茶渣改性氧化纤维素复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种茶渣改性氧化纤维素复合膜及其制备方法与应用，其是由选择性氧化纤维素分子中醛基与茶渣中氨基发生亚胺化学反应而得到。本发明专利技术制备的茶渣改性氧化纤维素复合膜具有良好的力学强度、生物降解性和抗氧化性能，安全卫生，可用于生鲜猪肉的常温保鲜，能延长食品保质期。

Tea Residue Modified Cellulose Oxide Composite Membrane and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a tea residue modified oxidized cellulose composite film and its preparation method and application, which is obtained by the imine chemical reaction between aldehyde group in selective oxidized cellulose molecule and amino group in tea residue. The tea residue modified oxidized cellulose composite film prepared by the invention has good mechanical strength, biodegradability, antioxidant performance, safety and sanitation, can be used for fresh pork at room temperature, and can prolong the shelf life of food.

【技术实现步骤摘要】
茶渣改性氧化纤维素复合膜及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种由茶渣化学改性的氧化纤维素复合膜及其制备方法和应用，属于包装材料及食品保鲜

技术介绍
在科技日益进步的今天，保鲜膜的使用已走进千家万户，成为日常生活的必备品。保鲜膜作为常用的一类保鲜食品的塑料包装制品，具有适度的透氧性和透湿度，可以调节被保鲜品周围的氧气含量和水分含量，阻隔空气中的微生物、灰尘等，达到保鲜食品目的。目前使用的保鲜膜材料主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等高分子塑料薄膜，这些塑料保鲜膜的原料来源于不可再生的石油资源，且塑料膜很难降解，对环境造成严重的“白色污染”，同时在微波、冰箱、烘烤等介质条件下，塑料薄膜会有化学变化，其内部有害物质向食品中渗透，并随食物进入人体，从而危害人体健康[JieXM,CaoYM,QinJJ,etal.Influenceofdryingmethodonmorphologyandpropertiesofasymmetriccellulosehollowfibermembrane.JournalofMembraneScience,2005,246:157-165]。纤维素是自然界中最丰富的可再生资源，全球每年天然合成的纤维素可达数千亿吨，与日益枯竭的石油资源相比，纤维素拥有可再生、易降解、环境友好等优势，是解决石化资源危机和环境问题的有效途径之一。纤维素膜是一种应用广泛的膜材料，在生物医学、植入材料、组织工程、生物分离、食品包装、吸附过滤等领域展现出良好的应用前景，然而纤维素膜在机械强度、耐热性、阻氧性、阻湿性及抗菌性等方面的不足限制了其应用，不利于延长食品的保鲜期。因此，利用外来功能物质或官能团与纤维素分子相互结合而形成具备一定结构和功能的膜材料，是开发持久保鲜、绿色环保、安全卫生、高效抗菌、防腐防臭、生物降解性好的新型纤维素复合膜材料的重要方法。茶起源于中国，我国是世界最大的产茶国，2016年我国茶园种植面积达到293.3万公顷，茶叶产量243.1万吨，种植面积和茶叶产量稳居世界首位。中国在速溶茶、茶饮料、茶多酚等深加工生产和茶园粗老叶修剪过程中产生大量的茶渣废弃物，每年产生的茶渣多达1.6亿公斤。茶渣废弃物处理成为一个日益严重的环境问题，大量茶渣的随意丢弃不仅引起环境污染，而且造成生物资源的巨大浪费，近年来，如何开发利用茶渣资源，使其变废为宝，已成为热门研究方向。与此同时，废弃的茶渣中残留较多的有效成分，主要包括蛋白质、纤维素、半纤维素、茶多酚、氨基酸、茶多糖、咖啡碱和脂类物质等，茶渣拥有降血脂、抗氧化、抑菌、抗病毒、抗肿瘤等功效，仍有很高的利用价值[GustJ,SuwalskJ.Useofmossbauerspectroscopytostudyreactionproductsofpolyphenolandironcompounds.Corrossion,1994,50(5):355-365]。茶渣中的茶多酚具有很强的抗氧化作用，抗氧化能力是人工合成抗氧化剂BHT的4～6倍，茶多酚常用于食品保鲜防腐，没有任何毒副作用，可防止食品退色、消除异味、保全食品各种营养成份。现代医学研究证实，茶多酚具有抑菌、抗病毒、预防衰老、降血糖、抗癌、防过敏等功效，尤其对金色葡萄球菌、霍乱弧菌、口腔细菌、螺旋杆菌、大肠杆菌、变形链球菌、芽胞杆菌、痢疾、伤寒和副伤寒杆菌等多种病原菌都有明显的抑制、杀灭作用。茶多酚是通过生物化学和物理化学机理来抗菌，并改变病菌的生理活性，干扰病菌的代谢活动[王景梓,王岗,徐贵发,等.茶多酚的药理研究.食品与药品,2006,8(3):23-26；UstundagOG,ErsanS,OzcanE,etal.Blackteaprocessingwasteasasourceofantioxidantandantimicrobialphenoliccompounds.EuropeanFoodResearchandTechnology,2016,242(9):1523-1532]。目前如何开发利用茶渣废弃物，已成为生物质材料的研究热点。中国专利技术专利公开号：“CN104059239A”公开了一种用茶渣制作保鲜膜的方法，以茶渣为原料，通过碱液提取、漆酶水解和超滤纯化获取低分子量半纤维素，然后在半纤维素溶液中添加塑化剂制备机械强力较高和易降解的半纤维素保鲜膜，然而此方法存在漆酶价格高、茶渣半纤维素提取率及纯度较低、增塑剂用量大等问题，此专利技术目的仅在于从茶渣中制备较低分子量的半纤维素和半纤维素保鲜膜。因此，如何通过茶渣化学改性纤维素，使纤维素膜具有抗菌防腐、抗氧化和消除异味等功能，并将茶渣的各种优异功效转移到纤维素膜中而制备出新型的复合膜材料，从而既可以高效利用茶渣生物质废弃物又能延长食品的保鲜期，是本领域研究者一直努力解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种茶渣改性氧化纤维素复合膜及其制备方法与应用，所要解决的技术问题在于如何通过茶渣化学改性纤维素，使纤维素膜具有抗菌防腐、抗氧化和消除异味等功能，并将茶渣的各种优异功效转移到纤维素膜中而制备出新型的复合膜材料，从而既可以高效利用茶渣生物质废弃物又能延长食品的保鲜期。本专利技术首先公开了茶渣改性氧化纤维素复合膜，其特点在于：所述茶渣改性氧化纤维素复合膜是由选择性氧化纤维素分子中醛基与茶渣中氨基发生亚胺化学反应而得到。进一步地，所述茶渣改性氧化纤维素复合膜中的茶渣接枝率为4.43～42.91％，复合膜的拉伸强度为6.65～21.09MPa，断裂伸长率为3.21～23.87％，DPPH自由基清除率为19.81～49.04％，含水率为16.35～24.48％，水蒸气透过系数为4.92～7.51g·mm/m2·day·kPa。本专利技术还公开了所述茶渣改性氧化纤维素复合膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将茶渣在70～80℃去离子水中浸泡3～4h除去可溶性色素，然后在80～100℃下干燥3～5h，最后粉碎后过150目筛网，得到茶渣粉；(2)在离子液体中加入选择性氧化纤维素，油浴加热至80～100℃下持续搅拌30min～120min，使选择性氧化纤维素溶解，获得选择性氧化纤维素的离子液体溶液，其中，选择性氧化纤维素的质量浓度为1～2％；(3)将茶渣粉加入到所述选择性氧化纤维素的离子液体溶液中，再加入催化剂1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体，获得混合反应液，在所述混合反应液中，催化剂质量浓度为2～7％；将所述混合反应液在室温下持续搅拌反应1～3h，然后对反应液进行离心脱泡和沉积未反应的茶渣，将所得上清液倾倒在表面铺有聚四氟乙烯薄板的玻璃板上，用自动涂布器制得厚度为1～1.8mm的均匀薄膜，再浸入固化剂中20～30℃浸泡6～8h后凝固成型并将离子液体完全析出，所得复合膜用去离子水清洗6～8次，再经自然晾干，即得到茶渣改性氧化纤维素复合膜。优选的，步骤(2)中所述的选择性氧化纤维素是按如下方法获得：将纤维素粉碎、过80目筛后，浸入到质量浓度为7～10％的氢氧化钠溶液中，在20～40℃下超声波处理25～50min，然后用去离子水充分洗涤并压榨除去碱液，获得碱溶胀的纤维素；用0.8～2g/L的高碘酸钠溶液于35～50℃下选择性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.茶渣改性氧化纤维素复合膜，其特征在于：所述茶渣改性氧化纤维素复合膜是由选择性氧化纤维素分子中醛基与茶渣中氨基发生亚胺化学反应而得到。

