本發(fā)明公開了一種魔芋葡甘聚糖薄膜的制備方法，屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

魔芋，多年生草本植物，我國(guó)有60多種，種植歷史已達(dá)兩千年之久，主要分布在在湖北、云南、四川、貴州等省，且多在山區(qū)，畝產(chǎn)可達(dá)數(shù)千斤。魔芋作為傳統(tǒng)健康食品在我國(guó)和日本有悠久的歷史。近年來關(guān)于魔芋葡甘聚糖 在食品領(lǐng)域的應(yīng)用研究日益引人注目。其主要成分是魔芋葡甘聚糖。

魔芋葡甘聚糖是一種天然高分子多糖，其分子中包含葡萄糖和甘露糖，β-1,4-糖苷鍵連接。作為一種可再生天然資源，魔芋葡甘聚糖來源充足，可生物降解，具有凝膠性、成膜性等多種特性，以及含有大量的活潑羥基，可以在魔芋葡甘聚糖的分子鏈上引入或脫掉一些基團(tuán)，發(fā)生酯化、硝化、醚化、接枝等化學(xué)反應(yīng)制備高性能的魔芋葡甘聚糖衍生物，從而獲得不同用途的新材料，尤其優(yōu)良的成膜性已引起國(guó)內(nèi)外的重視。

由于魔芋葡甘聚糖具有較好的增稠性、膠凝性、粘結(jié)性和吸水性，具有廣泛的應(yīng)用，其水溶膠在適當(dāng)條件下成膜，可作為一種可食性和自然降解的膜材料。魔芋葡甘聚糖膜存在著成膜時(shí)間長(zhǎng)、膜的強(qiáng)度低、抗菌能力差以及吸濕度大等問題，不能用于包裝行業(yè)，因此，已有應(yīng)用各種方法對(duì)其進(jìn)行改性以改善膜的性能。近年來魔芋葡甘聚糖改性產(chǎn)物在食品，醫(yī)藥，化工，紡織和環(huán)保等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。因此，對(duì)魔芋葡甘聚糖膜進(jìn)行改性對(duì)擴(kuò)大其應(yīng)用范圍有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)目前制得的魔芋葡甘聚糖薄膜雖為一種可食性和自然降解的膜材料，可以安全應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等環(huán)保領(lǐng)域，但還是存在成膜時(shí)間長(zhǎng)、膜的強(qiáng)度低、抗菌能力差以及吸濕度大的現(xiàn)狀，提供了一種將制得的羧甲基淀粉乙酸酯與以魔芋粉為原料制得的魔芋葡甘聚糖混合，加入甘油、海藻酸鈉，置于裝有乙醇溶液燒杯中，利用超聲和微波處理，待處理結(jié)束，將混合漿料使用延流機(jī)成膜，從而得到魔芋葡甘聚糖薄膜的制備方法。該方法操作簡(jiǎn)便，無需特殊儀器，不僅縮短了成膜時(shí)間，安全環(huán)保，而且使得制得的魔芋葡甘聚糖薄膜柔韌性強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度高達(dá)3.8～4.2MPa，抗菌能力達(dá)到95％以上，且不易吸濕受潮，是一種新型可食性包裝復(fù)合薄膜。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）依次稱取300～500g魔芋粉，6～8g脂肪酶和4～6g蛋白酶，加入盛有300～500mL質(zhì)量濃度為40～50%乙醇溶液燒杯中，啟動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300～500r/min，再將其移入35～45℃恒溫水浴鍋中，攪拌反應(yīng)20～30min，再加入20～30mL質(zhì)量濃度為20～25%雙氧水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30～50min，過濾除去濾渣，得濾液；

（2）將上述所得濾液轉(zhuǎn)入燒杯中，啟動(dòng)磁力攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至200～400r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加丙酮，直至完全析出沉淀為止，過濾除去濾液，用丙酮洗滌濾渣3～5次，再將其轉(zhuǎn)入35～45℃真空干燥箱中，干燥3～5h，得白色粉末，即魔芋葡甘聚糖，備用；

（3）稱取10～20g羧甲基淀粉鈉，加入盛有60～80mL二甲基亞砜的三口燒瓶中，再將其轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以200～400W功率振蕩處理10～20min，再滴加2～4mL吡啶，啟動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600～800r/min，隨后將三口燒瓶置于50～60℃恒溫水浴鍋中，在攪拌狀態(tài)下，通過滴液漏斗將15～25mL正己酰氯緩慢滴加至三口燒瓶中，控制在1～2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1～2h；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，將其自然冷卻至室溫，加入200～300mL無水甲醇，靜置1～2h，抽濾除去濾液，用無水甲醇洗滌濾餅3～5次，再將其轉(zhuǎn)入80～90℃恒溫干燥箱中，干燥處理3～5h，得羧甲基淀粉乙酸酯；

