本发明属于包装薄膜制备，具体涉及一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、包装薄膜在物品流通和储存过程中起着至关重要的作用，它能有效保护物品免受氧气、微生物、紫外线等多种因素的污染和破坏，是确保物品安全的重要保障。目前，市场上广泛使用的包装薄膜材料主要为聚乙烯和聚丙烯等石油基塑料，这些材料因其价格低廉和耐用性而备受欢迎。然而，这类薄膜的制备原料主要来源于不可再生的石化资源，且废弃后难以生物降解，通常需要数百甚至数千年才能完全生物降解，由此引发了严重的白色污染问题。因此，开发可生物降解的包装薄膜材料成为当务之急。
2、生物质基薄膜材料因其原料可再生、可生物降解等优点，被视为替代石油基塑料包装薄膜的潜在理想选择。其中，明胶因其优异的成膜性和生物降解性等特点，被广泛认为是制备包装材料的理想原料。然而，明胶基薄膜存在机械强度低、抗菌性差、功能性不足等缺陷，这限制了其在包装薄膜领域的应用。而丝素蛋白则具有良好的机械性能且无毒害性，但未经改性的丝素蛋白易溶于水，这在很大程度上限制了其在食品包装材料方面的应用。
3、尽管现有技术中已经有一些关于明胶和丝素蛋白复合材料的专利公开，但这些技术仍存在诸多不足。例如，公开专利cn201410807550.4提供了一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法，具体技术方案为：以天然蚕丝为原料，通过脱胶、溶解、离心过滤、透析等步骤得到丝素蛋白溶液，然后在丝素蛋白溶液中加入无毒的明胶，并在生物交联剂的作用下，制备出丝素蛋白-明胶混合液。将该混合液浓缩后置于聚四氟乙烯板内缓慢干燥成膜，再通过醇溶液进行不溶化处理，最终制备得到丝素蛋白-明胶共混膜。然而，该专利所制备的薄膜不具备辐射冷却性能和抗菌性，这在一定程度上限制了其应用范围。
4、另外，公开专利cn202310351480.5也涉及了一种丝素蛋白-明胶水凝胶的制备方法，具体技术方案为：将普通丝素溶液经过结晶诱导处理得到结晶型丝素蛋白溶液，然后将其与普通明胶溶液混合，在分子间作用力下发生物理交联，最终获得稳定的丝素蛋白-明胶水凝胶。该技术可通过改变丝素蛋白/明胶比例、蛋白质总浓度等参数来控制水凝胶的力学强度等性能。尽管该技术为功能性水凝胶的制备提供了新方法，但所制备的材料机械性能较差，易碎裂，因此不适用于作为包装薄膜使用。
5、同样，公开专利cn202210743729.2也提供了一种含有香草醛的生物基阻燃抑烟剂的制备方法及阻燃环氧树脂，然而该技术方案主要关注于阻燃和抑烟性能，并未涉及包装薄膜的制备和应用，因此在此不做过多赘述。
6、综上所述，现有技术中的明胶和丝素蛋白复合材料在作为包装薄膜应用时仍存在诸多缺陷和不足。因此，开发一种具有多功能、特别是具备被动辐射冷却性能的明胶-丝素蛋白复合薄膜，对于解决当前包装薄膜领域的环保和功能性问题具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明为解决现有明胶-丝素蛋白复合薄膜缺乏辐射冷却性、抗菌性和机械强度低差的问题，提供了一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜及其制备方法。
2、本发明所采用的技术方案为：
3、一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：将明胶加入水中，加热至50-70℃使明胶完全溶解获得明胶溶液，明胶溶液的质量分数为20%；
5、步骤二：将蚕丝置入煮沸的质量分数为0.5%碳酸钠水溶液中脱去蚕丝中的丝胶，微沸蒸煮5-60 min，用去离子水洗净蚕丝表面的丝胶，将脱胶后的蚕丝在25-60℃烘干，并在45℃温度下溶解于溴化锂溶液中，离心取上清液，透析72 h以上，得到质量分数为5%-15%的丝素蛋白溶液；
6、步骤三：将β-环糊精与氧化剂置于去离子水中避光反应24 h，透析处理24 h、冷冻干燥48 h，制得双醛β-环糊精；
7、步骤四：将步骤一得到的明胶溶液与步骤二得到的丝素蛋白溶液混合均匀，再加入步骤三得到的双醛β-环糊精及增塑剂，调节体系的ph，边搅拌边进行反应，反应完成后，将混合液倒入玻璃皿中冷却、干燥，即得到多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜。
8、步骤二中，所述的离心是在转速 3500r/min离心5-10min。