【技术特征摘要】
1.茶渣改性氧化纤维素复合膜，其特征在于：所述茶渣改性氧化纤维素复合膜是由选择性氧化纤维素分子中醛基与茶渣中氨基发生亚胺化学反应而得到。2.根据权利要求1所述的茶渣改性氧化纤维素复合膜，其特征在于：所述茶渣改性氧化纤维素复合膜中的茶渣接枝率为4.43～42.91％，复合膜的拉伸强度为6.65～21.09MPa，断裂伸长率为3.21～23.87％，DPPH自由基清除率为19.81～49.04％，含水率为16.35～24.48％，水蒸气透过系数为4.92～7.51g·mm/m2·day·kPa。3.一种权利要求1或2所述的茶渣改性氧化纤维素复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将茶渣在70～80℃去离子水中浸泡3～4h除去可溶性色素，然后在80～100℃下干燥3～5h，最后粉碎后过150目筛网，得到茶渣粉；(2)在离子液体中加入选择性氧化纤维素，油浴加热至80～100℃下持续搅拌30min～120min，使选择性氧化纤维素溶解，获得选择性氧化纤维素的离子液体溶液，其中，选择性氧化纤维素的质量浓度为1～2％；(3)将茶渣粉加入到所述选择性氧化纤维素的离子液体溶液中，再加入催化剂1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体，获得混合反应液，在所述混合反应液中，催化剂质量浓度为2～7％；将所述混合反应液在室温下持续搅拌反应1～3h，然后对反应液进行离心脱泡和沉积未反应的茶渣，将所得上清液倾倒在表面铺有聚四氟乙烯薄板的玻璃板上，用自动涂布器制得厚度为1～1.8mm的均匀薄膜，再浸入固化剂中20～30℃浸泡6～8h后凝固成型并将离子液体完全析出，所得复合膜用去离子水清洗6～8次，再经自然晾干，即得到茶渣改性氧化纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：许云辉，宛晓春，刘检，谢文东，段先锋，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34