（5）依次取5～10mL甘油，6～8g海藻酸鈉，60～80g步驟（2）備用魔芋葡甘聚糖和20～30g上述所得羧甲基淀粉乙酸酯，加入盛有100～200mL質(zhì)量濃度為60～70%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以300～500W功率，振蕩處理30～60min，隨后將燒杯置于微波加熱器中，以600～800W功率加熱處理40～60min；

（6）待微波加熱結(jié)束，將燒杯中的漿料趁熱放入延流機(jī)料斗，調(diào)節(jié)刮刀道具為0.2～0.4mm，使料斗中熱混合液在流道上延流成膜，設(shè)定冷卻輥溫度為15～25℃，使流道上薄膜迅速冷卻成型，調(diào)節(jié)收卷張力為6～8kg，使冷卻后的薄膜收卷，即得魔芋葡甘聚糖薄膜。

本發(fā)明的原理是：本發(fā)明以魔芋粉為原料，通過添加脂肪酶和蛋白酶，使其中的脂肪和蛋白質(zhì)水解，再利用雙氧水氧化脫色，用丙酮為沉淀劑，得到魔芋葡甘聚糖，之后添加自行制備得到的羧甲基淀粉乙酸酯提高漿料的熱穩(wěn)定性和黏度，添加甘油提高膜柔韌性，添加海藻酸鈉提高膜抗拉強(qiáng)度，并利用超聲振蕩結(jié)合微波加熱的空化作用，使魔芋葡聚糖和羧甲基淀粉乙酸酯的混合漿料的分子重排，形成均一穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，最終在延流機(jī)上延流收卷成膜，從而使得制得的魔芋葡甘聚糖薄膜柔韌性、拉伸強(qiáng)度均得到了顯著提高。

本發(fā)明制得的魔芋葡甘聚糖薄膜厚度為0.0052～0.0058d/mm，拉伸強(qiáng)度為3.8～4.2MPa，透光率為85～92％，斷裂伸長(zhǎng)率為32～50％，霧度為25～35％，且不易吸濕受潮，抗菌能力達(dá)到95％以上。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明方法獨(dú)特新穎，在操作的過程中無需特殊儀器，縮短了成膜時(shí)間；

（2）本發(fā)明利用自行制備得到的羧甲基淀粉乙酸酯提高漿料的熱穩(wěn)定性和黏度，添加甘油提高膜柔韌性，添加海藻酸鈉提高膜抗拉強(qiáng)度，安全環(huán)保；

（3）本發(fā)明在制備過程中使用物質(zhì)均無毒無害，制得的魔芋葡甘聚糖薄膜為新型可食性包裝復(fù)合薄膜，具有廣闊的前景。

具體實(shí)施方式

首先依次稱取300～500g魔芋粉，6～8g脂肪酶和4～6g蛋白酶，加入盛有300～500mL質(zhì)量濃度為40～50%乙醇溶液燒杯中，啟動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300～500r/min，再將其移入35～45℃恒溫水浴鍋中，攪拌反應(yīng)20～30min，再加入20～30mL質(zhì)量濃度為20～25%雙氧水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30～50min，過濾除去濾渣，得濾液；然后將上述所得濾液轉(zhuǎn)入燒杯中，啟動(dòng)磁力攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至200～400r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加丙酮，直至完全析出沉淀為止，過濾除去濾液，用丙酮洗滌濾渣3～5次，再將其轉(zhuǎn)入35～45℃真空干燥箱中，干燥3～5h，得白色粉末，即魔芋葡甘聚糖，備用；隨后稱取10～20g羧甲基淀粉鈉，加入盛有60～80mL二甲基亞砜的三口燒瓶中，再將其轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以200～400W功率振蕩處理10～20min，再滴加2～4mL吡啶，啟動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600～800r/min，隨后將三口燒瓶置于50～60℃恒溫水浴鍋中，在攪拌狀態(tài)下，通過滴液漏斗將15～25mL正己酰氯緩慢滴加至三口燒瓶中，控制在1～2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1～2h；待反應(yīng)結(jié)束后，將其自然冷卻至室溫，加入200～300mL無水甲醇，靜置1～2h，抽濾除去濾液，用無水甲醇洗滌濾餅3～5次，再將其轉(zhuǎn)入80～90℃恒溫干燥箱中，干燥處理3～5h，得羧甲基淀粉乙酸酯；接下來依次取5～10mL甘油，6～8g海藻酸鈉，60～80g上述備用魔芋葡甘聚糖和20～30g上述所得羧甲基淀粉乙酸酯，加入盛有100～200mL質(zhì)量濃度為60～70%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以300～500W功率，振蕩處理30～60min，隨后將燒杯置于微波加熱器中，以600～800W功率加熱處理40～60min；最后待微波加熱結(jié)束，將燒杯中的漿料趁熱放入延流機(jī)料斗，調(diào)節(jié)刮刀道具為0.2～0.4mm，使料斗中熱混合液在流道上延流成膜，設(shè)定冷卻輥溫度為15～25℃，使流道上薄膜迅速冷卻成型，調(diào)節(jié)收卷張力為6～8kg，使冷卻后的薄膜收卷，即得魔芋葡甘聚糖薄膜。

