一种阻气抗菌生物膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阻气抗菌生物膜，由纤维素和壳聚糖组成，二者的重量比例为0～2∶0～0.4，且纤维素和壳聚糖均不为0，所述纤维素为纳米纤维素和/或微米纤维素。将经过化学或生物酶预处理的纤维素配成分散均匀的分散液；将壳聚糖用酸溶解制备成壳聚糖溶液；将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀；脱水，即得。本发明专利技术的阻气抗菌生物膜具有阻气抗菌包装所要求的阻气和抗菌性，可应用于制备阻气和/或抗菌产品。本发明专利技术的阻气抗菌生物膜具有优良的阻气性和抗菌性；抗菌结合强度好，稳定性高，保留植物纤维素的天然绿色的特点，具有类似纸张的性能，环保、生物相容、可再生、柔性大面积，制备方法简单，易于实现工业化，具有突出的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种阻气抗菌生物膜及其制备方法和应用。
技术介绍
壳聚糖是由D-氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成，具有抗菌性及多种生物活性、吸附功能等。纳米纤维素是植物纤维素经细化处理获得的直径在纳米级的纤维素，由此纳米纤维素可制成类似塑料薄膜一样的纳米纤维素膜，高强度，高透明，又保留了纤维素的天然安全生物相容的特点。纳米纤维素/壳聚糖复合材料具有纤维素和壳聚糖共同的特点，具有生物相容性和可生物降解性，克服了塑料薄膜难降解存在污染的危险，在食品包装、生物医药领域中应用有着重要意义。纳米纤维素与壳聚糖复合膜的研究很少，只找到一篇(纳米纤维素晶须/壳聚糖可降解包装复合膜的制备与研究，浙江理工大学硕士论文，2011)，但该研究是在壳聚糖中添加纳米纤维素晶须作为增强剂，并不是纳米纤维素为基材。而纤维素与壳聚糖的研究成果较多，如，纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征，纤维素科学与技术，2010,Vol.18,No.2,P33-38；纤维素/羧甲基壳聚糖共混膜结构与抗菌性能，高分子材料科学与工程，2002，Vol.18,No.4，P124-128；纤维素/壳聚糖抗菌膜的制备与表征，福建农林大学硕士论文，2013，等等，纳米纤维素与纤维素已有很大的不同，所形成的膜分别为纳米纸和普通纸，前者结构致密，光学透明，后者疏松多孔，光学不透明。因而纤维素的这些研究成果不具有通用性。如何将具有极高表面积纳米纤维素与抗菌性壳聚糖复合，制备光学透明、阻气抗菌的生物膜，且方法简单方便、容易工业化，是一项新的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种阻气抗菌生物膜及其制备方法和应用。本专利技术的第一个方面是提供一种阻气抗菌生物膜，由纤维素和壳聚糖组成，二者的重量比例为0～2∶0～0.4，且纤维素和壳聚糖均不为0，所述纤维素为纳米纤维素和/或微米纤维素。优选地，所述阻气抗菌生物膜的重量为≥2g/m2。优选地，纤维素和壳聚糖的重量比例为1∶0.05～0.3。本专利技术的第二个方面是提供本专利技术第一个方面所述的阻气抗菌生物膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将经过化学或生物酶预处理的纤维素配成分散均匀的分散液；将壳聚糖用酸溶解制备成壳聚糖溶液；步骤2，将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀；步骤3，脱水，制得阻气抗菌生物膜。优选地，步骤1制得的纤维素分散液中纤维素的含量为≤2％(w/w)。优选地，步骤1制得的壳聚糖溶液中壳聚糖的含量为0.1～3％(w/w)。优选地，步骤1中溶解壳聚糖的酸为0.5～5％醋酸或者0.005～0.05mol/L盐酸。优选地，步骤2中混合时的搅拌速度为≥1000转/min，搅拌时间≥30min，且脱气完全。优选地，步骤3中脱水采用微孔膜垫层铸涂、压力脱水或模型铸涂，干燥温度为≤40℃。本专利技术的第三个方面是提供本专利技术第一个方面所述的阻气抗菌生物膜在制备阻气和/或抗菌产品中的应用。本专利技术的阻气抗菌生物膜具有阻气抗菌包装所要求的阻气和抗菌性，可应用于食品包装、医用护理和抗菌包装等。本专利技术利用纳米/微米纤维素尺寸细小，含丰富羟基及羧基的特点，壳聚糖分子具有吸附正电性的特点，将两者混合均匀，并制备成阻气抗菌生物膜。本发明的优点如下：1、本专利技术的阻气抗菌生物膜具有优良的阻气性，即使膜非常薄，如2g/m2时，也具有优良的阻气性；2、本专利技术的阻气抗菌生物膜具有优良的抗菌性；3、本专利技术的阻气抗菌生物膜制备方法简单，易于实现工业化，具有突出的实用价值。