一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜及其制备方法与应用，属于食品保鲜膜技术领域。本发明专利技术以κ‑卡拉胶(KC)、魔芋葡甘露聚糖(KGM)两者为成膜基材，TiO

【技术实现步骤摘要】
一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜及其制备方法与应用
本专利技术属于食品保鲜膜
，涉及到一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜及其制备方法与应用。
技术介绍
食品是人类赖以生存和发展的物质基础，食品安全贯穿于食品加工、存储、销售等过程中。对于食品存储环节，有多种原因会造成食品品质质量下降。例如：食品中存在的各种酶类会将食品中的有机物分解成多种低级产物从而造成食物的腐败；食品中的各种化学反应会使食品产生异味；果蔬自身的蒸腾作用和呼吸作用的发生会引起水分的散失和氧化反应的发生，从而导致果实的失重率上升和品质下降。在所有造成食品品质下降的原因中，由微生物造成的食品腐烂变质是最为主要的因素之一，只要温度适宜，微生物就会生长繁殖，分解食品中的营养物质，造成食品品质的下降，并对人体健康产生严重的危害。霉菌是各种造成食品腐烂的微生物中比较有代表性的一种，霉变严重的粮谷会发生颜色异常、黏稠污秽、结块霉烂等一系列变化，其中的蛋白质被分解成氨化物、硫化物等异味物质。此外，一些霉菌菌株还会产生有毒次级代谢产物霉菌毒素，如鲜绿青霉即为赭曲霉毒素(OTA)的产生菌之一。通过对食品进行包装处理不仅可以避免上述因素造成的不良影响，还能够赋予食品外观美学。就目前的保鲜包装技术发展而言，食品保鲜膜是比较常见的被人们选择用来维持食品新鲜度的包装。常用的成膜材料主要包括壳聚糖、聚乳酸、大豆蛋白、乳清蛋白等。在保鲜膜对食品的应用中，仅利用单一成分的单一功能对食品进行保鲜是当前最为常用的方式，但这仅仅只能有限的延长食品的贮藏期却并不能达到长期贮藏的效果。比如以壳聚糖为成膜材料的薄膜在气体通透性和机械性能方面存在不足；淀粉类薄膜的光泽性较差、易老化而脆裂，膜会不均匀地脱落；大豆分离蛋白膜薄膜的透氧率低，透水率高。而将多种材料有效共混，使形成的保鲜膜能够兼具各种成分的功能，通过影响食品腐败变质的多个途径来延长食品的贮藏期的方式则能有效的解决上述问题。未来，食品保鲜薄膜将向纳米化、集成化发展，从单一方式转化为集多种方式于一身，融物理、材料、化学、生物为一体，充分发挥各组分优点，进一步提高和完善其性能。因此，在当代食品工业中，开发一种广谱、高效、安全的多掺食品保鲜膜已刻不容缓。
技术实现思路
本申请针对现有技术的不足，提供了一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜及其制备方法与应用，本方法协同了KC/KGM/TiO2三者之间的关系，弥补了成膜材料中各自的不足，使得到的新型材料兼具刚性、热稳定性、阻隔性的优点，同时为抑制霉菌及其毒素的污染提供了新的解决思路。本专利技术的技术方案如下：一种基于钛基复合材料的复合薄膜，所述复合薄膜为KC/KGM/TiO2，其中KC为κ-卡拉胶，KGM为魔芋葡甘露聚糖，两者为成膜基材，TiO2为填料。一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜的制备方法，具体制备方法如下：S1：取κ-卡拉胶、魔芋葡甘露聚糖与水混合，随后加入甘油，在80℃水浴锅中加热并搅拌30-60min得到生物基成膜溶液1；S2：向上述生物基成膜溶液1中加入纳米TiO2，超声处理30min使之分散均匀，之后继续搅拌30min，室温下静置2-4h以去除溶液中气泡，得到成膜溶液2；S3：将上述所得成膜溶液235g-45g置于培养皿中，并在60℃烘箱中干燥10-15h得到所述复合薄膜。所述κ-卡拉胶、魔芋葡甘露聚糖与纳米TiO2的质量比为1：1：0.02-0.14。一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜通过其本身兼具的刚性、热稳定性、阻隔性以及抑制微生物生长的特性来实现在食品保鲜中的应用。本专利技术有益的技术效果在于：卡拉胶(KC)是从海洋红藻细胞壁中提取的多糖，是优良的成胶剂。