一种β‑环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途技术

本发明专利技术属于食品保鲜包装材料领域，具体涉及一种β‑环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途。通过将β‑环糊精溶于热水中搅拌10min，随后在其中加入聚环氧乙烯制成静电纺丝液，通过静电纺丝的方法制成静电纺丝纤维膜，随后将纤维膜经过冷等离子体处理得到纳米纤维抗菌膜。本发明专利技术操作简单，静电纺丝和冷等离子体处理技术都较成熟，且抗菌膜应用较广，有很好的市场价值。

【技术实现步骤摘要】
一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途
本专利技术属于食品抗菌保鲜领域，具体涉及一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途。
技术介绍
环糊精(Cyclodextrin)是淀粉在没有水分子参与的情况下，经环糊精葡萄糖基转移酶催化降解而得到的一系列环状低聚物的总称，通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-环糊精，β-环糊精和γ-环糊精。由于α-环糊精分子空洞孔隙较小，应用范围较小；γ-环糊精的分子空洞大，但其生产成本高，工业上不能大量生产，其应用受到限制；β-环糊精的分子空洞适中，应用范围广，生产成本低，是目前工业上使用最多的环糊精产品。环糊精同时因其生物相溶性、生物可降解性和无污染等特点有很高的使用价值。静电纺丝是施加高电压于毛细管处的滴液，然后滴液带电，当静电斥力抵消了表面张力，从而拉伸液滴在表面成丝。静电纺丝是目前可以连续制备纳米纤维且操作方式较温和的方式，其制备的纳米纤维膜具有比表面积大、纳米级孔隙及活性化合物的高封装性等优点。纺丝溶剂也很多，如聚环氧乙烯、聚乙烯醇及聚己内酯等。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。国内有很多关于静电纺丝的专利申请。中国专利CN105297286A公开了一种功能性聚甲基烯酸甲酯、环糊精与碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法；中国专利CN105220362A公开了一种β-环糊精基纳米纤维膜及其制备方法以及在染料吸附、分离中的应用；中国专利CN102926029A公开了一种静电纺丝制备纳米硝化β-环糊精纤维的方法。等离子体的概念最早是在1928年首次被提出，并指出等离子体是近似电中性的集合体，由离子与电子群构成，并且能够对电场和磁场做出响应。等离子体技术是应用等离子体发生器产生的部分电离等离子体完成一定工业生产目标的手段。2008年表面等离子体光催化也正式被提出，这一系列的证明都展示了表面等离子体在光催化中的良好性能。利用等离子体的高温或其中的活性粒子和辐射来促成某些化学反应，以获取新的物质是较热门的研究热点。将β-环糊精纳米纤维膜与冷等离子体相结合，促成纤维膜发生了变化，从而制备得到具有抗菌效应的抗菌膜，具有较好的应用前景和市场价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷等离子体处理的β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途，通过将β-环糊精溶于热水中搅拌，并加入聚环氧乙烯制备得到静电纺丝溶液，常温磁力搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液。注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法得到纳米纤维膜，经冷等离子体处理后得到纳米纤维抗菌膜。本专利技术由β-环糊精、聚环氧乙烯制成纳米纤维抗菌膜，可用于食品保鲜。纳米纤维抗菌膜的制备方法，包括以下步骤：(1)纳米纤维膜的制备方法：将β-环糊精缓慢加入65℃的去离子水中恒温加热第一次搅拌后加入聚环氧乙烯制备得到聚环氧乙烯静电纺丝液，常温搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液，注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法制得到纳米纤维膜，经过灭菌、冷等离子体处理得到β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜；助纺剂聚环氧乙烯，在纺丝及冷等离子体处理过程中与β-环糊精相互作用产生抗菌效应。所述第一次搅拌的时间为10min；超声脱气时间为30min。所述静电纺丝电压为5kV-30kV，推进速率为0.1-3mL/h，接收距离为10-20cm，空气湿度控制在35％以下。所述聚环氧乙烯、β-环糊精和去离子水的质量比为：6：9：100。所述的平板收集法是利用两种材料接受纤维膜，分别为锡箔纸和牛皮纸，经3h后得到纳米纤维膜。所述灭菌指放置于紫外灯下灭菌处理2h。冷等离子体处理采用氮气保护，氮气流量为100sccm，冷等离子体处理时间为4～5min，处理功率为400～500W。附图说明图1聚环氧乙烯纤维膜和β-环糊精纳米纤维膜。图2β-环糊精纳米纤维抗菌膜抗大肠杆菌图。注：PEO:聚环氧乙烯；NM：纳米纤维膜；β-CD：β-环糊精；Plasma:冷等离子体；PVA：聚乙烯醇。图3锡箔纸上β-环糊精纳米纤维抗菌膜抗金黄色葡萄球菌图；注：PEO:聚环氧乙烯；NM：纳米纤维膜；β-CD：β-环糊精；Plasma:冷等离子体。