4、所制备的阻气抗菌生物膜抗菌结合强度好，稳定性高，保留植物纤维素的天然绿色的特点。5、所制备的阻气抗菌生物膜具有类似纸张的性能，如环保、生物相容、可再生、柔性大面积的特点。附图说明图1为实施例1制备的阻气抗菌生物膜的SEM表面图；图2为实施例1制备的阻气抗菌生物膜的断面图；图3为实施例1制备的阻气抗菌生物膜热稳定性图。具体实施方式下面参照附图，结合具体的实施例对本专利技术做进一步的说明，以更好地理解本专利技术。实施例1本实施例的阻气抗菌生物膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将TEMPO化学预处理的纳米纤维素配成分散均匀的纤维素的含量为1％(w/w)的分散液；(2)将壳聚糖用2％醋酸溶解制备成壳聚糖的含量为1％(w/w)的溶液；(3)将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀，纤维素分散液和壳聚糖溶液的重量比为1∶0.1，搅拌速度1000rpm，搅拌时间30分钟，并脱气完全；(4)采用模型铸涂方法脱水，35℃干燥，制得阻气抗菌生物膜，膜重量为20g/m2。所制备的阻气抗菌生物膜的形态如图1和图2所示，由图1和图2可知，所制备的阻气抗菌生物膜密实，顺滑。其热稳定性如图3所示，热分散温度高。其阻气结果见表1，抗菌结果见表2。实施例2本实施例的阻气抗菌生物膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将生物酶预处理的纳米纤维素配成分散均匀的纤维素的含量为1％(w/w)的分散液；(2)将壳聚糖用0.01mol/L盐酸溶解制备成壳聚糖的含量为1％(w/w)的溶液；(3)将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀，纤维素分散液和壳聚糖溶液的重量比为1∶0.1，搅拌速度1000rpm，搅拌时间30分钟，并脱气完全；(4)采用微孔膜垫层铸涂方法脱水，35℃干燥，制得阻气抗菌生物膜，膜重量为2g/m2。所制备的阻气抗菌生物膜的阻气结果见表1，抗菌结果见表2。实施例3本实施例的阻气抗菌生物膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将TEMPO化学预处理的纳米纤维素配成分散均匀的纤维素的含量为1％(w/w)的分散液；(2)将壳聚糖用2％醋酸溶解制备成壳聚糖的含量为1％(w/w)的溶液；(3)将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀，纤维素分散液和壳聚糖溶液的重量比为1∶0.05，搅拌速度1000rpm，搅拌时间30分钟，并脱气完全；(4)采用压力脱水方法脱水，40℃干燥，制得阻气抗菌生物膜，膜重量为20g/m2。所制备的阻气抗菌生物膜的阻气结果见表1，抗菌结果见表2。实施例4本实施例的阻气抗菌生物膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将TEMPO化学预处理的纳米纤维素配成分散均匀的纤维素的含量为1％(w/w)的分散液；(2)将壳聚糖用2％醋酸溶解制备成壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻气抗菌生物膜，其特征在于，由纤维素和壳聚糖组成，二者的重量比例为0～2∶0～0.4，且纤维素和壳聚糖均不为0，所述纤维素为纳米纤维素和/或微米纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种阻气抗菌生物膜，其特征在于，由纤维素和壳聚糖组成，二者的重
量比例为0～2∶0～0.4，且纤维素和壳聚糖均不为0，所述纤维素为纳米纤维素
和/或微米纤维素。
2.根据权利要求1所述的阻气抗菌生物膜，其特征在于，所述阻气抗菌生
物膜的重量为≥2g/m2。
3.根据权利要求1所述的阻气抗菌生物膜，其特征在于，纤维素和壳聚糖
的重量比例为1∶0.05～0.3。
4.一种权利要求1～3中任意一项所述的阻气抗菌生物膜的制备方法，其特
征在于，包括以下步骤：
步骤1，将经过化学或生物酶预处理的纤维素配成分散均匀的分散液；将壳
聚糖用酸溶解制备成壳聚糖溶液；
步骤2，将纤维素分散液和壳聚糖溶液混合均匀；
步骤3，脱水，制得阻气抗菌生物膜。
5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜进华，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44