[发明专利]一种轻质碳酸钙原位加填的生物大分子膜及其在油性食品和药品包装中的应用

说明书

本发明属于膜技术领域，涉及一种轻质碳酸钙原位加填的生物大分子膜及其在油性食品和药品包装中的应用。包括：在N‑羟基丙基‑3‑三甲基壳聚糖HTCC和羧甲基纤维素CMC的混合溶液中，先加入Ca²⁺，再加入CO₃^2‑，原位制备轻质碳酸钙；再加入塑化剂，成膜，得到生物大分子膜。本发明轻质碳酸钙加填的壳聚糖/纤维素大分子膜具有强的抗菌性和力学性质、低透水透油性、零细胞毒性和适当地生物降解周期。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，涉及一种作为添加剂的轻质碳酸钙、生物大分子膜的制备方法及其在油性食品和药品包装中的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着人们环保意识的增强和政府对石油基膜材料在日常生活中使用的限制，用于食品和药品包装的可降解膜的开发受到人们的迫切关注。

纤维素是自然界中含量最多的生物大分子，每年的产量大约为10¹¹-10¹²吨，成本也低廉，是制备可降解膜的首选材料。单一的纤维素膜具有热稳定性差、易脆、无抗菌性等不足。羧甲基纤维素(CMC)是纤维素的一种最常见水溶性衍生物，具有成膜均匀的特点。

壳聚糖是自然界中含量仅次于纤维素的生物大分子，具有生物相容性好、可降解、天然杀菌抑菌性等优点，在食品、化妆品和医药领域有广泛应用。N-羟基丙基-3-三甲基壳聚糖(HTCC)是一种常见的阳离子壳聚糖衍生物，具有对粘膜的粘附性好，促进细胞生长，杀菌抑菌性，水溶性好、且水溶性不受溶液pH影响等优点。壳聚糖作为添加剂时，大量的氢键作用和静电相互作用有效增强纤维素膜的力学强度，并且赋予其抗菌性。

为了迎合市场需求，降低商品的生产成本，通常向生物大分子膜中加入碳酸钙、二氧化钛、蒙脱石等无机微纳米材料。检索发现，现有报道的碳酸钙/壳聚糖复合膜在制备过程中用得到是未经过改性的壳聚糖。未改性壳聚糖只能溶于酸性溶液，所以，在配制溶液时需要用乙酸、盐酸等溶液，这虽然促进了壳聚糖溶解，但对CMC溶解性和溶液性质均有负面影响；而普通壳聚糖的杀菌抑菌性又源自添加的酸(H⁺)与-NH₂结合形成-NH₃⁺，从而导致壳聚糖难以与羧甲基纤维素复合成力学性质、杀菌抑菌性优良的膜。

现有报道的碳酸钙/壳聚糖或碳酸钙/羧甲基纤维素复合膜中的碳酸钙，多为天然碳酸钙经过研磨而得的微纳米颗粒，作为添加剂在膜中使用时，要经历制备、干燥、加填、成膜的过程，过程繁琐、耗能高，而且这种碳酸钙的颗粒粒径大、粒径分布宽、与壳聚糖或纤维素不能很好地兼容，在成膜溶液正分散不均匀，导致膜的质地不均一、性质不稳定。少数使用轻质碳酸钙作为添加剂的复合膜，其中的轻质碳酸钙要经历制备、干燥、加填、成膜的过程，过程繁琐、耗能高，这限制了轻质碳酸钙作为助剂在成膜中的应用。

发明内容

为了克服上述问题，减少石油基膜材料在日常生活中的使用，本发明提供一种轻质碳酸钙原位加填的生物大分子膜及其在油性食品和药品包装中的应用。目前该类大分子膜难以同时具有良好的力学性质、杀菌抑菌性、白度、亲水性，低的油水透过率和零细胞毒性，本发明制备的轻质碳酸钙原位加填的壳聚糖/纤维素大分子膜具有强的抗菌性和力学性质、低透水透油性、零细胞毒性和当地生物降解周期。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种带有相反电荷的生物高分子溶液调控制备轻质碳酸钙并将其作为原位加填剂的方法，包括：