[发明专利]一种壳聚糖/多层杂化纳米粒子抗菌保鲜膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种壳聚糖/多层杂化纳米粒子抗菌保鲜膜的制备方法。

背景技术

保鲜膜是一种塑料包装制品，通常以乙烯为母料通过聚合反应制成，主要用于微波炉食品加热、冰箱食物保存、生鲜及熟食包装等场合，在家庭生活、超市卖场、宾馆饭店及工业生产的食品包装领域都有广泛应用。根据所用材料及添加塑化剂不同，保鲜膜分为多种类型，可适用于不同的场合。保鲜膜以其方便、经济、美观的特点受到了人们的青睐。然而，由于在生产过程中普遍添加了塑化剂，保鲜膜对人体健康的影响也受到了人们的关注。

壳聚糖属于天然产物，具有很好的生物相容性和生物降解性，降解产物一般对人体无毒副作用，在体内不积聚，无免疫原性，因而在生物医学领域有着极广阔的前景。壳聚糖具有一定的抗菌作用，可抑制细菌、霉菌生长，因此常用于海产、水果的保鲜。另外壳聚糖具有很好的成膜性，在适当的溶剂中，壳聚糖分子间可以交联成氢键，成膜性能良好。目前研究发现，壳聚糖具有光谱抗菌活性，壳聚糖浓度在0.1%-0.5%时，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等常见细菌有抑制作用，所以开发壳聚糖保鲜防腐膜成了当下研究热点。

将壳聚糖、纳米二氧化铈与磷钨酸来结合制备抗菌保鲜膜未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型抗菌保鲜膜的制备方法，本发明以以二氧化铈和磷钨酸为原料与2,2'-联咪唑进行杂化得到氮杂化的有机无机纳米粒子，有机无机纳米粒子可在壳聚糖的溶液中均匀分布，从而制备出壳聚糖/多层杂化纳米粒子抗菌保鲜膜；本发明采用壳聚糖和磷钨酸、二氧化铈为抗菌原料，三者在抗菌方面具有一定的协同增效作用；制备出的膜抗菌性能和力学性能优异。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的，一种壳聚糖/多层杂化纳米粒子抗菌保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：

1）壳聚糖溶液的制备：将壳聚糖分散于乙酸的水溶液中，然后添加聚二烯丙基二甲基氯化铵，加热搅拌溶解得壳聚糖溶液；

2）向壳聚糖溶液中加入有机无机杂化纳米材料，分散均匀后脱泡，然后将分散液置于玻璃槽内，流延、干燥成膜前体；

3）将膜前体于pH为弱酸性的磷酸盐缓冲溶液中低温超声处理，纯化水洗涤膜表面磷酸盐缓冲盐，然后晾干、脱模得壳聚糖/杂化纳米粒子抗菌保鲜膜；

所述有机无机杂化纳米材料由纳米二氧化铈、磷钨酸与2,2'-联咪唑氮杂化所得；

优选的，所述壳聚糖在乙酸水溶液中的浓度为5-7wt %；所述乙酸水溶液中乙酸的体积比为0.8-1.2V%；所述壳聚糖与聚二烯丙基二甲基氯化铵的重量比为20-30:1；本发明中以乙酸的水溶液对壳聚糖进行溶解，以聚二烯丙基二甲基氯化铵对壳聚糖进行功能化修饰，增加了壳聚糖溶液的粘度；

优选的，所述壳聚糖与有机无机杂化纳米材料的用量比为70-80:1；

根据本发明所述的壳聚糖/杂化纳米粒子抗菌保鲜膜的制备方法，其进一步技术方案为：所述有机无机杂化纳米材料由以下方法制备：

1）将3.0g纳米二氧化铈、1.3g磷钨酸分散于100ml四氢呋喃的水溶液，超声分散30min得分散液；

2）将分散液加热至55℃，然后滴加磷酸调节pH至3.5-3.8，然后加入2.4g 2,2'-联咪唑，60℃水热反应24h，然后减压低温脱溶得灰黄色粉末，将灰黄色粉末置于正庚烷中50℃下打浆2h后过滤，80℃下高温老化6h后粉碎得有机无机杂化纳米材料；

磷钨酸具有酸性，而且具有氧化还原性，通常作为催化剂来使用；近年来发现磷钨酸对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌、黑曲菌均有一定的抑菌效果；纳米二氧化铈因其具有很多独特的物理化学性质，被广泛的应用于工业，医学，军事和日常生活等各个领域中，研究表明7nm二氧化铈,25nm二氧化铈和微米级的二氧化铈对大肠杆菌均具有抑菌效果；二氧化铈和磷钨酸尺寸粒径达到纳米级后，由于产品本身的强极性和颗粒的微粒化，使得制备出的二氧化铈和磷钨酸在非极性溶剂中不容易分散，在极性介质中又会凝聚，导致分散困难，难于发挥纳米粒子特殊性能，通常需要进行超声才能在一定程度上分散均匀，但停止超声后又容易积聚。本发明以2,2'-联咪唑对二氧化铈和磷钨酸进行改性，一方面能够发挥磷钨酸和二氧化铈的抑菌的作用，另一方面2,2'-联咪唑是一种非常优秀的建筑块，通过氢键和 π-π健堆积可构建有机-无机杂化材料，使磷钨酸和二氧化铈能够形成复合体，解决了单纯添加纳米二氧化铈和磷钨酸在壳聚糖中分布不均，成膜不均匀的问题。