[发明专利]一种生物复合涂层及智能比色膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物复合涂层及智能比色膜材料的制备方法，属于功能材料领域。本发明以羟丙基瓜尔胶(HPG)为生物复合材料基材，以纤维素纳米晶体(CNC)为增强剂，深度共溶剂(DES)为增塑剂和增色剂，花青素(Anth)作pH指示剂，于室温下搅拌至溶液混合均匀，得到成膜液，将成膜液喷洒在水果表层，干燥后，成涂层；将成膜液浇铸成膜干燥，得到智能比色膜。本发明制备的生物复合材料涂层和智能比色膜具有柔性好、阻隔性好，灵敏度高，可逆性和稳定性好等优点，可作易腐水果(例如樱桃、草莓等)涂层及易腐食品(例如肉类、海鲜等)的新鲜度指示剂。

技术领域

本发明涉及一种生物复合涂层及智能比色膜材料的制备方法，属于功能材料领域。

背景技术

当今经济快速发展，人们对食品的要求已经从温饱型向营养型和多样型的趋势过渡，更加注重食品的品质和安全。由于我国的蔬菜、水果、水产品、肉类、乳制品等这类冷链食品分布的地域差异性，仓储运输的复杂性，人们在寻求食品消费多样性的同时，也使得我国的食品冷链物流正面临着严峻的挑战。我国现阶段由于冷链物流基础设施不够完善，冷藏条件不够好，物流速度达不到，缺乏完善的冷链物流体系，大量的生鲜食品如肉类、蔬果、水产品等在仓储运输和销售时，没有及时预冷、运输包装不当以及运输期间的振荡都是会造成食物的营养成分流失，甚至腐烂变质，随之带来的食品安全问题也令人堪忧。

生鲜食品保鲜贮藏或进入流通领域，需要有一定的包装或涂层，其能够在一定程度上减少水分蒸发，减缓腐败，维持新鲜度。用于生鲜食品的包装材料有纸、塑料、木材、纤维和一些天然材料等。以包装袋为例，在冷链物流用的过程中食品包装袋需要具备一定强度，耐低温性，具有良好的阻隔氧气、水蒸气和水的能力等性能。随着冷链物流的快速发展，蔬菜、水果、水产品、肉类、乳制品等的储存增多，消费者无法直接接触被包装的食物，也就难以通过气味等感官方法判断其新鲜度。因此，如何方便快捷鉴别包装袋(盒)中食物是否腐败变质是当下亟待解决的问题。

目前，虽然申请号201710366626.8的专利“一种羟丙基瓜尔胶纳米纤维素复合膜及其制备方法”采用羟丙基瓜尔胶与纳米纤维素制备复合膜，但其不具有新鲜度指示功能，也就根本无法快速鉴别食物是否新鲜。而且虽然羟丙基瓜尔胶HPG是制造可生物降解薄膜的合适聚合物，成本低、可再生性、水溶性、成膜能力和低浓度下的高粘度。然而，HPG膜具有低拉伸强度和高亲水性，无法满足成膜的需要；通过添加纤维素纳米晶体(CNCs)，使得制备得到的HPG/CNCs膜获得了较高的强度，但却失去了相应的柔韧性，也无法满足膜的使用要求。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明利用羟丙基瓜尔胶(HPG)和纤维素纳米晶体(CNCs)来制备基膜；然后将深度共溶剂作为增塑剂和增色剂，花青素用作pH敏感染料制备得到了水果保护涂层和智能比色材料。本发明首先将氯化胆碱和生物糖以一定的比例混合，然后直接加热制备得到深度共溶剂；将羟丙基瓜尔胶溶解在去离子水中，加入纳米纤维素悬浮液混匀，然后加入不同量的深度共溶剂和花青素，于室温下搅拌至溶液混合均匀，得到成膜液，最后将成膜液浇铸成膜并干燥，得到柔软且可循环使用的智能比色膜。将pH比色膜放在不同pH的缓冲液，观察比色膜的颜色变化；将水果浸渍在成膜液，然后自然干燥，水果表面形成一层保护膜，观察水果的腐败程度并研究涂层的防腐效果；将智能比色膜用于乳制品和肉类制品新鲜度检测，观察颜色变化并探究监测效果。

本发明的第一个目的是提供一种成膜液，是以羟丙基瓜尔胶HPG、以纤维素纳米晶体CNC、深度共溶剂DES、花青素Anth为原料；其中，所述的深度共溶剂是由氯化胆碱和生物糖组成；羟丙基瓜尔胶HPG、纤维素纳米晶体CNC、深度共溶剂DES和花青素Anth的质量比为6：200：1-4：1。

在本发明的一种实施方式中，所述的羟丙基瓜尔胶HPG、纤维素纳米晶体CNC、深度共溶剂DES和花青素Anth的质量比为6：200：2-3：1。

在本发明的一种实施方式中，所述的羟丙基瓜尔胶HPG、纤维素纳米晶体CNC、深度共溶剂DES和花青素Anth的质量比为6：200：2：1。