专利名称：一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法及其应用。
背景技术：
食品保鲜涂膜是将成膜物质如壳聚糖、明胶与保鲜剂混合后制成涂膜液，通过浸溃、涂抹、喷洒等方式敷于食品表面来提高其品质、延长货架期。纳米保鲜涂膜法是将纳米材料添加至成膜物质中制成涂膜，并应用于食品保鲜，以延长食品货架期。纳米材料在结构和特性上具有独特效应，将纳米材料应用到食品涂膜中，不仅可以提高涂膜的抑菌性能，改变涂膜的通透性，而且可以增强涂膜的强度和韧性，因此，纳米涂膜在某种意义上具有更优越的性能。壳聚糖是自然界中的唯一碱性多糖，具有良好的成膜性能，且具有抑菌性能，在食品保鲜材料领域具有广泛应用。纳米SiOx是一种非晶态的无机非金属材料，白色粉末，无毒性、无味，对环境无污染，具有表面效应、小尺寸效应等基本特性，可提高成膜物的效能特性及保鲜效果。纳 米SiOx中的硅氧键具有对CO2和O2的吸附、释放溶解、扩散的作用，加入到食品涂膜液中，可以调节涂膜液的微气调环境，增强涂膜的强度和韧性。目前，制备含纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜的主要方法是将具有亲水基团的纳米SiOx粉体改性为亲油性的纳米SiOx粉体后，直接加入到壳聚糖成膜液中，制得含纳米SiOx的食品保鲜涂膜液。该方法须先将纳米SiOx进行改性，然后制备纳米SiOx壳聚糖涂膜液，改性过程中需要加水混匀、加温改性，然后再烘干，工艺复杂，消耗能源较多，生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法及其应用，该方法生产工艺简单，生产成本较低。本发明的技术解决方案是:
一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法，其具体步骤如下:
O配制水玻璃溶液
将去离子水加入至Na2O ^fflSiO2中，配制浓度以SiO2计为0.3 mol/L 3mol/L的水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在20°C 60°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在0.1 h 2 h内加入到浓度为0.5 mol/L 5 mol/L的无机酸水溶液中，所述无机酸为盐酸或硝酸，加至无机酸水溶液的pH为3 5.5后，停止搅拌，陈化1 h 2 h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液 取壳聚糖加入到质量浓度为0.2% 3%的有机酸溶液中，所述有机酸为冰醋酸、柠檬酸或乙二酸中的至少一种，在20°C 80°C下搅拌，配制质量体积浓度为5g/L 50 g/L的壳聚糖溶液，向其中加入壳聚糖质量0.05% 2%的表面活性剂，所述表面活性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、六偏磷酸钠、酪蛋白酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的至少一种，待其充分溶解后，在搅拌条件下，0.1 h 2 h内将酸性硅溶胶加至含有表面活性剂的壳聚糖溶液中，酸性硅溶胶的加入量以SiO2计为0.1 g/L 0.5 g/L,混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液。所述表面活性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、六偏磷酸钠、酪蛋白酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种。一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用。将食品浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中Imin 2min后取出，风干，即在食品表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜。所述食品为果蔬类产品或水产类产品。所述果蔬类产品为草莓、苹果、桔子、梨或甜柿。所述水产类产品为鱼类或虾类。本发明的有益效果:以水玻璃为硅源制备酸性硅溶胶，再将其加入至壳聚糖的溶液中，在表面活性剂的作用下，通过原位合成法将纳米SiOx均匀分散于壳聚糖的溶液内，不但简化了纳米SiOx的壳聚糖涂膜保鲜的生产工艺，降低了生产成本，而且提高了涂膜内纳米SiOx的分散性能,进一步提升了纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜的韧性和机械强度,提高了食品保鲜效果，可以作为草莓、苹果、梨、桔子、甜柿等水果，鱼类、虾类等水产品的涂膜保鲜剂。
具体实施例方式实施例1
O配制水玻璃溶液
取含0.03mol SiO2的水玻璃(Na20.SiO2),用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在20°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在0.1 h内滴加到5 mL浓度为5 mol/L的盐酸溶液中，至盐酸溶液pH为3时止，陈化I h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取0.5 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为3%的冰醋酸溶液中，再加入ImL浓度为5g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液，在60°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在0.1 h内滴加3.10 mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液的应用
将苹果浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中2 min后取出，风干，即在苹果表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜；室温贮藏苹果，保鲜期达到三个月以上。
实施例2
O配制水玻璃溶液
取含0.1 mol SiO2的水玻璃(Na2O ^LSSiO2),用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在40°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在2 h内滴加到100 mL浓度为0.5 mol/L的盐酸溶液中，加至盐酸溶液pH为5.5，陈化2 h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取2.0 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为0.2%的冰醋酸溶液中，再加入ImL浓度为40g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液，在20°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在0.2h内滴加0.85 mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜的应用
将桔子浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中I min后取出，风干，即在桔子表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜；在室温下贮藏桔子，保鲜期达到40CL实施例3
O配制水玻璃溶液` 取含0.05 mol SiO2的水玻璃(Na20.2.4Si02)，用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在60°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在I h内滴加到10 mL浓度为2 mol/L的盐酸溶液中，加至盐酸溶液pH为4.5，陈化1.5 h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取1.5 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为0.2%的冰醋酸溶液中，再加入ImL浓度为1.5g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液，在60°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在I h内滴加1.00 mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液的应用
