基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法及应用

本发明属于保鲜膜应用领域，具体涉及高二氧化碳渗透性和抗菌性的保鲜膜在冬枣保鲜中的应用。

背景技术：

1、冬枣是人们在冬季食用的重要水果之一，因为皮薄、多汁酥脆、富含氨基酸、环磷酸腺苷、矿物质、膳食纤维和维生素c等营养物质而深受消费者青睐。但是冬枣采后保质期很短，对贮藏环境中的二氧化碳特别敏感，容易快速软化褐变、酒精发酵和腐烂。采后的冬枣仍会进行呼吸作用，在密闭的储存环境中产生大量的二氧化碳，容易导致氧气浓度过低和二氧化碳浓度过高而造成无氧呼吸和二氧化碳中毒。

2、在贮藏保鲜实践中，传统方法是采用微孔膜（即在普通塑料膜上进行物理打孔或运用特殊的化学工艺在膜上形成微孔的一种薄膜）对二氧化碳高敏感的果蔬进行包装，可有效降低包装袋内的二氧化碳浓度至0.5%以下。然而，这些微孔膜大多为石油基塑料，不可生物降解，大量使用会造成严重环境污染，且包装袋内氧气浓度仍然较高（接近于空气中氧气浓度），气调保鲜效果并不显著。中国专利申请cn101518282a公开了一种二氧化碳高渗透性保鲜膜的制备方法及应用，即将聚乙烯亚氨水溶液与聚乙烯醇溶液充分共混，后均匀涂抹在无纺布上，在特定温度下干燥而成。然而，该发明中所使用的聚乙烯亚氨对人体有一定的毒性，在高温下会分解释放出有毒物质，一旦被人体吸入，对肺部、免疫系统会造成一定的危害。因此，开发具有二氧化碳/氧气高渗比和抗菌的安全生物基可降解保鲜膜受到越来越多的关注。壳聚糖是一种安全且可生物降解的天然碱性多糖，来源广泛，具有良好的生物相容性、成膜性和抗菌性等优点。其结构中还有大量的伯胺基，对二氧化碳有吸附作用。但是单纯的壳聚糖薄膜脆性大，很容易产生机械损伤从而失去渗透选择性，并且抗菌效果有限。因此，制备高二氧化碳渗透性、抗菌性和机械性能优异的壳聚糖基保鲜膜对果蔬包装具有重要意义，然而相关研发工作尚未见报道。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种环保的高二氧化碳渗透性和抗菌性的可降解保鲜膜的制备方法及其在冬枣保鲜中的应用。本发明以可生物降解的壳聚糖为基体，并添加从核桃青皮废弃物中提取的改性后的双醛基纳米纤维素和碳量子点作为增强填料和活性填料，制备全生物基多功能可降解保鲜膜，该保鲜膜具有良好的透明度，较好的水蒸气与氧气阻隔性能，并且机械性能、抗氧化和抗菌性能优异。

2、本发明基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法如下：

3、（1）核桃青皮双醛基纳米纤维素的制备

4、将清洗干燥粉碎后的核桃青皮粉置于55～65℃、质量体积浓度3～5%的naoh溶液中搅拌2～4h，固液分离，固体用水洗涤至中性，干燥后置于质量体积浓度2～3%的naclo2溶液中，用冰乙酸调节ph为4～5，然后在65～75℃下搅拌2～4h，固液分离，固体用水洗涤至中性，干燥后置于质量浓度60～70%的 h2so4溶液中，在45～55℃搅拌水解1h后加入蒸馏水终止反应，固液分离，固体置于透析袋中用蒸馏水透析至中性后，冷冻干燥制得核桃青皮纳米纤维素；

5、将20～40mg核桃青皮纳米纤维素分散到水中，然后加入100～300mg高碘酸钠进行氧化改性，搅拌均匀后用稀盐酸调节混合物ph到3，35～45℃下反应4～6h后加入乙二醇终止反应，将反应液放入透析袋中，在水中透析6～8天，透析后溶液冷冻干燥制得核桃青皮双醛基纳米纤维素；

