一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜及其制备方法和应用
本发明涉及膜，具体涉及一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜及其制备方法和应用。
背景技术：
1、生物基包装材料由于其可降解性、无毒性、低成本而成为食品发展的新兴趋势。蛋白质是一种天然的生物聚合物包装膜基质，与多糖和脂质相比，蛋白质基薄膜具有更强的良好的气体和液体阻隔性，受到研究学者们的广泛关注。但随着食品包装要求的不断提高，单一组分的蛋白膜存在热稳定性低，机械性能差等缺点，无法满足包装材料的需求，近年来，研究者们通常采用改性蛋白或添加改性材料的方法来弥补蛋白单独成膜稳定性差的缺点。高粱醇溶蛋白(kafirin)具备疏水性与自组装性能，且缺乏必需氨基酸，难以被人体所消化，可以来制备蛋白基薄膜，而纤维素纳米纤维(cnfs)具备疏水性强，机械强度高等优点，能够作为纳米材料增强剂，将纤维素纳米纤维作为改性材料添加到高粱醇溶蛋白中，恰好可以弥补蛋白单独成膜的缺点。
2、酒糟存在较高含量的粗纤维、淀粉、蛋白质等，若对这些成分加以提取与利用，既能实现酒糟的高值化利用，还能减少环境污染。纤维素和高粱醇溶蛋白是浓香型白酒酒糟中含量最高的两种化学成分，但到目前为止，关于酒糟中高粱醇溶蛋白与纤维素同时提取并综合利用的研究尚未见报道。
3、现有技术中cn117946550a一种纳米网络结构壳聚糖基可食膜及其制备方法和应用，cn115232367b一种纳米纤维素基抗菌防氧化疏水薄膜及其制备方法与应用，cn117136996a用于水相体系中坚果包被的包衣膜及其制备方法、应用，cn110692712b一种用于保鲜板栗的壳聚糖-玉米醇溶蛋白涂膜及其制备方法等专利文献，虽然也公开了利用纤维素纳米纤维-醇溶蛋白形成复合膜，但复合膜的主要原料来源复杂，成本高；无法提高酒糟的附加利用价值。且制备出的复合膜的性能不佳。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜的制备方法，通过从酒糟中同时提取纤维素与醇溶蛋白，并对纤维素进行改性处理制备纤维素纳米纤维，进而利用纤维素纳米纤维与高粱醇溶蛋白制备复合膜，复合膜的热稳定性和抗拉伸强度显著提高，弥补了蛋白单独成膜的缺点。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜的制备方法，包括如下步骤：
4、1)将酒糟进行干燥，粉碎，采用醇碱法提取醇溶蛋白；利用提取醇溶蛋白后的剩余沉淀，通过超声碱法提取纤维素；
5、2)将步骤1)中得到的纤维素通过tempo氧化(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)结合高压均质的方法制备纤维素纳米纤维；
6、3)将步骤2)中的纤维素纳米纤维与步骤1)中的高粱醇溶蛋白混合，采用溶液浇铸法制备纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜。
7、优选的，酒糟为新鲜酒糟或者冷冻的白酒酒糟解冻。
8、优选的，提取的醇溶蛋白包括高粱醇溶蛋白。
9、优选的，粉碎后进行过筛、除脂、除糖处理。
10、优选的，提取得到的纤维素，并用nac l o2对纤维素进行漂白处理，冻干得纤维素粉末。
11、优选的，步骤(2)中在tempo氧化过程中，nac l o为氧化剂，tempo与nabr为催化剂。
12、本发明中，“白酒酒糟”是指高粱等酿酒原料酿酒后剩余的残渣。例如，另加入的米、麦等。
13、优选地，步骤1)中，所述过筛的目数为40目；所述除脂的过程中，采用正己烷进行除脂，其中，酒糟粉末与正已烷的比例为1g:10ml。
14、优选地，步骤1)中，所述除糖处理的条件为：向物料中加入木聚糖酶、耐高温α□淀粉酶和葡聚糖苷酶，对物料中的多糖进行酶解，并通过离心除去酶解后的低分子量可溶性糖。
15、优选地，所述木聚糖酶的酶解温度为50-60℃，ph为5.5-6.0，酶活力为60u/g；
16、所述耐高温α□淀粉酶的酶解温度40-55℃，ph为5.5-6.5，酶活力为2000u/g；
17、所述葡聚糖苷酶解温度为50-55℃，ph为6.0-6.5，酶活力为500u/g。
18、优选地，所述离心采用的离心力为1000-12000rpm、离心温度为4-25℃、离心时间10-15min，去除上清液。
