一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法和应用，以该铜掺杂碳纳米材料为主要原料，辅以纳米银、魔芋胶、海藻酸钠、甘油，通过利用具有饱和席夫碱平面结构Na2[Cu(EDTA)]为掺杂金属碳纳米材料的碳源及掺杂金属，经热分解处理后，转变成铜配位的带有石墨结构的铜掺杂碳纳米材料。铜掺杂碳纳米材料可阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌；同时Cu(II)、Cu(I)及Cu(0)的氧化还原作用及与纳米银协同杀菌作用，预防腐烂的发生。涂膜保鲜剂减少水果内部水分的丧失，抑制水果内部与外部的气体交换，形成内部二氧化碳浓度高、氧气低的微环境，降低体内的呼吸作用，维持了细胞的代谢活性，起到较好的水果保鲜作用。

【技术实现步骤摘要】
一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法和应用
本专利技术属于化工
，具体是涉及一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法和应用。
技术介绍
涂膜技术是在果蔬的表面涂上一层极薄的膜，以此来抑制果蔬的呼吸作用，阻止果蔬水分散失，防止外界氧气与果蔬内部成分发生氧化作用，提高果蔬抗机械损伤的能力及抵御病菌侵染的能力，从而保护果蔬的营养成分、色、香、味、形，延长果蔬的货架期。涂膜保鲜的成功主要依赖于膜的选择，不同的膜材具有不同的保鲜性能，同一膜材对不同的果蔬品种保鲜效果不一定相同，因此长期以来，涂膜保鲜的研究主要集中在优化膜材性能、开发新型涂膜材料等方面。随着生活水平的提高，生活模式与消费观念的改变，人们更加关注食品的安全性与环境友好性，因此，寻找安全、天然、可降解的保鲜材料已成为近几年的研究热点。魔芋胶富含葡甘聚糖，它是由葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷键连接起来的高分子多糖，易溶于水形成凝胶状溶液，黏度高，稳定性及成膜性好，适合作为涂膜保鲜的基质，同时魔芋多糖还具有抑制果皮褐变和微生物生长的能力。由魔芋胶直接制成的单一膜存在着许多不足，如保鲜涂膜的强度低、抗菌能力差以及吸湿度大等等问题，需要对其进行必要的处理，提高其保鲜涂膜性能。纳米材料由于其较高的比表面积和增强的生物活性在抗菌方面显示出明显的优势。碳纳米材料具有较宽的吸收光谱和较高的吸收系数、无毒、化学性能稳定、原料丰富、制备方法简单等特性，表面的羧基、羟基使其良好的水溶性、生物相容性。带有饱和席夫碱平面结构的Na2[Cu(EDTA)]为掺杂金属碳纳米材料的极好原料，同时提供碳及金属，辅以抗坏血酸，既可提供碳源，又可作为铜还原剂，经热分解处理后，结构由饱和席夫碱平面结构转变成铜配位的带有石墨的铜掺杂碳纳米材料，表面生成的强氧化性羟自由基·OH，能使大部分有机污染物和细菌、霉菌分解成CO2和H2O等无害物质。该纳米材料与纳米银协同杀菌作用更加明显，同时由于材料良好的水溶性、生物相容性，可以与魔芋胶、海藻酸钠结合，而得到力学性能和透气性能都优于单一魔芋胶的复合涂膜。本专利技术利用安全、无毒、易被水冲洗的魔芋胶、海藻酸钠和能抑制水果腐烂过程中产生的各种霉菌、细菌的滋生，抑制效果良好的铜掺杂碳纳米材料及纳米银为原料，制备复合涂膜水果保鲜剂，用于水果保鲜剂，从而提供一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术利用具有饱和席夫碱平面结构Na2[Cu(EDTA)]为掺杂金属碳纳米材料的碳源及掺杂金属，经热分解处理后，转变成铜配位的带有石墨结构的铜掺杂碳纳米材料；同时利用铜掺杂碳纳米材料与纳米银的强催化作用及高效抑菌性，以铜掺杂碳纳米材料为主要原料，结合纳米银、魔芋胶、海藻酸钠、甘油来制备涂膜水果保鲜剂。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，包括如下各组分的原料：海藻酸钠0.5-1份魔芋胶0.5-1份卡拉胶0.5-1份甘油5-10份纳米银0.01-0.05份铜掺杂碳纳米材料0.1-0.5份蒸馏水500-1000份。优选的，一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，包括如下各组分的原料：海藻酸钠0.8-1份魔芋胶0.8-1份卡拉胶0.8-1份甘油7-8份纳米银0.02-0.04份铜掺杂碳纳米材料0.2-0.4份蒸馏水600-800份。优选的，所述纳米银的制备方法包括：取0.01mol/L硝酸银溶液10-50mL，再加入0.5mol/L聚乙烯吡咯烷酮10-50mL，在冰水浴中搅拌后加入0.01mol/L柠檬酸钠15-50mL，再逐滴加入浓度为0.1mol/L的NaBH41.6-8mL，滴加过程中一直搅拌反应，溶液呈金黄色反应结束。优选的，所述铜掺杂碳纳米材料的制备方法包括：取1.6-2.0gNa2[Cu(EDTA)]和0.1-0.3g抗坏血酸，混合均匀，放置于带盖子的刚玉舟中，在高温管式炉中300℃焙烧2-3h，焙烧完成后，将黑色产物磨碎，溶解在100mL去离子水中，并超声20-30min，然后将黑色悬浊液于15000rpm离心15-20min，取上清液过0.22μm滤膜；取滤液，于60℃真空干燥箱中干燥24h，即制得铜掺杂碳纳米材料。