具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯生物塑料制造技术

本发明专利技术提供了具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯，其中包含作为抗菌剂的乳酸链球菌素。在本发明专利技术的优选实施方案中，所述乳酸链球菌素的浓度为不低于25μg/g。本发明专利技术还提供了所述聚羟基脂肪酸酯在制备具有抗菌效应的产品中的应用。

Polyhydroxy fatty acid ester biological plastics having antibacterial effect

The present invention provides a polyhydroxy fatty acid ester having antibacterial effects, comprising nisin as an antibacterial agent. In a preferred embodiment of the invention, the concentration of the nisin is no less than 25 mu g/g. The invention also provides an application of said polyhydroxy fatty acid ester in the preparation of products having antibacterial effect.

【技术实现步骤摘要】
具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯生物塑料
本专利技术涉及生物可降解材料领域，更具体地说，涉及具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯生物塑料。
技术介绍
随着石油资源的不断消耗和石化产品尤其是不可降解的传统塑料所造成的白色污染日益严重，可天然降解的绿色生物塑料正在受到越来越多的关注[1]。不同于生产过程仍需化工缩聚反应的聚乳酸(polylacticacid，PLA)，聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHAs)作为一种新型的可降解生物塑料，可以通过可再生的生物质原料进行全程的发酵生产，其环境污染指数低，更为环保[2,3]。更为重要的是，PHA种类繁多(仅其单体就超过150种)，化学性质和材料性能差异极大，在不同的环境中均表现出很高的生物可降解性，其潜在的应用前景因此更为广泛[4]。特别是在医疗和食品领域，聚(3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯)[poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate),PHBHHx]和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3-HydroxybutyricAcid-Co-4-HydroxybutyricAcid),P(3HB-co-4HB)]这两种PHA因其极强的生物相容性和人体可植入性展现出极大的应用潜力，可用做手术缝合线、骨钉、人造骨骼、食品包装等，其相关研究亟需跟进展开[5,6]。乳酸链球菌素(Nisin)是由乳酸乳球菌(Lactococcuslactissubsp.Lactis)产生的一种阳离子多肽，可以有效的抑制多种引起食品腐败和医学感染的革兰氏阳性菌[7]，对沙门氏菌(Salmonella)等部分革兰氏阴性菌同样有抑制效果[8]。Nisin可被人体肠道分泌的α-胰凝乳蛋白酶有效降解，因此对人体安全无毒，是目前唯一大规模商业化应用的高效天然防腐剂[7]，被广泛应用于欧盟、中国、美国等多个国家和地区的食品行业中[9,10]。特别值得注意的是，除了作为食品防腐剂之外Nisin亦可被应用到多种材料中以达到抗菌效果。X.Qi等[11]利用PEG1000将Nisin稳固结合到碳纳米管上，从而使碳纳米管具备了一定的抗菌活性。T.Jin等[12]则将Nisin整合入聚乳酸(PLA)以生产具有抗菌效应的食品包装袋。进一步研究表明，在带有Nisin-PLA涂层的牛奶灌装瓶中，李斯特菌(Listeriamonocytogenes)的生长被显著抑制，并且抑制效果在4℃保存条件下可维持70天[13]。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯，其中包含作为抗菌剂的乳酸链球菌素。在本专利技术的优选实施方案中，所述乳酸链球菌素的浓度为不低于25μg/g；例如，不低于100μg/g。在本专利技术的实施方案中，所述聚羟基脂肪酸酯可以选自由PHBHHx、PHB、PHBV和P3HB4HB构成的组。优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为PHBHHx。所述抗菌聚羟基脂肪酸酯可以被制成薄膜。本专利技术还提供了所述聚羟基脂肪酸酯在制备具有抗菌效应的产品中的应用。