[发明专利]一种壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法，它是先将凹凸棒石配制成悬浮液，然后在搅拌条件下，依次加入表面活性剂、锌盐和氢氧化钠溶液，超声处理、离心、烘干，再置于马弗炉煅烧处理得到ZnO/凹凸棒石纳米复合材料，进而复合季铵化壳寡糖，得一种壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂。本发明所得纳米复合抗菌剂对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出强的抗菌活性，同时对细菌或霉菌分泌的毒素具有较强的吸附能力，替代动物养殖过程中长期使用的抗生素。

技术领域

本发明涉及一种壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法，属于黏土矿物功能材料领域。

背景技术

自20世纪中叶发现抗生素对动物的促生长作用以来，抗生素饲料添加剂促进了动物生产性能的充分发挥，但随着饲料工业与集约化养殖迅猛发展，动物病害发生率越来越高，造成养殖产业对抗生素的极度依赖（Nature 2013; 499: 394-396）。长期使用抗生素会降低肠道微生物区系的多样性，破坏优势菌群区系，引起动物免疫机能下降，死亡率增多，并造成耐药细菌增多，产生“超级病菌”（MBio, 2016, 7: e02039-15）。目前抗生素滥用已形成了“饲用抗生素使用—动物耐药菌产生—食物链转移—人类耐药病原菌感染”的链条，对人类健康存在潜在威胁（ACS Nano 2014; 8: 10682-10686）。

多年来，世界各国均意识到抗生素养殖的危害，超级细菌以及“限抗”成为世界关注的焦点，越来越多的国家已提倡“无抗养殖”（中国猪业，2012，7: 21-22）。针对这一世界性难题，科学工作者开始探索新的抗生素替代品，为无抗养殖、绿色养殖、健康养殖提供可行的途径和可能的技术支撑。

在动物安全养殖方面，目前国内外研究较多的抗生素替代品主要有益生菌、有机酸、抗菌肽、寡糖和植物提取物等（饲料工业, 2014, 35: 1-5；Acta Biomaterialia,2011, 7: 1431-1440；International Journal of Food Microbiology, 2010, 139:102-107；Acta Biomaterialia, 2015, 12: 62-69；Trends in Food Science &Technology, 2013, 34: 96-108）。但上述产品尚无法完全替代抗生素，主要原因要么是产品成本较高（如抗菌肽），要么是提取工艺较为繁琐（如植物提取物），要么是抑菌和杀菌作用不强（如有机酸）。近年来，采用复合微生态制剂的无抗饲料，亦有一定的使用效果，但并没有大规模推广应用。

凹凸棒石是一种具有一维棒晶结构的黏土矿物，具有大的比表面积，同时具有一定的孔道结构，作为载体材料在功能复合材料、催化或药物载体材料和功能涂料等领域得到了广泛应用，但在抗菌方面的国内应用还没有得到有效挖掘（凹凸棒石棒晶束解离及其纳米功能复合材料. 北京: 科学出版社, 2014）。研究发现，在饲料中添加凹凸棒石可吸附肠道病原菌和重金属、霉菌毒素等有毒有害物质（中国畜牧兽医, 2014, 41: 133-138）。由此可见，凹凸棒石的安全性和功效性具备制备抗菌功能材料的前提，但在饲料中直接添加凹凸棒石，其抗菌性能有限。

发明内容

本发明的目的是：提供一种壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法，所得纳米复合抗菌剂对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出强的抗菌活性，同时对细菌或霉菌分泌的毒素具有较强的吸附能力，替代动物养殖过程中长期使用的抗生素。

本发明的原理是：选用具有一维棒晶结构的凹凸棒石为载体，制备ZnO/凹凸棒石纳米复合材料，再负载环境友好、无毒的壳寡糖季铵盐，形成有机-无机纳米复合抗菌剂。

本发明的技术解决方案是：先将凹凸棒石配制成悬浮液，然后在搅拌条件下，依次加入表面活性剂、锌盐和氢氧化钠溶液，超声处理30min后，离心，烘干，再置于马弗炉煅烧处理得到ZnO/凹凸棒石纳米复合材料，进而复合季铵化壳寡糖，得壳寡糖/ZnO/凹凸棒石纳米复合抗菌剂；其具体步骤如下：