一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用，其由玉米淀粉，甘油、增强剂组成，所述增强剂为纳米CaCO3、蜡质玉米淀粉纳米颗粒或壳聚糖，所述质量比玉米淀粉∶甘油＝6.5～8.0∶1.5～3.0，当增强剂为纳米CaCO3时、蜡质玉米淀粉纳米颗粒，增强剂/玉米淀粉的质量分别为：0.02～0.5、1～25；当增强剂为纳米CaCO3和壳聚糖时，纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为0.06，壳聚糖的质量/玉米淀粉的质量：10～50；所述纳米CaCO3颗粒大小介于30～50nm；所述蜡质玉米淀粉纳米颗粒大小70～120nm。本发明专利技术的复合膜机械性能得到明显的改善；膜的透光率和透湿性降低；热特性较好；复合膜比玉米淀粉膜的热稳定性高；玉米淀粉与纳米CaCO3颗粒之间有较好的相容性。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用
本专利技术涉及一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用。
技术介绍
随着石油资源日渐枯竭和“白色污染”的日益严重，以天然高分子等可再生资源为原料的可降解包装膜的研究与应用逐渐成为科研工作的研究重点。淀粉具有对环境友好，可降解等优点，拥有广阔的应用前景。目前研究的单一淀粉膜力学性能较差，阻湿性差，在应用领域上受到很大的限制。纳米粒子具有高的表面能和反应活性，容易发生聚集，减弱甚至丧失其原有的特殊性能。这毫无疑问的大大限制了纳米氧化锌在生物、医药领域，例如紫外光遮蔽材料、抗菌剂等方面的应用。目前，“绿色化学”已经逐渐热门话题，而利用这种观点来制备纳米粒子的关键在于选择对环境友好的化学试剂和无毒的纳米粒子稳定剂。多糖材料(如淀粉、葡聚糖等)由于其特殊的结构及对环境友好的性质，越来越受到纳米领域研究人员的青睐。目前在国内还很少有人涉足淀粉纳米晶粒的研究，它的主要的应用是作为增强填充剂加入到天然高分子或合成高分子当中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种玉米淀粉复合膜，其由玉米淀粉，甘油、增强剂组成，所述增强剂为纳米CaCO3、蜡质玉米淀粉纳米颗粒或壳聚糖(n＝562)，所述质量比玉米淀粉：甘油＝6.5～8.0:1.5～3.0(优选7.5:3)，当增强剂为纳米CaCO3时，纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为：0.02～0.5；当增强剂为蜡质玉米淀粉纳米颗粒时：淀粉纳米颗粒的质量/玉米淀粉的质量：1～25；当增强剂为纳米CaCO3和壳聚糖时，纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为0.06，壳聚糖的质量/玉米淀粉的质量：10～50；所述纳米CaCO3颗粒大小30～50nm；所述蜡质玉米淀粉纳米颗粒大小70-120nm。所述玉米淀粉复合膜的制备方法：将玉米淀粉，甘油溶于水(优选蒸馏水)中，将超声分散处理的纳米CaCO3水溶液与淀粉甘油的混合液混合，加热(优选直接加热到100℃，在沸水中糊化)至淀粉完全糊化，搅拌(优选磁力搅拌)20～40min(优选30min)后，脱气10～20min(优选15min)，制膜，40℃～50℃(优选45℃)干燥40～55h(优选48h)，揭膜，于相对湿度60％～75％(优选67％)的干燥器中保存；或者将玉米淀粉，甘油溶于水(优选蒸馏水)中，将超声分散处理的纳米CaCO3水溶液与淀粉甘油的混合液混合，加热(优选在沸水浴中)至淀粉完全糊化，将壳聚糖醋酸溶液加入冷却后的糊化液中，搅拌(优选磁力搅拌)20～40min(优选30min)后，脱气10～20min(优选15min)，制膜，40℃～50℃(优选45℃)干燥40～55h(优选48h)，揭膜，于相对湿度60％～75％(优选67％)的干燥器中保存；所述壳聚糖醋酸溶液为将壳聚糖溶于浓度为1％的醋酸溶液中，混合均匀即可。上述复合膜在食品包装中的应用。上述方法在制备可食性膜中的应用。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的复合膜通过添加纳米CaCO3，其机械性能得到明显的改善，当纳米CaCO3添加量为0.06％时，机械强度(TS)和断裂伸长率(E％)均达到最大值；膜的透光率和透湿性降低；热特性较好；复合膜比玉米淀粉膜的热稳定性高；玉米淀粉与纳米CaCO3颗粒之间有较好的相容性。2、玉米淀粉与玉米淀粉纳米颗粒之间存在强烈的氢键相互作用，从而更好地使得基体与增强剂之间的相容性较好；添加淀粉纳米颗粒后，复合膜的热特性及热稳定性提高；玉米淀粉复合膜中淀粉纳米颗粒添加量的变化对膜的性能有显著的影响，主要表现在：随着含量的增加，透光率不断下降，最低至68％；添加适量的淀粉纳米颗粒，可改善复合薄膜的力学性能，添加量为15％时，TS为2.35MPa、E％为67.44％，表明淀粉纳米颗粒起到了很好的增强增韧作用；复合膜的阻湿性能不断提高，有利于膜在包装材料上的应用。