其具有优良的热可逆凝胶性、无毒、亲水、稳定分散以及较好的成膜性等，在食品、药品、日用化工和包装等领域有广泛应用。近年来将卡拉胶作为可食性包装膜材料，取代传统的塑料，已经成为食品包装领域的新趋势。但卡拉胶膜的强度低、热稳定性差，在制膜的过程中存在很大的局限性。魔芋葡甘露聚糖(KGM)是从魔芋中制备的一种可溶性优质膳食纤维，其是一种理想的可食性和天然降解的膜材料，但直接使用KGM制成的单一膜存在诸多不足，比如力学性能不佳、抗菌能力差等问题。本专利技术中纳米TiO2离子的纳米效应及其光催化等特性使得纳米复合材料具备了一般聚合物所不能同时具备的刚性、热稳定性和阻隔性。将无机粒子作为添加剂填充到有机聚合物机体中，可以使有机材料的刚性提高，而纳米离子粒径小、比表面积大、表面活性中心多，在界面处可以和聚合物机体产生紧密的化学结合，提高粘接性能。在聚合物/纳米TiO2复合材料中，纳米离子和聚合物在界面处存在着很强的相互作用力，纳米TiO2粒子能够束缚聚合物分子链的热运动并且能够阻碍热量的传递，从而使得其分解温度比完全自由的聚合物分子量高，从而使热稳定性提高，这一特性弥补了KC膜中热稳定性不足的弊端。当在聚合物中添加无机纳米粒子时，它们的分散会改变复合材料内部水或气体分子的扩散路径，使其沿着一条更为曲折的路径扩散，从而减缓扩散速度，提高材料的阻隔性。相应的，由于改善了膜的紫外线阻隔性，KC/KGM/TiO2纳米复合膜可以防止包装食品中与紫外线相关的异味、变色和营养损失。同时，TiO2作为一种优异的光催化剂，其可以通过光催化反应生成强氧化性的羟基自由基和超氧阴离子自由基，对菌体或菌体孢子进行破坏，最终达到抗菌的效果，这也弥补了KGM膜不具有抗菌作用的劣势。本专利技术将纳米TiO2粒子添加到KGM与KC成膜液中，得到的天然高分子基纳米复合膜能够兼具并在原有基础上改善各组分所具有的刚性、热稳定性、阻隔性和抗菌性，从而实现对食品在贮藏过程中实现最大程度的保鲜。附图说明图1为本专利技术从微观角度观察的实施例1制备得到得KC/KGM膜和KC/KGM/TiO2纳米复合膜的结构。图2为本专利技术实施例1中纳米TiO2和KGM膜、KC膜、KC/KGM复合膜、KC/KGMO/TiO2纳米复合膜的XRD图谱。图3为本专利技术实施例1中KC/KGM复合膜与KC/KGM/TiO2纳米复合膜的FT-IR光谱。图4为本专利技术实施例1中KC/KGM复合膜和KC/KGM/TiO2纳米复合膜的紫外吸收光谱。图5为本专利技术实施例中1KC/KGM复合膜和KC/KGM/TiO2纳米复合膜的机械性能(拉伸强度TS和断裂伸长率EB)比较。图6为本专利技术实施例1中利用热重分析研究KC/KGM复合膜和KC/KGM/TiO2纳米复合膜的热稳定性。图7为本专利技术实施例中制备得到的KC/KGM膜、KC/KGM/1％TiO2、KC/KGM/3％TiO2、KC/KGM/5％TiO2、KC/KGM/7％TiO2纳米复合膜对鲜绿青霉生长的抑制作用。图8为本专利技术实施例1中制备得到的KC/KGM膜、KC/KGM/5％TiO2纳米复合膜与当前市场中常用的PET膜在面包片中的应用。图9为本专利技术实施例1中制备得到的KC/KGM膜、KC/KGM/5％TiO2纳米复合膜与当前市场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜，其特征在于，所述复合薄膜为KC/KGM/TiO

【技术特征摘要】
1.一种基于钛基复合材料的食品保鲜膜，其特征在于，所述复合薄膜为KC/KGM/TiO2，其中KC为κ-卡拉胶，KGM为魔芋葡甘露聚糖，两者为成膜基材，TiO2为填料。


2.一种如权利要求1所述的基于钛基复合材料的食品保鲜膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
S1：取κ-卡拉胶、魔芋葡甘露聚糖与水混合，随后加入甘油，在80℃水浴锅中加热并搅拌30-60min得到生物基成膜溶液1；
S2：向上述生物基成膜溶液1中加入纳米TiO2，超声处理30min使之分散均匀，之后继续搅拌3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世嘉，孟祥一，段诺，李倩，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32