實(shí)例1

首先依次稱取300g魔芋粉，6g脂肪酶和4g蛋白酶，加入盛有300mL質(zhì)量濃度為40%乙醇溶液燒杯中，啟動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300r/min，再將其移入35℃恒溫水浴鍋中，攪拌反應(yīng)20min，再加入20mL質(zhì)量濃度為20%雙氧水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，過濾除去濾渣，得濾液；然后將上述所得濾液轉(zhuǎn)入燒杯中，啟動(dòng)磁力攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至200r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加丙酮，直至完全析出沉淀為止，過濾除去濾液，用丙酮洗滌濾渣3次，再將其轉(zhuǎn)入35℃真空干燥箱中，干燥3h，得白色粉末，即魔芋葡甘聚糖，備用；隨后稱取10g羧甲基淀粉鈉，加入盛有60mL二甲基亞砜的三口燒瓶中，再將其轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以200W功率振蕩處理10min，再滴加2mL吡啶，啟動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600r/min，隨后將三口燒瓶置于50℃恒溫水浴鍋中，在攪拌狀態(tài)下，通過滴液漏斗將15mL正己酰氯緩慢滴加至三口燒瓶中，控制在1h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1h；待反應(yīng)結(jié)束后，將其自然冷卻至室溫，加入200mL無水甲醇，靜置1h，抽濾除去濾液，用無水甲醇洗滌濾餅3次，再將其轉(zhuǎn)入80℃恒溫干燥箱中，干燥處理3h，得羧甲基淀粉乙酸酯；接下來依次取5mL甘油，6g海藻酸鈉，60g上述備用魔芋葡甘聚糖和20g上述所得羧甲基淀粉乙酸酯，加入盛有100mL質(zhì)量濃度為60%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以300W功率，振蕩處理30min，隨后將燒杯置于微波加熱器中，以600W功率加熱處理40min；最后待微波加熱結(jié)束，將燒杯中的漿料趁熱放入延流機(jī)料斗，調(diào)節(jié)刮刀道具為0.2mm，使料斗中熱混合液在流道上延流成膜，設(shè)定冷卻輥溫度為15℃，使流道上薄膜迅速冷卻成型，調(diào)節(jié)收卷張力為6kg，使冷卻后的薄膜收卷，即得魔芋葡甘聚糖薄膜。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，無需特殊儀器，縮短了成膜時(shí)間，且制得的魔芋葡甘聚糖薄膜厚度為0.0052d/mm，拉伸強(qiáng)度為3.8MPa，透光率為85％，斷裂伸長(zhǎng)率為32％，霧度為25％，抗菌能力達(dá)到95％，是一種新型可食性包裝復(fù)合薄膜，具有廣闊的前景。

