一种可降解抗菌膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解抗菌膜及其制备方法,属于膜材料技术领域。本发明专利技术以酸度调节剂、锆盐、四

【技术实现步骤摘要】
一种可降解抗菌膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可降解抗菌膜及其制备方法,属于膜材料


技术介绍

[0002]食品中的微生物安全是大家长久以来关注的食品安全问题，食品中的微生物污染不仅会造成食物资源的浪费，导致经济损失甚至会引发食源性疾病的发生，威胁人类生命健康。因此对食品中的有害微生物的控制是食品安全中至关重要的问题。传统的杀菌方式大多存在有毒物质残留、破坏食物营养成分的问题，因此在食品行业需要发展一种安全高效的冷杀菌方式。
[0003]光动力杀菌的原理是光敏剂在合适波长的光照射下，将氧气转化为活性氧(主要是单线态氧)活性氧作用于微生物细胞，导致其死亡。光动力杀菌具有广谱抗菌性、不产生耐药性的优势，是一种安全高效的冷杀菌方式。卟啉是目前使用最普遍的一类光敏剂，具有高度共轭的大分子杂环结构。由于其大环的平面刚性结构不能扭转，导致π
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π堆积造成自聚集和自淬灭，不利于单线态氧的产生，从而降低光动力杀菌效果。
[0004]以石油为原料的合成塑料凭借运输成本低、重量轻、机械强度和刚度高等优势一直主导着食品包装行业。然而，这些合成塑料是不可再生的资源，且生物不可降解，对环境有害。此外，焚烧塑料会产生有毒化合物，如聚氯乙烯燃烧产生的呋喃和二恶英等。随着人们环保的意识增强以及食品安全行业发展，现在亟需开发一种生物可降解的抗菌包装材料。
[0005]聚己内酯是由ε
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己内酯单体开环聚合形成的高分子材料，具有良好的生物降解性和生物相容性，而且其易于成型加工，现广泛应用于药物载体、农业、食品包装材料、组织工程、智能材料、环保材料等领域。近年来，聚己内酯在食品保鲜包装膜中的应用得到人们的关注，但是其较低的熔点、强度和硬度、较差的阻隔性能以及单一薄膜的功能性缺陷，在一定程度上限制了其在食品包装中的广泛应用。因此，可将聚己内酯与其他材料共混改性以克服这些缺陷。近年来科研工作者们把研究的焦点集中在具有一定力学性能、阻隔性能且有一定抗菌性能的新型聚己内酯改性薄膜的开发上。

技术实现思路

[0006]卟啉金属有机骨架材料具有良好的稳定性和光动力抗菌性能，本研究将其与聚己内酯混合后可制备具有抗菌性能的可降解包装膜。通过卟啉金属有机骨架材料的掺入提升了膜的力学性能及抗菌性能。然而在本专利技术研究过程中发现制备卟啉金属有机骨架基混合基质膜主要问题是卟啉金属有机骨架填料与聚己内酯膜之间的相容性较差，从而导致形态不规则和结构缺陷。本专利技术通过选择N,N
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二甲基甲酰胺作为成膜介质，改善了卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯相容性差的问题。
[0007]本专利技术将卟啉单元作为有机配体引入卟啉金属有机骨架材料中形成卟啉金属有机骨架材料，并将卟啉金属有机骨架材料与生物可降解的聚己内酯材料混合制备了具有抗
菌性能的可降解包装膜，将其用于鲜切苹果的抗菌，能有效杀灭苹果表面的微生物，并且可在一定程度上防止鲜切苹果的水分流失及防止苹果褐变。
[0008]通过将卟啉单元作为有机配体引入金属有机骨架结构中形成卟啉金属有机骨架材料，有利于保持卟啉分子的单分散状态，避免其自聚集，且卟啉金属有机骨架材料的多孔结构有利于氧气及单线态氧的扩散，有利于提高单线态氧的产生能力，提高光敏剂的光动力杀菌能力。本专利技术通过卟啉金属有机骨架材料的掺入提升了膜的力学性能及抗菌性能，通过选择N,N
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二甲基甲酰胺作为成膜液介质，改善了卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯相容性差的问题，使复合膜更均匀。
[0009]本专利技术的技术方案：
[0010]本专利技术的第一个目的是提供一种可降解抗菌膜的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)制备卟啉金属有机骨架材料：在N,N
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二甲基甲酰胺中加入酸度调节剂、金属锆盐、四
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羧基苯基卟啉，使充分溶解得到混合均一的溶液，通过溶剂热反应得到卟啉金属有机骨架材料；
[0012](2)制备可降解抗菌膜：将聚己内酯溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到溶液A，然后将所述卟啉金属有机骨架材料分散到另一份N,N
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二甲基甲酰胺中，得到分散液B，将溶液A与分散液B混合均匀制得成膜液，将其浇铸在模具上，使N,N
‑
二甲基甲酰胺蒸发即可得到可降解抗菌膜。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中成膜液中卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯的质量比为(3
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10):(97
‑
90)。优选为10:90。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中的溶液A中聚己内酯对N,N
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二甲基甲酰胺的添加量为(100
‑
300)mg/(1
‑
3)mL，例如为220mg/2.2mL。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中分散液B中卟啉金属有机骨架材料相对 N,N
‑
二甲基甲酰胺的添加量为(10
‑
50)mg/(1
‑
5)mL，例如为30mg/3mL。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中的溶液A和分散液B的体积比为 (669
‑
621):(207
‑
690)。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的所述金属锆盐为四氯化锆或八水合氯氧化锆。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的酸度调节剂为冰乙酸、苯甲酸和甲酸中至少一种。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的酸度调节剂为冰乙酸，所述冰乙酸的投加量为0.5
‑
1.0mL。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的酸度调节剂为苯甲酸，所述苯甲酸的投加量为1.5
‑
3.2g。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的溶剂热反应：反应温度为50℃
‑
75℃，反应时间为2
‑
4d。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的溶剂热反应完毕后还包括冷却，离心取沉淀，洗涤沉淀和真空干燥的步骤。其中，洗涤沉淀步骤用N,N
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二甲基甲酰胺和丙酮各洗涤三次。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，真空干燥的温度为40～80℃，例如为60℃。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的溶剂热反应的场所为聚四氟乙烯高压反应釜。优选地，所述N,N
‑
二甲基甲酰胺的投加体积为10
‑
50mL。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中的使N,N
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二甲基甲酰胺蒸发采用恒温热鼓风烘箱加热的方式。优选地，恒温热鼓风烘箱加热，控制加热温度为35
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解抗菌膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备卟啉金属有机骨架材料：在N,N
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二甲基甲酰胺中加入酸度调节剂、金属锆盐、四
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羧基苯基卟啉，使充分溶解得到混合均一的溶液，通过溶剂热反应得到卟啉金属有机骨架材料；(2)制备可降解抗菌膜：将聚己内酯溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到溶液A，然后将所述卟啉金属有机骨架材料分散到另一份N,N
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二甲基甲酰胺中，得到分散液B，将溶液A与分散液B混合均匀制得成膜液，将其浇铸在模具上，使N,N
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二甲基甲酰胺蒸发即可得到可降解抗菌膜。2.根据权利要求1所述的可降解抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中成膜液中卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯的质量比为(3
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10):(97
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90)。3.根据权利要求1所述的可降解抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的溶液A中聚己内酯相对N,N
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二甲基甲酰胺的添加量为(100
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300)mg/(1
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3)mL。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽建，严秀平，刘瑶瑶，王江悦，龚嘉华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：