[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜及其制备方法和应用。
[0007] 本发明的目的是提供一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008] (1)配置8-12wt％的普鲁兰多糖溶液，并按普鲁兰多糖与海藻酸钠的质量比为10:(0.5-2.5)的比例添加海藻酸钠，搅拌至均匀分散，得到静电纺丝液；
[0009] (2)将上述静电纺丝液进行静电纺丝得到复合纳米纤维膜。
[0010] 由于普鲁兰多糖低粘度的特性，其浓度为8-12wt％范围内的水溶液呈现出近似牛顿流体的性质，因此在进行静电纺丝的过程中容易产生瑞利不稳定的现象，容易形成珠-丝状的纤维；然而，海藻酸钠水溶液具有较高的粘度，适当的添加海藻酸钠，可以一定程度提高溶液的粘度，从而增加在纺丝过程中喷射丝的稳定性，进而形成形态良好的纤维膜。当海藻酸钠添加量过大时，溶液的粘度显著提高，会导致纺丝过程中溶液凝固在喷嘴口处，而无法形成稳定的喷射丝。
[0011] 在上述技术方案中，所述步骤(1)中的静电纺丝液还包括氯化钙，所述海藻酸钠与氯化钙的质量比为1.6：(0.01-0.05)。
[0012] 氯化钙溶解形成水溶液时，一方面，钙离子可以与海藻酸钠进行交联，形成水不溶的海藻酸钠钙成分，这可以在一定程度上提高纤维膜的抗水蒸气特性；另一方面，氯离子的存在，可以降低纤维的直径，从而制备尺寸更细的纳米纤维膜。如果氯化钙的浓度过高时，大量的海藻酸钠形成了不容的海藻酸钠凝胶，显著增加溶液的浓度，不利于纺丝的进行。
[0013] 进一步地，在上述技术方案中，所述步骤(1)中的静电纺丝液中的溶剂为去离子水或蒸馏水。
[0014] 考虑到其后期在食品包装载体上的特殊应用，如果采用有机溶剂作为载体，会存在有机溶剂残留等问题，因此选择最安全的去离子水或蒸馏水作为静电纺丝液的溶剂。
[0015] 在上述技术方案中，所述步骤(2)中的静电纺丝参数为：推进速度为0.2-0.7mL/h，纺丝电压为12-16kv，接收距离为8-16cm，纺丝器喷丝口直径为0.9mm。
[0016] 上述方法所制备的复合纳米纤维膜的纤维直径为44-130nm，其中，复合纳米纤维膜的80％以上的纤维直径为64-104nm。
[0017] 在上述技术方案中，所述步骤(2)中的静电纺丝参数为：推进速度为0.1-0.5mL/h，纺丝电压为14-18kv，接收距离为8-16cm，纺丝器喷丝口直径为0.9mm。
[0018] 上述方法所制备的复合纳米纤维膜的纤维直径为29-104nm，其中，复合纳米纤维膜的80％以上的纤维直径为61-97nm。
[0019] 当推进器的速度过低的时候，溶液不能及时的输送至喷丝口，因而不能形成持续的喷射丝；推进器的速度过高时，溶液易在喷丝口凝固，也不利于纺丝的进行。纺丝电压过低时，不能克服溶液本身的表面张力，而不能在喷嘴处形成泰勒锥，进而形成喷射丝；纺丝电压过高时，溶液受到的电场强度过大，易形成不稳定的喷射丝。接收距离主要决定了纤维形成过程中溶剂蒸发情况，接收距离过小，喷射丝中的溶剂并没有完全蒸发，容易制得湿的纤维膜，影响膜形态；如果接收距离过大时，会降低喷嘴和接收器之间的电场强度，从而不能形成稳定的喷射丝。此外，由于普鲁兰/海藻酸钠混合体系的粘度低于普鲁兰/海藻酸钠/氯化钙体系，因而其推进速度(0.2-0.7mL/h)略高于普鲁兰/海藻酸钠/氯化钙体系的推进速度(0.1-0.5mL/h)；由于普鲁兰/海藻酸钠混合体系的表面张力高于于普鲁兰/海藻酸钠/氯化钙体系，因而其电压(12-16kv)略低于普鲁兰/海藻酸钠/氯化钙体系的电压(14-18kv)。
[0020] 本发明的另一目的是提供上述方法制备得到的普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜，所述复合纤维膜中普鲁兰多糖与海藻酸钠的质量比为10:(0.5-2.5)，其直径为44-130nm，且可食用无毒害可降解。
[0021] 一般，大部分的天然高分子聚合物(如多糖、蛋白质)在静电纺丝制备纤维膜时，必须加入助纺合成聚合物(如PEO、PVA)，或者有机溶剂(如：二甲亚砜，三氟乙酸、甲酸等)进行混合，才能制备得到直径分布均匀，形态良好的纳米纤维膜。在本发明中，使用普鲁兰多糖作为主要成纤材料，水作为溶剂，非常便捷的制备直径均匀，形态良好，且可食用无毒害的纤维膜。
[0022] 本发明的再一目的是提供上述方法制备得到的普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜在功能性食品和制药领域中的应用。
[0023] 本发明的优点效果：
[0024] (1)本发明通过在8-12wt％的普鲁兰多糖水溶液中添加海藻酸钠，在一定程度上提高成纤溶液的粘度，增加在纺丝过程中喷射丝的稳定性，进而形成形态良好的纤维膜；此外，可通过添加适量氯化钙，一方面利用钙离子与海藻酸钠进行交联，形成水不溶的海藻酸钠钙成分，可在一定程度上提高纤维膜的抗水蒸气特性，另一方面，由于氯离子的存在，可以降低纤维的直径，从而制备尺寸更细、分布更均匀的纳米纤维膜；
[0025] (2)本发明所提供的静电纺丝法制备普鲁兰/海藻酸钠纤维膜的生产效率高、经济、便捷、快速，适合于大规模的工业化生产；利用本方法制备的普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜无任何不可食用的成分，不存在有机溶剂残留的问题，可食用，无毒害，绿色安全，在食品和制药领域应用前景广阔。
