一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法和应用技术

一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法和应用，它涉及一种纤维素基膜材料的制备方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有方法制备的pH刺激响应膜材料存在生产成本昂贵、响应模式复杂、高污染、变化过程不明显和回收困难的问题。方法：一、制备纳米纤维素悬浮液；二、制备纤维素基膜材料。一种用于食品检测的纤维素基膜材料作为食品鲜度指示器使用。本发明专利技术制备的用于食品检测的纤维素基膜材料的生产成本低廉，响应模式简单，环境污染小，变化强烈，原材料分离简单，易于回收。本发明专利技术可获得一种用于食品检测的纤维素基膜材料。用于食品检测的纤维素基膜材料。用于食品检测的纤维素基膜材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种纤维素基膜材料的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，市场上存在许多利用电、光等驱动的高灵敏度pH刺激响应膜材料，但是仍旧存在许多缺点：
[0003]1.生产成本昂贵：传统pH刺激响应膜材料依赖配套仪器，使用成本高，且生产过程利用的导电原材料生产难度大，价格高等问题，产业化困难。
[0004]2.响应模式复杂：传统的pH刺激响应膜材料在不同pH值下利用仪器检测电导率的变化，从而达到对环境pH的检测，设备复杂，技术要求高，不适用于大众消费者。
[0005]3.高污染：制备过程所产生的副产物具有一定毒性，对环境保护与人体健康产生不利的影响。
[0006]4.变化过程不明显：电位变化给人的直观感受不强烈，且传统pH刺激响应膜材料反射吸收光谱变化过程落在不可见光区，产品不会出现明显的颜色变化。
[0007]5.回收困难：传统pH刺激响应膜材料制备完成后，单体通过共价键的形式在紧密连接，彼此间键合强度大，无法通过简单的手段将其断裂，材料降解困难，且降解过程容易造成二次污染。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是要解决现有方法制备的pH刺激响应膜材料存在生产成本昂贵、响应模式复杂、高污染、变化过程不明显和回收困难的问题，而提供一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法和应用。
[0009]一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0010]一、制备纳米纤维素悬浮液：
[0011]①
、将质量分数为98％的浓硫酸进行稀释，得到质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液；
[0012]②
、将棉绒与质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液混合，在搅拌条件下进行水解反应，然后加入去离子水，再进行离心、透析，得到初级纳米纤维素溶液；
[0013]③
、对初级纳米纤维素溶液进行多次离心除杂，然后使用超声波粉碎机处理，再在温度为45℃～60℃的烘箱中浓缩，得到质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液；
[0014]二、制备纤维素基膜材料：
[0015]将花青素溶液和乙二醇溶于质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液中，得到混合溶液；在25℃、相对湿度50％的条件下，将混合溶液放置于平整的桌面上进行蒸发、干燥、自组装，得到用于食品检测的纤维素基膜材料。
[0016]本专利技术的优点：
[0017]一、生产成本低廉：生产过程所需的主要原料均为植物基生物质材料，其绿色、环
保、经济效益高的特点决定了其较高的综合价值；
[0018]二、响应模式简单：本专利技术以花青素在pH刺激下的颜色变化为机理，在保持了传统pH刺激响应膜材料高灵敏度的基础上，不需要依赖庞大的检测系统，利用肉眼判断薄膜颜色变化即可确认食品新鲜度，简化了响应模式；也可以通过绘制样品透射光谱不同pH下的标准曲线，做到对氨气检测的半定量测量，对新鲜度进行定量判断；
[0019]三、环境污染小：以花青素与纤维素为原料，具有可降解、可再生、生物相容性强、无公害等特点；
[0020]四、变化强烈：以此工艺制备得到的样品，光谱变化落在可见光区，随着鲜虾的腐败，颜色发生由红色到灰色到橙色的变化，易被察觉；
[0021]五、原材料分离简单，易于回收：本专利技术制备的用于食品检测的纤维素基膜材料中纤维素和花青素之间通过氢键与范德华力连接，键合强度小，可以通过加入少量水过滤分离得到花青素，再少量水微热得到纳米纤维素溶液；
[0022]六、本专利技术使用乙二醇作为增塑剂：不同于其他增塑剂降低脆性提高韧性，乙二醇作为增塑剂除了能完成增塑剂的基本要求外，还可以作为抗冻剂存在于产品中，使食品鲜度指示器能适用于日常生活的低温情况。
[0023]本专利技术可获得一种用于食品检测的纤维素基膜材料。
附图说明
[0024]图1为实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料在不同偏振光下的宏观图片，其中(a)为自然光，(b)为左旋光，(c)为右旋光；
[0025]图2为非晶态纳米纤维素薄膜和实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料的SEM，其中(a)为无手性结构的非晶态纳米纤维素薄膜，(b)为有手性结构的实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料；
