[发明专利]一种高透明度低雾度β-甲壳素纳米纤维柔性薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高透明度低雾度柔性β‑甲壳素纳米纤维薄膜的制备方法，包括如下步骤：第一步：取出鱿鱼顶骨，去除多余杂质并清洗干净。本发明是一种温和提取方法，能最大程度保留β‑甲壳素纳米纤维在鱿鱼顶骨中的天然纳米形态与性能，所以制得β‑甲壳素纳米纤维薄膜性能也更好。具体包括：与常规法提取所得甲壳素相比，本发明采用的是温和制取法，实验环境温度为室温，可以最大程度保留β‑甲壳素纳米纤维在鱿鱼生物体中的完整性，使其在制取过程中几乎不受到任何形态和功能上的损坏，保留其优异的性能。本发明制备所得β‑甲壳素纳米纤维薄膜力学强度提高了近1.5倍，且具备良好的柔韧性，断裂伸长率提高3倍，且具备优异的透光性及极低的雾度，且天然可降解。

技术领域

本发明涉及壳质多糖的制备领域，具体为一种高透明度低雾度β-甲壳素纳 米纤维柔性薄膜及其制备方法。

背景技术

甲壳素是一种天然高分子材料，作为可再生生物资源，其产量仅次于纤维 素，在自然界中通常以有序的结晶纳米纤维形式存在。甲壳素具备无毒、天然、 抗菌、生物可降解及生物相容性等优点，在智能包装材料、柔性显示基材以及 生物医药、组织工程材料等研究领域得到了广泛关注。根据分子链排列及氢键 结合方式的不同，甲壳素分为α、β、γ三种晶型。α-晶型甲壳素由两条反向平行 的分子链构成，β-晶型甲壳素由两条同向平行的分子链构成。与α-甲壳素相比， β-甲壳素由于分子间氢键作用力较弱，对各种溶剂的亲和性更好，易于化学改性， 因此逐渐受到越来越多的关注。大多数天然甲壳素为α-晶型，只有低等植物细 胞壁、管虫、鱿鱼顶骨等少数生物体中存在β-晶型甲壳素。

现今大多数研究均以α-晶型甲壳素为主要研究对象，而对β-甲壳素的研究 尚待深入，鱿鱼骨作为一种渔业废弃物，是一种有趣的天然纳米复合材料，它 的结构呈现出甲壳素-蛋白质复合形式，其中甲壳素含量达到20％左右，以鱿鱼 骨为原料提取的β-甲壳素与从虾蟹壳中提取α-甲壳素相比更易于化学改性。据 报道，鱿鱼顶骨的主要成分是蛋白质和甲壳素，其顶骨外观透明，呈现针状结 构，作为一种渔业废弃物，其来源丰富、产量稳定、易于获得，采用化学方法 除去其中的蛋白质和矿物质等杂质即可提纯获得β-甲壳素。通过对其结构进行 纳米化处理，可进一步获得具有多重功能化的甲壳素纳米纤维材料，实现生物 废弃资源的高附加值利用。

自然生物体中的纳米纤维在宽度、长径比、结晶度、化学结构和均匀性等 方面具有天然的结构优势；而经物理化学方法从生物体中分离所得纳米纤维由 于在提取过程中受机械、高温等剧烈条件影响，其各方面性能与其在生物体中 的天然结构性能相比，均有很大程度降低，因此亟待改进。

发明内容

本发明目的在于提供一种高透明度低雾度β-甲壳素纳米纤维柔性薄膜及其 制备方法，是一种温和提取方法，能最大程度保留β-甲壳素纳米纤维在鱿鱼顶 骨中的天然纳米形态与性能，所以制得β-甲壳素纳米纤维薄膜性能也更好。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种高透明度低雾度柔性β- 甲壳素纳米纤维薄膜的制备方法，包括如下步骤：

第一步：取出鱿鱼顶骨，去除多余杂质并清洗干净。

第二步：去除第一步中鱿鱼顶骨中的矿物质、脂质物质和蛋白质，得到纯 化β-甲壳素。

第三步：将上述纯化β-甲壳素分散在1-4％乙酸溶液中，搅拌过夜，使产物 充分质子化，将纯化的β-甲壳素进行研磨，并制备β-甲壳素纳米纤维悬浮液。

第四步：取β-甲壳素纳米纤维悬浮液加水稀释、搅拌得到均匀透明的β-甲 壳素纳米纤维分散液，在将β-甲壳素纳米纤维分散液进行真空抽滤，制备获得β- 甲壳素纳米纤维湿膜。

第五步：将β-甲壳素纳米纤维湿膜烘干，得到β-甲壳素纳米纤维薄膜。

进一步的，在本发明中，所述第一步中，将鱿鱼顶骨用剪刀剪碎成10-20mm 小段，用蒸馏水反复清洗，去除鱿鱼顶骨上粘附的多余鱿鱼肉、污垢油脂及其 他杂质。