浓缩、干燥，得到纳米花生蛋白颗粒；

(2)将基质、甘油用蒸馏水溶解，70-90℃水浴15-30min，冷却，得到基质溶液，其中基质、甘油、蒸馏水加入量的比为5g:(2-4)g：(70-90)mL；

(3)将步骤(1)制得的纳米花生蛋白颗粒用蒸馏水溶解，得到纳米花生蛋白颗粒溶液，纳米花生蛋白颗粒加入量为步骤(2)中基质质量的1-7.5％，将纳米花生蛋白颗粒溶液移入到步骤(2)制得的基质溶液中，调节溶液的pH为10-12，真空脱气5-10min，制膜，即得；

步骤(1)和(3)中，采用1mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH。

步骤(1)中，所述交联剂为质量浓度0.5％的戊二醛溶液；

步骤(2)中，所述基质为大豆分离蛋白或玉米淀粉；

步骤(2)与步骤(3)中，溶解用的蒸馏水的体积比为(7-9)：(1-3)。

步骤(3)中，制膜的方法为将混有纳米花生蛋白颗粒的基质溶液倒入培养皿中，在60-70℃干燥6-10小时。

优选的，步骤(1)中，交联剂的加入量为混合溶液体积的0.5％。

优选的，步骤(2)中，基质、甘油、蒸馏水加入量的比为5g:3g：80mL。

优选的，步骤(3)中，制膜的方法为将混有纳米花生蛋白颗粒的基质溶液80g倒入直径为150mm的培养皿中，65℃干燥8h。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明制备的纳米花生蛋白高分子复合膜的机械性能和阻水性能得到了显著的改善，可广泛应用于包装工业；

(2)通过调节纳米花生蛋白颗粒的加入量，可有效改善和调节复合膜的机械性能、膜透光率、膜水溶性、膜透水性、膜熔融特性等相关的膜性能，使之符合不同领域的包装工业对复合膜的性能要求；

(3)采用反溶剂法制备的纳米花生蛋白颗粒具有纯度高、粒径分布均匀的优点，而且无需专门的设备和复杂的操作条件，生产成本较低；

(4)本发明的制备方法所用的原料来源广泛、价格低廉、可生物降解、对环境友好、方便易、安全无毒，提高了原料的综合利用率，创造了良好的社会经济效益。

附图说明

图1a、图1b为本发明实施例1制备的纳米花生蛋白颗粒的扫描电镜图；

图2a为本发明实施例1制备的纳米花生蛋白高分子复合膜的表面SEM图；

图2b为本发明实施例2制备的纳米花生蛋白高分子复合膜的表面SEM图；