6、（2）核桃青皮碳量子点的制备

7、核桃青皮粉分散在去离子水中，然后将分散液（20～40g/ml）置于200℃下反应4～6h，10000 rpm下离心15min，取上清液冷冻干燥制得；

8、（3）在体积浓度1～3%的乙酸溶液中依次加入壳聚糖、核桃青皮双醛基纳米纤维素、核桃青皮碳量子点、增塑剂，搅拌混匀后，超声脱气，混合液成膜，室温下干燥制得可降解保鲜膜；

9、每100ml乙酸溶液中壳聚糖的添加量为2～4g，核桃青皮双醛基纳米纤维素的添加量为20～40mg，核桃青皮碳量子点的添加量为20～100mg，增塑剂（甘油）的添加量为0.4～0.6g。

10、本发明另一目的是将上述方法制得的可降解保鲜膜应用在冬枣保鲜中。

11、与现有技术相比，本发明的优点及技术效果如下：

12、（1）本发明可降解保鲜膜制备方法简单，绿色环保，且不需要复杂仪器设备，具有很强的可操作性，推广更容易；

13、（2）本发明采用的壳聚糖属于资源丰富、低成本和可降解的原材料，绿色环保，符合可持续发展理念，从核桃青皮废弃物中提取纳米纤维素和碳量子点实现了对废弃物的高值化利用，对减轻环境污染和资源的循环利用具有重要意义；碳量子点作为一种天然抗菌剂，安全性高，避免了化学抑菌剂潜在的食品安全风险；

14、（3）本发明制备的保鲜膜对二氧化碳/氧气有较高的渗透选择性，可以在保鲜过程中降低袋内二氧化碳浓度，减轻或抑制二氧化碳对冬枣的伤害，同时还能维持袋内低氧的环境，抑制冬枣的呼吸和代谢作用。同时也具备较强的抗氧化和抑菌效果，良好的水蒸气阻隔性和机械性，并且稳定性良好，受周围环境变化的影响较小，为易受二氧化碳侵害的瓜果蔬菜保鲜安全指示材料的制备提供了新的思路和途径。

技术特征：

1.一种基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法，其特征在于：在体积浓度1～3%的乙酸溶液中依次加入壳聚糖、核桃青皮双醛基纳米纤维素、核桃青皮碳量子点、增塑剂，搅拌混匀后，超声脱气，混合液成膜，室温下干燥制得可降解保鲜膜；

2.根据权利要求1所述的基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法，其特征在于：每100ml乙酸溶液中壳聚糖的添加量为2～4g，核桃青皮双醛基纳米纤维素的添加量为20～40mg，核桃青皮碳量子点的添加量为20～100mg，增塑剂的添加量为0.4～0.6g。

3.根据权利要求1所述的基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法，其特征在于：增塑剂为甘油。

4.权利要求1-3任一项所述的基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法制得的可降解保鲜膜在冬枣保鲜中的应用。

技术总结
本发明公开了一种基于核桃青皮的可降解保鲜膜的制备方法，具体是在体积浓度1～3%的乙酸溶液中依次加入壳聚糖、核桃青皮双醛基纳米纤维素、核桃青皮碳量子点、增塑剂，搅拌混匀后，超声脱气，混合液成膜，室温下干燥制得可降解保鲜膜；本发明保鲜膜具有较高的二氧化碳/氧气选择透过性和优良的抗菌性，其水蒸气阻隔性能，机械性能和抗氧化性能也较好，可完全生物降解；该保鲜膜可以保持包装膜内较低二氧化碳浓度和较低的氧气浓度，有效延缓新鲜冬枣采后衰老进程，延长其贮藏期；同时本发明采用的制备方法操作简单，无特殊设备要求，不仅实现了核桃青皮生物基废弃物的高值化利用，而且所制备的高二氧化碳渗透性保鲜膜在对二氧化碳高敏感的果蔬保鲜包装领域具有巨大的应用市场前景。

技术研发人员：李辉,刘秉珍,彭林才,庄永亮
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18