19、优选地，步骤1)中所述乙醇浓度为65-75％，碱为naoh。
20、优选地，步骤1)中醇碱法焦亚硫酸钠浓度为5g/l，naoh的浓度为3-3.5g/l。
21、优选地，步骤1)中超声碱法所述碱化的条件包括：反应时间3-5h，反应温度50-70℃；naoh质量分数：2-4％。
22、优选地，步骤1)中超声碱法所述超声时间为10-30min。
23、优选地，步骤2)中nac l o氧化浓度为25-40mmo l/g，ph为9.8-10.2，高压均质压力为500-600bar，循环10次。
24、优选地，步骤3)中高粱醇溶蛋白浓度为5％-7％(w/v)，纤维素纳米纤维浓度0％-1.5％。
25、本发明还提供了一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜，由上述制备方法制得。
26、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜厚度为47.6μm，相比于蛋白膜，厚度降低，表面变得光滑。
27、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜的抗拉伸强度最大为9.17mpa，比蛋白膜抗拉伸强度提高了104％。
28、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜的分解温度为225℃，蛋白膜的分解温度为241℃，复合膜表现出更好的热稳定性。
29、本发明还提供了一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜在绿色食品包装中的应用。由上述制备方法制得。
30、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜厚度为47.6μm，相比于蛋白膜，厚度降低，表面变得光滑。
31、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜的抗拉伸强度最大为9.17mpa，比蛋白膜抗拉伸强度提高了104％。
32、优选地，当纤维素纳米纤维添加量为1％时，纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜的分解温度为225℃，蛋白膜的分解温度为241℃，复合膜表现出更好的热稳定性。
33、本发明的有益效果如下：
34、本发明的制备方法简单，原料易得，价格低廉；本发明提供了一种从白酒酒糟中同时提取纤维素与高粱醇溶蛋白的方法，并利用纤维素纳米纤维与高粱醇溶蛋白制备复合膜。本发明制得的纤维素纳米纤维-高粱醇溶蛋白复合膜显著提高了蛋白膜的抗拉伸强度与热稳定性，能够弥补蛋白单一组分成膜的缺点，更适合食品包装。
技术特征：
1.一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
6.一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的复合膜，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的复合膜，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的复合膜，其特征在于，
10.一种纤维素纳米纤维-醇溶蛋白复合膜在绿色包装中的应用，所述复合膜为权利要求6-9之一，或由权利要求1-5之一制备方法制得。
技术总结
本发明涉及膜技术领域，具体涉及一种纤维素纳米纤维‑醇溶蛋白复合膜及其制备方法和应用。包括如下步骤：将酒糟进行干燥，粉碎，采用醇碱法提取醇溶蛋白；利用提取醇溶蛋白后的剩余沉淀，通过超声碱法提取纤维素；将纤维素通过TEMPO氧化结合高压均质的方法制备纤维素纳米纤维。将纤维素纳米纤维与高粱醇溶蛋白混合，采用溶液浇铸法制备纤维素纳米纤维‑高粱醇溶蛋白复合膜。该制备方法简单，原料易得，价格低廉；通过纤维素纳米纤维与高粱醇溶蛋白的交联作用，复合膜的透光率、热稳定性和抗拉伸强度显著提高，弥补了蛋白单独成膜的缺点，更适合食品包装。同时提高了酒糟的附加值，也为复合膜的进一步研究提供技术参考。
技术研发人员：孙金沅,刘梦瑶,李贺贺,王柏文,赵东瑞,孙啸涛,臧锴,孙宝国,郑福平,黄明泉
受保护的技术使用者：北京工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5