3、在复合膜中加入壳聚糖可使复合膜的TS增大；E％先增大后降低。复合膜亮度变暗，颜色逐渐变黄；透光率发生显著变化；水溶性逐渐增加，而阻湿性明显变差，壳聚糖含量超过30％后，水蒸气透过率又有所增加；随着壳聚糖含量的增加，复合膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和蜡样芽胞杆菌三种菌逐渐出现抑菌性，且对大肠杆菌有较强的抑菌活性；随后在细菌培养期间，当壳聚糖含量超过20％时，细菌的生长开始受到抑制，且三种菌的生长完全受到抑制的天数随壳聚糖含量的增加而逐渐增多。4、本专利技术所用的原料来源广泛、价格低廉、可生物降解、对环境友好、方便易得、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1为实施例1中纳米CaCO3含量对玉米淀粉膜透光率的影响；图2为实施例1中纳米CaCO3含量对玉米淀粉膜透湿性的影响；图3为实施例1中纳米CaCO3的玉米淀粉膜的表面结构SEM图，其中纳米CaCO3(a)，玉米淀粉膜(A)，含0.02％(B)，0.04％(C)，0.06％(D)，0.1％(E)，0.5％(F)纳米CaCO3的玉米淀粉膜的表面结构SEM图；图4为实施例1纳米CaCO3的玉米淀粉膜截面结构SEM图，其中玉米淀粉膜(A)，含0.02％(B)，0.04％(C)，0.06％(D)，0.1％(E)，0.5％(F)纳米CaCO3的玉米淀粉膜截面结构SEM图；图5为实施例1纳米CaCO3含量对玉米淀粉膜热重的影响，其中CS表示玉米淀粉膜，Ca表示纳米CaCO3；图6为实施例1纳米CaCO3颗粒及未添加与添加纳米CaCO3的玉米淀粉膜的X-衍射图，其中CS表示玉米淀粉膜，Ca表示纳米CaCO3；图7为实施例2淀粉纳米颗粒含量对玉米淀粉膜水蒸气透过率的影响；图8为实施例2淀粉纳米颗粒含量对玉米淀粉膜透光率的影响；图9为实施例2淀粉纳米颗粒含量对玉米淀粉膜热重的影响，其中CS表示玉米淀粉膜，NWCS表示蜡质玉米淀粉纳米颗粒；图10为实施例2蜡质玉米淀粉纳米颗粒的玉米淀粉膜的表面结构SEM图，玉米淀粉膜(A)，含1％(B)，5％(C)，15％(D)，20％(E)，25％(F)蜡质玉米淀粉纳米颗粒的玉米淀粉膜的表面结构SEM图；图11为实施例2蜡质玉米淀粉纳米颗粒的玉米淀粉膜截面结构SEM图；玉米淀粉膜(A)，含1％(B)，5％(C)，15％(D)，20％(E)，25％(F)蜡质玉米淀粉纳米颗粒的玉米淀粉膜截面结构SEM图；图12为实施例2蜡质玉米点纳米颗粒、玉米淀粉膜及淀粉纳米颗粒/玉米淀粉复合膜的X-衍射图，其中CS表示玉米淀粉膜，NWCS表示蜡质玉米淀粉纳米颗粒；图13为实施例3壳聚糖对玉米淀粉纳米CaCO3复合膜透光率的影响；图14为实施例3壳聚糖对玉米淀粉纳米CaCO3复合膜透湿性的影响；图15为实施例3大肠杆菌生长曲线，其中CS表示玉米淀粉膜，Ca表示纳米CaCO3，CTS表示壳聚糖；图16为实施例3金黄色葡萄球菌生长曲线，其中CS表示玉米淀粉膜，Ca表示纳米CaCO3，CTS表示壳聚糖；图17为实施例3蜡样芽孢杆菌生长曲线，其中CS表示玉米淀粉膜，Ca表示纳米CaCO3，CTS表示壳聚糖。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。实验材料与方法：玉米淀粉购自上海市国民淀粉工业有限公司，纳米CaC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米淀粉复合膜，其特征在于，其由玉米淀粉，甘油、增强剂组成，所述增强剂为纳米CaCO3、蜡质玉米淀粉纳米颗粒或壳聚糖，所述质量比玉米淀粉：甘油＝6.5～8.0:1.5～3.0，当增强剂为纳米CaCO3时，纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为：0.02～0.5；当增强剂为蜡质玉米淀粉纳米颗粒时：淀粉纳米颗粒的质量/玉米淀粉的质量：1～25；当增强剂为纳米CaCO3和壳聚糖时，纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为0.06，壳聚糖的质量/玉米淀粉的质量：10～50；所述纳米CaCO3颗粒大小介于30～50nm；所述蜡质玉米淀粉纳米颗粒大小70～120nm。

【技术特征摘要】
1.一种玉米淀粉复合膜的制备方法，其特征在于，称取占淀粉干基0.06％的纳米CaCO3，加入100mL蒸馏水中进行超声分散，将7.5g玉米淀粉，3g甘油加入其中，在沸水浴中加热至淀粉完全糊化，磁力搅拌30min后，将不同添加量的壳聚糖醋酸溶液加入冷却后的糊化液中，混合后磁力搅拌30min，再脱气15min，移...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙庆杰，熊柳，席婷婷，姬娜，李晓静，姜岁岁，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37