例如，所述聚羟基脂肪酸酯可以被制成食品包装、食品容器、厨具、医疗器械、家装建材、家用电器或配件、健康护理产品以及可穿戴设备等。本专利技术还提供了抑制微生物生长的方法，包括将所述聚羟基脂肪酸酯与所述微生物进行接触。例如，所述微生物可以为食品中的微生物。附图说明图1显示了琼脂扩散法测量的含有乳酸链球菌素的PHBHHx膜片的抑菌效应。(A)含有不同浓度Nisin的PHBHHx薄膜抑制Micrococcusluteus(NCIB8166)的生长，其中Nisin浓度分别为0,25,100,400,1600和6400μg/g。(B)含有不同浓度Nisin的PHBHHx薄膜的抑制效应(0,0.25和2.5μg/g)。薄膜直径为6mm。图2显示了PHBHHx膜片抗菌效应对Nisin含量的依赖关系。Nisin浓度分别为0.25,2.5,25,100,400,1600和6400μg/g。误差棒(errorbar)表示6个测试平均值的标准差(standarddeviation)。其中，纵坐标为抑制区直径(cm)。图3显示了激光共聚焦显微镜层扫观察到的Nisin颗粒在PHBHHx膜片内部的物理分布。(A)25μg/gNisin；(B)100μg/gNisin.图4显示了液体培养条件下PHBHHx-Nisin膜片的抗菌活性随时间的变化。误差棒表示三个测试平均值的标准差。其中，横坐标为时间(h)，纵坐标为活细胞(CFU/mL)，control表示对照。图5显示了激光共聚焦显微镜下NaCl颗粒在PHBHHx薄膜内的物理分布。(A)NaCl/PHBHHx的浓度为0.975mg/g，深色颗粒为NaCl颗粒,大小范围是10-40μm。(B)不添加盐的PHBHHx空白膜片。图6显示了琼脂扩散法测量Nisin与PHB，PHBV，P3HB4HB分别混合的薄膜抑菌效应。A代表Nisin与PHB混合的抑菌效果，所用的nisin浓度为100，25，0.25μg/g(每克PHA材料中含有nisin的量)；B代表代表Nisin与PHBV混合的抑菌效果，所用的nisin浓度为100，25，0.25μg/g；C代表Nisin与P3HB4HB混合的抑菌效果，所用的nisin浓度为100，25，0.25μg/g。具体实施方式本文所用的术语“聚羟基脂肪酸酯”(polyhydroxyalkanoates,简称PHA或PHAs)，是一系列广泛存在于许多微生物细胞中的天然高分子，种类繁多。PHA具有良好的生物相容性和生物可降解性，同时在加工性能和机械性能方面更具优势。本专利技术的聚羟基脂肪酸酯，其结构如式(I)所示。其中，中括号内为结构单元，各结构单元可以相同或不同；n表示结构单元的总数；各结构单元的m独立地选自1～3的整数；各结构单元的R1独立地选自由H、C1-C9的烷基构成的组。本专利技术的聚羟基脂肪酸酯既包括聚羟基丁酸酯(Poly(hydroxybutyrate)，简称PHB)，聚羟基戊酸酯(Poly(hydroxyvalerate)，简称PHV)，聚羟基辛酸酯(Poly(hydroxyoctanoate)，简称PHO)等PHA类均聚物，也包括羟基丁酸戊酸共聚物(Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)，简称PHBV)，3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚物(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)，简称PHBHHx)，3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)，简称P3HB4HB)等PHA共聚物以及几种PHA形成的混合物。本专利技术所采用的聚羟基脂肪酸酯(PHA)的重均分子量没有特别限制，优选范围在50,000-2,000,000之间。本领域技术人员可以根据聚合物的种类、所需要的力学性能等因素确定合适的分子量。本专利技术所使用的具体的聚羟基脂肪酸酯材料包括PHBHHx、PHB、PHBV和P3HB4HB等。本文所用的术语“烷基”是指带有给定数量的碳原子的支链和直链的饱和脂族烃基。例如，“C1-C9的烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯，其中包含有效量的作为抗菌剂的乳酸链球菌素。

【技术特征摘要】
1.具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯，其中包含有效量的作为抗菌剂的乳酸链球菌素。2.权利要求1的聚羟基脂肪酸酯，其中所述乳酸链球菌素的浓度为不低于25μg/g。3.权利要求2的聚羟基脂肪酸酯，其中所述乳酸链球菌素的浓度为不低于100μg/g。4.权利要求1-3之任一项的聚羟基脂肪酸酯，其中所述聚羟基脂肪酸酯选自由PHBHHx、PHB、PHBV和P3HB4HB构成的组。5.权利要求1-4之任一项的聚羟基脂肪酸酯，其中所述聚羟基脂肪酸酯为PHBH...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩千，娄秋莉，
申请(专利权)人：蓝晶北京生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11