實(shí)例2

首先依次稱取500g魔芋粉，8g脂肪酶和6g蛋白酶，加入盛有500mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液燒杯中，啟動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為500r/min，再將其移入45℃恒溫水浴鍋中，攪拌反應(yīng)30min，再加入30mL質(zhì)量濃度為25%雙氧水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)50min，過濾除去濾渣，得濾液；然后將上述所得濾液轉(zhuǎn)入燒杯中，啟動(dòng)磁力攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至400r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加丙酮，直至完全析出沉淀為止，過濾除去濾液，用丙酮洗滌濾渣5次，再將其轉(zhuǎn)入45℃真空干燥箱中，干燥5h，得白色粉末，即魔芋葡甘聚糖，備用；隨后稱取20g羧甲基淀粉鈉，加入盛有80mL二甲基亞砜的三口燒瓶中，再將其轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以400W功率振蕩處理20min，再滴加4mL吡啶，啟動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至800r/min，隨后將三口燒瓶置于60℃恒溫水浴鍋中，在攪拌狀態(tài)下，通過滴液漏斗將25mL正己酰氯緩慢滴加至三口燒瓶中，控制在2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h；待反應(yīng)結(jié)束后，將其自然冷卻至室溫，加入300mL無水甲醇，靜置2h，抽濾除去濾液，用無水甲醇洗滌濾餅5次，再將其轉(zhuǎn)入90℃恒溫干燥箱中，干燥處理5h，得羧甲基淀粉乙酸酯；接下來依次取10mL甘油，8g海藻酸鈉， 80g上述備用魔芋葡甘聚糖和30g上述所得羧甲基淀粉乙酸酯，加入盛有200mL質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以500W功率，振蕩處理60min，隨后將燒杯置于微波加熱器中，以800W功率加熱處理60min；最后待微波加熱結(jié)束，將燒杯中的漿料趁熱放入延流機(jī)料斗，調(diào)節(jié)刮刀道具為0.4mm，使料斗中熱混合液在流道上延流成膜，設(shè)定冷卻輥溫度為25℃，使流道上薄膜迅速冷卻成型，調(diào)節(jié)收卷張力為8kg，使冷卻后的薄膜收卷，即得魔芋葡甘聚糖薄膜。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，無需特殊儀器，縮短了成膜時(shí)間，且制得的魔芋葡甘聚糖薄膜厚度為0.0055d/mm，拉伸強(qiáng)度為4.0MPa，透光率為88％，斷裂伸長(zhǎng)率為45％，霧度為32％，抗菌能力達(dá)到97％，是一種新型可食性包裝復(fù)合薄膜，具有廣闊的前景。

實(shí)例3

首先依次稱取500g魔芋粉，8g脂肪酶和6g蛋白酶，加入盛有500mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液燒杯中，啟動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為500r/min，再將其移入45℃恒溫水浴鍋中，攪拌反應(yīng)30min，再加入30mL質(zhì)量濃度為25%雙氧水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)50min，過濾除去濾渣，得濾液；然后將上述所得濾液轉(zhuǎn)入燒杯中，啟動(dòng)磁力攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至400r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加丙酮，直至完全析出沉淀為止，過濾除去濾液，用丙酮洗滌濾渣5次，再將其轉(zhuǎn)入45℃真空干燥箱中，干燥5h，得白色粉末，即魔芋葡甘聚糖，備用；隨后稱取20g羧甲基淀粉鈉，加入盛有80mL二甲基亞砜的三口燒瓶中，再將其轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以400W功率振蕩處理20min，再滴加4mL吡啶，啟動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至800r/min，隨后將三口燒瓶置于60℃恒溫水浴鍋中，在攪拌狀態(tài)下，通過滴液漏斗將25mL正己酰氯緩慢滴加至三口燒瓶中，控制在2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h；待反應(yīng)結(jié)束后，將其自然冷卻至室溫，加入300mL無水甲醇，靜置2h，抽濾除去濾液，用無水甲醇洗滌濾餅5次，再將其轉(zhuǎn)入90℃恒溫干燥箱中，干燥處理5h，得羧甲基淀粉乙酸酯；接下來依次取10mL甘油，8g海藻酸鈉，80g上述備用魔芋葡甘聚糖和30g上述所得羧甲基淀粉乙酸酯，加入盛有200mL質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以500W功率，振蕩處理60min，隨后將燒杯置于微波加熱器中，以800W功率加熱處理60min；最后待微波加熱結(jié)束，將燒杯中的漿料趁熱放入延流機(jī)料斗，調(diào)節(jié)刮刀道具為0.4mm，使料斗中熱混合液在流道上延流成膜，設(shè)定冷卻輥溫度為25℃，使流道上薄膜迅速冷卻成型，調(diào)節(jié)收卷張力為8kg，使冷卻后的薄膜收卷，即得魔芋葡甘聚糖薄膜。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，無需特殊儀器，縮短了成膜時(shí)間，且制得的魔芋葡甘聚糖薄膜厚度為0.0058d/mm，拉伸強(qiáng)度為4.2MPa，透光率為92％，斷裂伸長(zhǎng)率為50％，霧度為35％，抗菌能力達(dá)到98％，是一種新型可食性包裝復(fù)合薄膜，具有廣闊的前景。