图4牛皮纸上β-环糊精纳米纤维抗菌膜抗金黄色葡萄球菌图；注：PEO:聚环氧乙烯；NM：纳米纤维膜；β-CD：β-环糊精；Plasma:冷等离子体。具体实施方式通过下面实例说明本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护内容，不仅局限于此。实施例1β-环糊精/聚环氧乙烯纳米纤维膜的表征1实验材料β-环糊精BR国药集团化学试剂有限公司聚环氧乙烯SIGMA-ALDRICH2实验方法1)β-环糊精/聚环氧乙烯纳米纤维膜的制备①称取900mg的β-环糊精缓慢加入到10mL的65℃的去离子水中，恒温加热搅拌10min。②称取600mg的聚环氧乙烯缓慢加入到上述溶液中，常温搅拌过夜后超声脱气30min后得到6％(W/W)的聚环氧乙烯纺丝前驱体溶液。③注射器吸取5mL纺丝前驱体溶液组装好并开始纺丝，静电纺丝电压为18kV，推进速率为0.5mL/h，接收距离为15.5cm，空气湿度控制在35％以下，采用平板收集法，利用两种材料接受纤维膜，分别为锡箔纸和牛皮纸，经3h后得到纳米纤维膜。④按以上步骤可以制备助纺剂为聚乙烯醇的β-环糊精纳米纤维膜，将步骤②中600mg的聚环氧乙烯改为1000mg的聚乙烯醇，即称取1000mg的聚乙烯醇缓慢加入10mL的β-环糊精水溶液中，常温搅拌过夜后超声脱气30min后得到10％(W/W)的聚乙烯醇纺丝前驱体溶液，纺丝可得到β-环糊精/聚乙烯醇纳米纤维膜。2)SEM观察静电纺丝纤维膜使用JSM-7001F扫描电子显微镜检查纳米纤维膜的形态。在真空下用Au/Pd混合物溅射不同的样品，且所有的SEM实验在30kV下进行。3)SEM实验结果扫描电镜图如图1所示，添加了β-环糊精的纳米纤维膜的直径增加，表明β-环糊精被很好的包裹其中，且具有良好的成丝性。实施例2β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜抑菌性能的测定1实验材料锡箔纸：聚环氧乙烯纤维膜-冷等离子体，β-环糊精/聚环氧乙烯纤维膜，β-环糊精/聚环氧乙烯纤维膜-冷等离子体，β-环糊精/聚乙烯醇纤维膜-冷等离子体菌种：大肠杆菌2实验方法1)制备菌液接种大肠杆菌于普通营养肉汤培养基(NB),37℃摇床中振荡培养24h，获得对数生长期的菌悬液。取适量处于生长对数期饱和的大肠杆菌用0.03mol/L磷酸盐缓冲液10倍梯度稀释1000倍(约为105cfu/mL)。2)静电纺丝纤维膜处理按照实施例1制备锡箔纸上的聚环氧乙烯纤维膜、β-环糊精/聚环氧乙烯纤维膜和β-环糊精/聚乙烯醇纤维膜于烘箱干燥4h。将膜切成2cm×2cm的规格并放置于紫外灯下灭菌处理2h以备用。3)平板菌落计数法测定将灭菌后的三种纤维膜经冷等离子体500W处理4min。50mL的离心管中加入15mL磷酸盐缓冲液灭菌处理，将四种膜分别置于含有大肠杆菌(约为105cfu/mL)的磷酸盐缓冲液中，离心管置于空气摇床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β‑环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜的制备方法，其特征在于制备步骤如下：将β‑环糊精缓慢加入65℃的去离子水中恒温加热第一次搅拌后加入聚环氧乙烯制备得到聚环氧乙烯静电纺丝液，常温搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液，注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法制得到纳米纤维膜，经过灭菌、冷等离子体处理得到β‑环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜；助纺剂聚环氧乙烯，在纺丝及冷等离子体处理过程中与β‑环糊精相互作用产生抗菌效应。

【技术特征摘要】
1.一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜的制备方法，其特征在于制备步骤如下：将β-环糊精缓慢加入65℃的去离子水中恒温加热第一次搅拌后加入聚环氧乙烯制备得到聚环氧乙烯静电纺丝液，常温搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液，注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法制得到纳米纤维膜，经过灭菌、冷等离子体处理得到β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜；助纺剂聚环氧乙烯，在纺丝及冷等离子体处理过程中与β-环糊精相互作用产生抗菌效应。2.如权利要求1所述的一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜的制备方法，其特征在于：所述第一次搅拌的时间为10min；超声脱气时间为30min。3.如权利要求1所述的一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝电压为5kV-30kV，推进速率为0.1-3mL/h，接收距离为10-20cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：林琳，柏梅，崔海英，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32