9、步骤三中，β-环糊精通过氧化剂氧化得到双醛β-环糊精，所述氧化剂为高碘酸钠、碱式碳酸铜、铬酐吡啶盐酸盐和四乙酸铅中的任意一种或两种的混合物。
10、步骤三中，按照质量份数计，所述β-环糊精与氧化剂和去离子水的质量之比为（5-20）:（7-28）:（30-120）。
11、步骤四中，明胶溶液与丝素蛋白溶液的体积分数之比为（9~14）:6。
12、6.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述调节体系ph为8-10。
13、步骤四中，所述反应条件为：搅拌转速为300-500rpm，在30-80℃下反应，反应时间为3-5 h。
14、步骤四中，所述增塑剂为甘油、山梨醇、丙二醇中的一种或多种组合。
15、步骤四中，所述明胶、双醛β-环糊精交联剂、增塑剂用量按照质量份数计为：明胶100份，双醛β-环糊精交联剂5-20份，增塑剂20-40份。
16、如上述方法制备的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜。
17、与现有其他技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
18、（1）本发明所采用的原料明胶具有光致发光的荧光效应，使得制备的明胶基薄膜具有将吸收的紫外光转化为可见光的能力，有助于实现太阳光的反射效果，丝素蛋白具有中红外透过特性，可以通过蛋白质主链和侧链的分子振动辐射散热，因而，本发明所制备的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜具有优异的辐射冷却效果，可用于包装食品，延长食品的储存期。
19、（2）本发明利用环保的β-环糊精为原料，通过简单的氧化法制得双醛β-环糊精，合成方法简单，条件温和。双醛β-环糊精一方面作为明胶-丝素蛋白复合薄膜的交联剂，同时，其分子结构中含有的游离醛基还赋予了薄膜抗菌性。
20、（3）双醛β-环糊精交联剂中含有的醛基可以同时与明胶和丝素蛋白中的氨基发生席夫碱反应，使明胶与丝素蛋白通过化学交联形成含有亚胺键的交联网络结构，而且，明胶和丝素蛋白之间可以形成大量的氢键结合作用，从而赋予明胶-丝素蛋白薄膜优异的机械性能。
21、（4）本发明中，明胶与丝素蛋白中存在的酪氨酸、色氨酸等氨基酸，具有一定的紫外屏蔽性，同时，由双醛β-环糊精与明胶和丝素蛋白交联形成的亚胺键也表现出一定的紫外屏蔽性。因而，本发明制得的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜具有优异的紫外屏蔽性。
22、（5）本发明开发的多功能性明胶-丝素蛋白复合包装薄膜未来有望部分替代石油基包装薄膜材料，减缓传统包装材料对不可再生石油基塑料的依赖。
1.一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述的离心是在转速 3500r/min离心5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，β-环糊精通过氧化剂氧化得到双醛β-环糊精，所述氧化剂为高碘酸钠、碱式碳酸铜、铬酐吡啶盐酸盐和四乙酸铅中的任意一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，按照质量份数计，所述β-环糊精与氧化剂和去离子水的质量之比为（5-20）:（7-28）:（30-120）。
5.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，明胶溶液与丝素蛋白溶液的体积分数之比为（9~14）:6。
6.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述调节体系ph为8-10。
7.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述反应条件为：搅拌转速为300-500rpm，在30-80℃下反应，反应时间为3-5 h。
8.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述增塑剂为甘油、山梨醇、丙二醇中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述明胶、双醛β-环糊精交联剂、增塑剂用量按照质量份数计为：明胶100份，双醛β-环糊精交联剂5-20份，增塑剂20-40份。
10.权利要求1-9任一项所述方法制备的一种多功能被动辐射冷却的明胶-丝素蛋白复合包装薄膜。
