[发明专利]超声辅助制备没食子酸光响应抗菌材料的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种超声辅助制备没食子酸光响应抗菌材料的方法及其应用。本发明利用超声辅助溶解没食子酸后加入壳聚糖，形成混合分散体系，再次采用超声辅助处理以上分散体系，获得没食子酸接枝于壳聚糖的共聚物，加入甘油作为增塑剂，最后通过浇铸法成型干燥获得负载不同含量没食子酸的壳聚糖基光响应抗菌材料。超声强度增强可以促进没食子酸与壳聚糖通过酰胺键结合，提高聚合物的交联程度，减少膜内小颗粒分子的聚集，使膜的内部结构更加平滑紧致。本发明采用超声辅助处理的方法，提高了天然多酚类光敏剂在壳聚糖表面修饰的反应效率，制备了一种新型的可再生环保抗菌新材料，在食品包装领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种超声辅助制备没食子酸光响应抗菌材料的方法及其应用。

背景技术

食品在加工、运输等过程中容易被致病微生物和腐败微生物污染，导致食品安全和质量问题，并由此对消费者的健康造成风险。由于微生物污染通常始于食品表面，因此食品包装是保护食品免受微生物污染的初始屏障和重要手段，抗菌食品包装在保障食品品质与安全方面起着关键作用。

光响应抗菌包装是一种利用光动力杀菌技术实现抗菌目的的新型包装，因其具有杀菌速度快，对食品品质影响小，成本低、毒性弱等优点，在食品加工领域展现出广泛的应用前景。光敏剂是实现光动力杀菌技术的关键，目前，光响应包装技术的核心研究在于光敏剂的选择。没食子酸是一种天然的多酚类光敏剂，来源广泛，安全无毒。但作为小分子多酚类物质，没食子酸存在溶解性差、理化性质不稳定、高温下易被氧化等缺点。为了抑制光敏剂的聚集或者迁移，可通过化学接枝法将没食子酸固定于化学基材上，传统的化学方法接枝时往往需要较高的温度，容易导致没食子酸被氧化而失去抗菌活力，因此亟需开发低温下实现高效接枝的化学改性法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中没食子酸溶解性差，接枝效率低，易被氧化等问题，本发明提供了一种超声辅助制备没食子酸光响应抗菌材料的方法及其应用，以没食子酸和壳聚糖作为原料，提出了两步超声辅助法，开发了一种新型光响应抗菌材料。

针对以上系列问题，本发明提供如下方案：

(1)将没食子酸加入去离子水中，通过超声辅助溶解获得没食子酸溶液。

(2)在没食子酸溶液中加入壳聚糖和甘油，采用不同超声条件处理以上共混分散体系。

(3)超声处理后在上述体系中加入冰醋酸，充分水浴搅拌。将烧杯中的溶液倒入圆盘模具中，干燥后脱模备用。

(4)运用以上优选的超声处理条件，制备负载不同含量没食子酸的复合膜，制备方法参考步骤(1)-(3)。

本发明以没食子酸和壳聚糖为原料，首次开拓了超声在促进没食子酸溶解以及提高接枝效率的应用。采用两步超声辅助法，制备了负载没食子酸的壳聚糖基光响应抗菌材料，研究超声辅助处理对复合膜物理性能的影响，并探究复合膜的杀菌效果。壳聚糖具有良好的生物相容性以及抗菌性能，具有在食品包装领域应用的广泛前景。制备得到的复合膜性质稳定，透光率良好，不存在没食子酸析出以及变色的问题，为开拓没食子酸作为天然光敏剂的应用范围奠定基础，为制备新型环保抗菌食品包装提供新思路。

本发明利用超声辅助溶解没食子酸后加入壳聚糖，形成混合分散体系，再次采用超声辅助处理以上分散体系，获得没食子酸接枝于壳聚糖的共聚物，加入甘油作为增塑剂，最后通过浇铸法成型干燥获得负载不同含量没食子酸的壳聚糖基光响应抗菌材料。超声强度增强可以促进没食子酸与壳聚糖通过酰胺键结合，提高聚合物的交联程度，减少膜内小颗粒分子的聚集，使膜的内部结构更加平滑紧致。随着没食子酸含量的增加，复合膜的颜色逐渐加深，透明度有所降低，但无显著氧化变色或颗粒析出现象，此复合膜对于金黄色葡萄球菌具有良好的灭活作用，并在400nm光照下激活更强的杀菌效果。本发明采用超声辅助处理的方法，提高了天然多酚类光敏剂在壳聚糖表面修饰的反应效率，避免多酚类光敏剂受热氧化，制备了一种新型的可再生环保抗菌新材料，在食品包装领域具有广泛应用前景。