[发明专利]一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子复合膜材料领域，公开了一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜及其制备方法和应用。该方法包括如下步骤：利用硫酸水解法制备得到茶叶纤维素纳米晶悬浮液，调节纤维素纳米晶悬浮液的pH值，将茶叶非水溶性蛋白与茶叶纤维素纳米晶悬液、丙三醇混合后干燥成膜，得到茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜。纤维素纳米晶的加入，提高了茶叶非水溶性蛋白的成膜性，纤维素纳米晶添加量为0.6％、丙三醇添加量为0.5％时，复合膜的抗拉强度为3.3MPa，弹性模量为22983kgf/cm²。该法制备的茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜，制备方法简单，吸水性良好，为可食性包装材料的进一步发展提供了参考依据。

技术领域

本发明属于高分子复合膜材料领域，特别涉及一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

以石油基聚合物为原料的包装材料是环境污染物的来源之一，为符合我国可持续发展的理念，以天然大分子聚合物为原料的包装材料研究逐渐兴起，其中蛋白质基膜材料得到了迅速发展。在溶液的特定条件下，蛋白质结构被破坏，暴露蛋白质内部的疏水基团，生成新的二硫键，形成高分子网络结构，可得到具有一定特性的蛋白质膜。蛋白质复合膜是以蛋白质为基底材料，经过一定的技术处理，与其他材料形成大分子交联而形成的薄膜。由于蛋白质复合膜绿色环保可降解，且兼具阻隔性能和透气性，所以蛋白质复合膜得到了大量而深入的研究。

有研究发现，绿茶中非水溶性蛋白的氨基酸组成与大豆蛋白类似，但由于茶叶非水溶性蛋白成膜性较差，难以应用到复合膜制备中，因此目前并无以茶叶非水溶性蛋白为基底材料的复合膜的研究。茶叶干物质中蛋白含量为20％～30％，且90％以上不溶于水，残留在茶渣中未得到充分利用，若将茶叶非水溶性蛋白应用到复合膜领域，不仅可以拓宽蛋白质基复合膜基底材料范围，还能高值化利用茶叶副产物。

纤维素纳米晶是一种绿色可再生的纳米材料，具有高杨氏模量、高比表面积、高纵横比、低毒性、成膜性等特点，被广泛应用于复合膜材料中。纤维素纳米晶作为增强材料添加到复合膜中，与其他增强材料相比，有低含量就能达到高性能、具有量子尺寸效应等特点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备而成的茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜。

本发明的再一目的在于提供一种上述茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶，将茶叶纤维素与硫酸在搅拌和加热条件下反应，加入冷水终止反应，离心、透析得到茶叶纤维素纳米晶悬液；

(2)将透析所得茶叶纤维素纳米晶悬液经超声处理后调节pH值；

(3)将丙三醇、茶叶非水溶性蛋白和步骤(2)调节pH值后的茶叶纤维素纳米晶悬液搅拌混合均匀得到混合溶液；

(4)将步骤(3)所得混合溶液干燥成膜，得到茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜。

步骤(1)所述硫酸的浓度为62～65wt％；所述茶叶纤维素与硫酸的质量比为(1～4):(20～80)；所述搅拌的速率为250～350r/min；所述反应的温度为35～65℃，反应的时间为30～120min；所述冷水的加入体积为100～800mL；所述离心速度为9000～11000r/min，离心次数为3～10次，离心温度为4～25℃；所述透析采用的透析袋截留量为12～14kDa，透析时长3～6d。

步骤(1)所述茶叶纤维素纳米晶悬液中茶叶纤维素纳米晶长度为100～600nm，直径为5～50nm。