[发明专利]明胶/稀土膜及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种明胶/稀土膜及其制备方法，可以用于食品绿色包装材料，以及生物杀菌、抗菌材料，组织工程及药物辅料等方面。

背景技术：

开发以天然生物材料为原料制成的可食性包装已成为世界食品工业科技发展的一个主要趋势。明胶是一种天然高分子，是由胶原经适度降解得到的，具有溶胶-凝胶的可逆转换性、极好的成膜性以及入口即化等优良的理化性能。在溶胶-凝胶转化过程中，明胶分子间可连接形成三维网络结构，脱水后可形成膜。明胶所表现出的良好理化性能，以及在成本和易于成型上的优势，使其作为天然生物膜材料受到广泛关注。如有专利(CN94193337.7)报道，用于包裹药物颗粒的软壳胶囊，但是作为包装材料，特别是食品包装材料需要克服以下技术问题：1、明胶膜存在力学性能低，主要是存放一段时间后容易变脆；2、亲水性高，作为包装材料必需要有一定的抗水性；3、容易染菌。近年来，人们在开发新型的明胶膜及改善膜性质等方面做了大量的工作，并已取得了一定的成果。如将明胶与小分子醇类增塑剂共混以提高膜的韧性(Vanin，Sobral，et al，Food Hydrocolloids，19，899-907)，加入小分子醇类后，膜的韧性虽然得到了提高，但是膜的亲水性因为亲水性小分子醇类的存在也大为增加。采用甲醛、戊二醛(Sarmento，Sobral and Menegalli，Proceedings of 10th InternationalCoatingScience and Technology Symposium，Scottsdale，USA，pp.242-244.)等化学交联的方法，虽然能有效的提高膜的强度和降低膜的高亲水性，但是醛类有一定的毒性和钙化作用，因而限制了其在医药和食品领域的应用。总之上述共混和化学交联的方法虽然在一定程度上改善了膜的机械和亲水性能，但是膜易染菌的性能还有待进一步改善。

文献资料表明，稀土配合物被不断的合成并应用于生物化学领域，取得了令人鼓舞的结果。稀土化合物对动物具有低毒、弱积累、不致畸、不致变等性质，且其作为药物已有报道，因此稀土在医药应用前景广阔。但是稀土对明胶的改性却罕见报道。本申请人对稀土改性明胶进行了大量的研究，结果证明，某些稀土与明胶结合能够对明胶产生交联，提高明胶膜的力学性能和抗水性能；同时由于稀土有良好的抑菌活性，使膜具有抑菌功能。基于该研究结果：

发明内容

本发明提出的一种明胶/稀土膜及其制备方法，通过选择能够对明胶产生交联的稀土与明胶结合，提高明胶膜的力学性能和抗水性能；从而得到力学性能和抗水性能均优于明胶膜，并具有良好的抑菌性的明胶/稀土膜；该制备方法简单、方便、无污染。

本发明提供的明胶/稀土膜由以下组分构成，以质量百分数计：山梨醇22～26％；含有Ce³⁺的铈盐3～11％；明胶67～71％。

上述的含有Ce³⁺的铈盐是以硝酸铈和氯化铈等为代表的铈盐。本发明膜组分中，加入含有Ce³⁺的铈盐，其中的Ce³⁺能对明胶起到一定交联作用，提高膜的力学性能和抗水性能；同时由于Ce³⁺有良好的抑菌活性，使膜具有抑菌功能。且当膜中铈盐和明胶的质量分数在上述的配比范围内时，其拉伸强度、抗水性能和抑菌性能随稀土铈量的增加而呈现出上升趋势。

本发明膜中，通过加入山梨醇，可减少明胶分子间的力，提高膜的弹性，减小膜的脆性。膜的拉伸强度随其中铈含量的增加而增大。山梨醇和明胶的质量分数在上述配比范围内，膜的断裂伸长率呈现出逐渐上升的趋势，但其拉伸强度和抗水性能则呈现出逐渐下降的趋势。为了同时改善膜的力学性能和抗水性能，膜中铈盐、山梨醇和明胶各组分的配比应控制在上述的配比范围内。

本发明膜组分中，所述的明胶是以动物皮、骨、筋、和磷等为原料按常规方法制备得到的。

本发明的明胶/稀土膜的制备方法：在浓度为2～30wt％的明胶水溶液中加入一定量的山梨醇和含有Ce³⁺的铈盐混合均匀，使得体系中铈盐、山梨醇、明胶的质量百分数分别为3～11％，22～26％和67～71％；然后再在30～80℃的条件下搅拌4～30h，静置脱泡，刮膜；最后在温度为20～40℃，相对湿度为40～70％的条件下干燥10～30h后脱膜。

上述的明胶溶液，是将明胶溶于水中，使其质量浓度达到2～30wt％。