[发明专利]一种具有宽光谱响应的乙烯吸附纳米二氧化钛聚乳酸膜

说明书

本发明涉及一种具有宽光谱响应的乙烯吸附纳米二氧化钛聚乳酸膜，可用于果蔬保鲜，属于食品包装领域。其制备方法包括采用酸/碱浸泡处理提升纳米二氧化钛孔径和孔隙率；采用叶绿素负载处理提升纳米二氧化钛对可见光的响应，然后进行硅烷偶联剂改性促进其在聚乳酸膜中的分散；采用熔融热压方法制备纳米二氧化钛聚乳酸共混膜。该方法操作简单易行，所得共混膜具有优良的机械性能、阻隔性能与乙烯吸附能力，可有效提升果蔬贮藏品质，提高企业的经济效益。

技术领域

本发明属于可降解食品包装领域，具体涉及具有宽光谱响应的乙烯吸附纳米二氧化钛聚乳酸膜的制备。

背景技术

乙烯在果蔬储藏过程中能起到加速成熟的作用，被称为“成熟激素”。但当果蔬接近成熟后，过量乙烯就会加速果蔬腐烂，使果蔬货架期缩短。储藏过程中的乙烯主要来自于采摘后表面残留的用于催熟的乙烯利挥发和果蔬自身新陈代谢释放出的乙烯。因此，去除保藏过程中多余的乙烯就可以在一定程度上延缓果蔬的衰老，减少果蔬腐烂造成的经济损失。

有学者将几种乙烯吸附材料混合加入小包装袋，类似于干燥剂，与果蔬一起包装，但可能会造成包装中乙烯浓度分布不均或短时迅速下降。也有研究将能与乙烯反应或吸附的物质如氯化钯、高锰酸钾、硫代硫酸钠等附着在活性炭或沸石上，涂抹于保鲜膜表面，但由于跟果蔬直接接触，可能带来安全隐患。将吸附材料通过共混挤出成型或通过流延法制成活性包装膜既可起到长期缓慢去除乙烯的效果，又将活性物质固定在包装中、降低了迁移风险。

近年来随着纳米技术的不断发展，为包装工业提供了新的研究方向。纳米二氧化钛在紫外光照射下会形成电子-空穴对的氧化还原体系，将乙烯氧化降解为二氧化碳和水，因此可作为乙烯去除活性包装的重要活性因子。然而，纳米二氧化钛的紫外光响应使其在普通可见光条件下降解效率低下，如能通过改性或掺杂其等方式来提升纳米二氧化钛的光谱响应，可显著提高乙烯去除效果。此外，纳米二氧化钛与大分子共混时容易团聚、降低其尺寸效应，所以提高其在材料中的分散性也十分必要。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有宽光谱响应的乙烯吸附纳米二氧化钛聚乳酸膜及其制备方法。本发明采用酸/碱改性、叶绿素负载的方式提高了纳米二氧化钛的表面活性位点，提高其光谱响应；利用硅烷偶联剂改性促进其在聚乳酸包装材料中的分散；随后采用熔融热压方法，利用上述改性的纳米二氧化钛与安全、无毒的可降解聚乳酸基材制备了纳米二氧化钛聚乳酸热压膜，并将其应用于果蔬保鲜。该方法制备的包装膜机械性能良好、乙烯去除效果优良，可有效提升果蔬贮藏品质，提高相关产业的经济效益。

本发明提供了一种具有宽光谱响应的乙烯吸附纳米二氧化钛聚乳酸膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、对纳米二氧化钛进行酸/碱改性；

B、将步骤A改性的纳米二氧化钛进行食用叶绿素负载和硅烷偶联剂改性；

C、将步骤B制备的硅烷偶联剂改性的纳米二氧化钛与聚乳酸进行熔融共混造粒；

D、将步骤C的造粒进行热压，制备纳米二氧化钛聚乳酸膜。

优选地，步骤A中所述纳米二氧化钛进行酸改性包括以下步骤：配制pH＝2～5的草酸溶液，将纳米二氧化钛加入草酸溶液中，50～70℃水浴加热进行酸改性，过滤，烘干，马弗炉中灼烧，过筛得改性纳米二氧化钛。更优选为：配制pH＝2～5的草酸溶液，按照1～5g纳米二氧化钛加入20～100mL草酸溶液的比例配料，50～70℃水浴加热并搅拌0.5～2h过滤，放入50～70℃的鼓风干燥箱中烘干1～3h后，放入500～600℃马弗炉中灼烧4～6h，过筛得改性纳米二氧化钛。