将对虾浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中I min后取出，风干，即在对虾表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜；在4°C条件下冷藏对虾，货架期延长至6 d以上。实施例4
O配制水玻璃溶液
取含0.04 mol SiO2的水玻璃(Na20.3.1SiO2),用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在60°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在0.1 h内滴加到20 mL浓度为2mol/L的硝酸溶液中，加至硝酸溶液PH值为4.5，陈化1.5 h，得酸性硅溶胶； 3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取1.5 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为0.2%的柠檬酸溶液中，再加入ImL质量浓度为1.5%的甘油溶液，在60°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在1.5 h内滴加1.50mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜的应用
将草莓浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中I min后取出，风干，即在草莓表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜；在01: 4°C条件下贮藏草莓，贮藏期为10 d以上。实施例5
O配制水玻璃溶液
取含0.3 mol SiO2的水玻璃(Na20.SiO2),用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在40°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在2h内滴加到100 mL浓度为0.5 mol/L的硝酸溶液中，加至硝酸溶液PH值为5.5，陈化2 h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取2.0 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为0.2%的冰醋酸溶液中，再加入ImL质量浓度为1%的聚乙二醇1000溶液，在20°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在2 h内滴加2.50 mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液的应用
将鲫鱼浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中I min后取出，风干，即在鲫鱼表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜；在室温25°C条件下贮藏鲫鱼，贮藏期为2 d以上。实施例6
O配制水玻璃溶液
取含0.2 mol SiO2的水玻璃(Na2O-LSSiO2),用去离子水定容至100 mL容量瓶中，配制水玻璃溶液；
2)制备酸性硅溶胶
在20°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在0.1 h内滴加到20 mL浓度为5 mol/L的硝酸溶液中，加至硝酸溶液PH值为3，陈化I h，得酸性硅溶胶；
3)制备原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液
取5 g壳聚糖加入到100 mL体积浓度为3%的乙二酸溶液中，再加入I mL质量浓度为1%的甘油溶液，在80°C下搅拌，待其充分溶解后，在搅拌条件下，在0.3 h内滴加0.60 mL酸性硅溶胶，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；
4)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液的应用
将梨浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中2 min后取出，风干，即在梨表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜。在25°C下贮藏梨，货架期延长至30 d以上。
实施例1 实施例6中的盐酸、硝酸可以相互替代，冰醋酸、柠檬酸、乙二酸可以相互替代，硬脂酸钠、硬脂酸钙、六偏磷酸钠、酪蛋白酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺可以相互替代。
权利要求
1.一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法，其特征是:具体步骤如下: O配制水玻璃溶液 将去离子水加入至Na2O ^fflSiO2中，配制浓度以SiO2计为0.3 mol/L 3mol/L的水玻璃溶液； 2)制备酸性硅溶胶 在20°C 60°C搅拌条件下，将水玻璃溶液在0.1 h 2 h内加入到浓度为0.5 mol/L 5 mol/L的无机酸水溶液中，所述无机酸为盐酸或硝酸，加至无机酸水溶液的pH为3 5.5后，停止搅拌，陈化I h 2 h，得酸性硅溶胶； 3)原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液 取壳聚糖加入到质量浓度为0.2% 3%的有机酸溶液中，所述有机酸为冰醋酸、柠檬酸或乙二酸中的至少一种，在20°C 80°C下搅拌，配制质量体积浓度为5g/L 50 g/L的壳聚糖溶液，向其中加入壳聚糖质量0.05% 2%的表面活性剂，所述表面活性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、六偏磷酸钠、酪蛋白酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的至少一种，待其充分溶解后，在搅拌条件下，0.1 h 2 h内将酸性硅溶胶加至含有表面活性剂的壳聚糖溶液中，酸性硅溶胶的加入量以SiO2计为0.1 g/L 0.5 g/L,混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液。
2.根据权利要求1所述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法，其特征是:所述表面活性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、六偏磷酸钠、酪蛋白酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种。
3.如权利要求1所述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用。
4.根据权利要求3所述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用，其特征是:将食品浸溃于原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液中Imin 2min后取出，风干，即在食品表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜。
5.根据权利要求4所述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用，其特征是:所述食品为果蔬类产品或水产类产品。
6.根据权利要求5所述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用，其特征是:所述果蔬类产品为草莓、苹果、桔子、梨或甜柿。
7.根据权利要求5所 述的原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液在食品保鲜涂膜中的应用，其特征是:所述水产类产品为鱼类或虾类。
全文摘要
一种原位合成纳米SiOx的壳聚糖食品保鲜涂膜溶液的制备方法及其应用，将去离子水加入至Na2O·mSiO2中，配制水玻璃溶液；将水玻璃溶液加入到无机酸水溶液中，陈化，得酸性硅溶胶；取壳聚糖加入到有机酸溶液中，配制壳聚糖溶液，向其中加入表面活性剂，待其充分溶解后，将酸性硅溶胶加至含有表面活性剂的壳聚糖溶液中，混合均匀，超声脱气，得原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜溶液；将食品浸渍于涂膜溶液中，风干，即在食品表面形成了原位合成纳米SiOx的壳聚糖保鲜涂膜。通过原位合成法将纳米SiOx均匀分散于壳聚糖溶液内，简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了食品保鲜效果，用来作为水果、水产品的涂膜保鲜剂。
文档编号A23B7/154GK103120207SQ20131004022
公开日2013年5月29日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者孙彤, 励建荣, 董志俭, 郝文婷, 郝晗, 李学鹏 申请人:渤海大学