一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂的制备方法，包括以下步骤：1)分别称取上述各原料，备用；2)将步骤1)称取的海藻酸钠、魔芋胶、卡拉胶，加入蒸馏水中，60℃加热搅拌溶解6-8h，再加入涂膜助剂甘油、纳米银、铜掺杂碳纳米材料，搅拌至室温，即得铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂。一种由上述一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂的制备方法制备的铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂在水果保鲜中的应用，将水果浸入配制好的铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂中30-60s，捞出自然晾干，即在水果表面形成一层保鲜膜。优选的，所述水果包括柑桔、香蕉、荔枝、芒果。本专利技术有益效果：1、首次将铜掺杂碳纳米材料应用于涂膜水果保鲜剂，结合纳米银、魔芋胶、海藻酸钠制备的涂膜水果保鲜剂，在可见光照射下，铜掺杂碳纳米材料产生的强氧化性羟自由基·OH能够穿透细菌的细胞壁，进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌。2、铜掺杂碳纳米材料中Cu(II)、Cu(I)及Cu(0)的氧化还原作用及与纳米银协同杀菌作用，使其具有好的抑菌特性，阻止病原菌微生物的伤害，预防腐烂的发生。3、涂膜保鲜剂减少水果内部水分的丧失，维持细胞的膨压，保持较高的硬度和质地；涂膜保鲜剂在果蔬外部能形成薄膜，从而抑制水果内部与外部的气体交换，形成内部二氧化碳浓度高、氧气低的微环境，从而降低体内的呼吸作用，维持了细胞的代谢活性，起到较好的水果保鲜作用。4、铜掺杂碳纳米材料、纳米银、魔芋胶、海藻酸钠良好的水溶性，使产品的安全性、易清洗性方面优势突出。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1：纳米涂膜水果保鲜剂用于柑桔保鲜1、铜掺杂碳纳米材料(Cu-CDs)的制备：1.6-2.0gNa2[Cu(EDTA)]和0.1-0.3g抗坏血酸，混合均匀，放置于带盖子的刚玉舟中，在高温管式炉中300℃焙烧2-3h，焙烧完成后，将黑色产物磨碎，溶解在100mL去离子水中，并超声20-30min。然后将黑色悬浊液于15000rpm离心15-20min，取上清液过0.22μm滤膜。取滤液，于60℃真空干燥箱中干燥24h，即制得铜掺杂碳纳米材料。2、纳米银(AgNPs)制备：在装有磁子的25mL圆底烧瓶中加入10-50mL(0.01mol/L)硝酸银溶液，再加入10-50mL(0.5mol/L)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，在冰水浴中搅拌后加入15-50mL(0.01mol/L)的柠檬酸钠，再逐滴加入1.6-8mL浓度为0.1mol/L的NaBH4，滴加过程中一直搅拌反应，溶液呈金黄色反应结束。3、含铜掺杂碳纳米涂膜保鲜剂(Cu-CDs-TM)制备：分别称取0.5-1.0g海藻酸钠、0.5-1.0g魔芋胶、0.5-1.0g卡拉胶，加入500-1000mL蒸馏水，60℃加热搅拌溶解6-8h，再加入涂膜助剂5-10mL甘油、0.01-0.05g纳米银、0.1-0.5g铜掺杂碳纳米材料，用蒸馏水加热搅拌均匀定容至500mL，凉至室温。4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，其特征在于，包括如下各组分的原料：

【技术特征摘要】
1.一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，其特征在于，包括如下各组分的原料：2.根据权利要求1所述的一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，其特征在于，包括如下各组分的原料：3.根据权利要求1或2所述的一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，其特征在于，所述纳米银的制备方法包括：取0.01mol/L硝酸银溶液10-50mL，再加入0.5mol/L聚乙烯吡咯烷酮10-50mL，在冰水浴中搅拌后加入0.01mol/L柠檬酸钠15-50mL，再逐滴加入浓度为0.1mol/L的NaBH41.6-8mL，滴加过程中一直搅拌反应，溶液呈金黄色反应结束。4.根据权利要求1或2所述的一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂，其特征在于，所述铜掺杂碳纳米材料的制备方法包括：取1.6-2.0gNa2[Cu(EDTA)]和0.1-0.3g抗坏血酸，混合均匀，放置于带盖子的刚玉舟中，在高温管式炉中300℃焙烧2-3h，焙烧完成后，将黑色产物磨碎，溶解在100mL去...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，李晚谊，肖丹，杨亚玲，李智敏，田浩，侯朝祥，普红梅，
申请(专利权)人：云南省农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：云南,53