[0026]图3为在不同环境pH值下实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料溶液的可见光吸收光谱图，其中，a的pH值为3，b的pH值为4，c的pH值为7，d的pH值为9，e的pH值为11；
[0027]图4为不同湿度下实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料的形貌变化图；
[0028]图5为不同湿度下实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料的反射光谱图，其中，1的湿度为50％，2的湿度为70％，3的湿度为80％，4的湿度为90％，5的湿度为100％；
[0029]图6为以实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料为食品鲜度指示器，在4℃的冷藏环境与25℃的自然环境下鲜虾的腐败情况与对应条件下食品鲜度指示器的响应情况图；
[0030]图7为以实施例1制备的用于食品检测的纤维素基膜材料为食品鲜度指示器，不同pH值下的食品鲜度指示器的透射光谱标准曲线图，图中a的pH值为3，b的pH值为4，c的pH值为5，d的pH值为6，e的pH值为7，f的pH值为8，g的pH值为9，h的pH值为10，I的pH值为11。
具体实施方式
[0031]具体实施方式一：本实施方式一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0032]一、制备纳米纤维素悬浮液：
[0033]①
、将质量分数为98％的浓硫酸进行稀释，得到质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液；
[0034]②
、将棉绒与质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液混合，在搅拌条件下进行水解反应，然后加入去离子水，再进行离心、透析，得到初级纳米纤维素溶液；
[0035]③
、对初级纳米纤维素溶液进行多次离心除杂，然后使用超声波粉碎机处理，再在温度为45℃～60℃的烘箱中浓缩，得到质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液；
[0036]二、制备纤维素基膜材料：
[0037]将花青素溶液和乙二醇溶于质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液中，得到混合溶液；在25℃、相对湿度50％的条件下，将混合溶液放置于平整的桌面上进行蒸发、干燥、自组装，得到用于食品检测的纤维素基膜材料。
[0038]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一
②
中所述的棉绒的质量与质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液的体积比为(34g～30g):600mL；步骤一
②
中所述的质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液与去离子水的体积比为600:(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：一、制备纳米纤维素悬浮液：
①
、将质量分数为98％的浓硫酸进行稀释，得到质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液；
②
、将棉绒与质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液混合，在搅拌条件下进行水解反应，然后加入去离子水，再进行离心、透析，得到初级纳米纤维素溶液；
③
、对初级纳米纤维素溶液进行多次离心除杂，然后使用超声波粉碎机处理，再在温度为45℃～60℃的烘箱中浓缩，得到质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液；二、制备纤维素基膜材料：将花青素溶液和乙二醇溶于质量分数为1.17％～1.62％的纳米纤维素悬浮液中，得到混合溶液；在25℃、相对湿度50％的条件下，将混合溶液放置于平整的桌面上进行蒸发、干燥、自组装，得到用于食品检测的纤维素基膜材料。2.根据权利要求1所述的一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，其特征在于步骤一
②
中所述的棉绒的质量与质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液的体积比为(34g～30g):600mL；步骤一
②
中所述的质量分数为62.5％～64％的硫酸溶液与去离子水的体积比为600:(2400～2800)。3.根据权利要求1所述的一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，其特征在于步骤一
②
中所述的搅拌的速度为1850r/min～2000r/min；步骤一
②
中所述的水解反应的时间为60min～70min。4.根据权利要求1所述的一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，其特征在于步骤一
③
中所述的超声波粉碎机的功率为800W；步骤一
③
中使用超声波粉碎机处理的时间为270s～300s。5.根据权利要求1所述的一种用于食品检测的纤维素基膜材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的花青素溶液的浓度为2mg/mL～2.1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹莹，林坚，孙庆丰，冯颖萱，柴浩，陈新杰，田林平，谢景宜，李俊锐，朱文杰，马云，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：