[发明专利]一种铜掺杂碳纳米涂膜水果保鲜剂及其制备方法和应用

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于化工技术领域，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。

背景技术

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。

本发明利用安全、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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明采用如下技术方案：

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