[发明专利]一种β‑环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于食品抗菌保鲜领域，具体涉及一种β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途。

背景技术

环糊精(Cyclodextrin)是淀粉在没有水分子参与的情况下，经环糊精葡萄糖基转移酶催化降解而得到的一系列环状低聚物的总称，通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-环糊精，β-环糊精和γ-环糊精。由于α-环糊精分子空洞孔隙较小，应用范围较小；γ-环糊精的分子空洞大，但其生产成本高，工业上不能大量生产，其应用受到限制；β-环糊精的分子空洞适中，应用范围广，生产成本低，是目前工业上使用最多的环糊精产品。环糊精同时因其生物相溶性、生物可降解性和无污染等特点有很高的使用价值。

静电纺丝是施加高电压于毛细管处的滴液，然后滴液带电，当静电斥力抵消了表面张力，从而拉伸液滴在表面成丝。静电纺丝是目前可以连续制备纳米纤维且操作方式较温和的方式，其制备的纳米纤维膜具有比表面积大、纳米级孔隙及活性化合物的高封装性等优点。纺丝溶剂也很多，如聚环氧乙烯、聚乙烯醇及聚己内酯等。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。

国内有很多关于静电纺丝的专利申请。中国专利CN105297286A公开了一种功能性聚甲基烯酸甲酯、环糊精与碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法；中国专利CN105220362A公开了一种β-环糊精基纳米纤维膜及其制备方法以及在染料吸附、分离中的应用；中国专利CN102926029A公开了一种静电纺丝制备纳米硝化β-环糊精纤维的方法。

等离子体的概念最早是在1928年首次被提出，并指出等离子体是近似电中性的集合体，由离子与电子群构成，并且能够对电场和磁场做出响应。等离子体技术是应用等离子体发生器产生的部分电离等离子体完成一定工业生产目标的手段。2008年表面等离子体光催化也正式被提出，这一系列的证明都展示了表面等离子体在光催化中的良好性能。利用等离子体的高温或其中的活性粒子和辐射来促成某些化学反应，以获取新的物质是较热门的研究热点。

将β-环糊精纳米纤维膜与冷等离子体相结合，促成纤维膜发生了变化，从而制备得到具有抗菌效应的抗菌膜，具有较好的应用前景和市场价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷等离子体处理的β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜及制备方法和用途，通过将β-环糊精溶于热水中搅拌，并加入聚环氧乙烯制备得到静电纺丝溶液，常温磁力搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液。注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法得到纳米纤维膜，经冷等离子体处理后得到纳米纤维抗菌膜。

本发明由β-环糊精、聚环氧乙烯制成纳米纤维抗菌膜，可用于食品保鲜。

纳米纤维抗菌膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米纤维膜的制备方法：将β-环糊精缓慢加入65℃的去离子水中恒温加热第一次搅拌后加入聚环氧乙烯制备得到聚环氧乙烯静电纺丝液，常温搅拌过夜后超声脱气得到纺丝前驱体溶液，注射器吸取纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，采用平板收集法制得到纳米纤维膜，经过灭菌、冷等离子体处理得到β-环糊精/聚环氧乙烯抗菌膜；助纺剂聚环氧乙烯，在纺丝及冷等离子体处理过程中与β-环糊精相互作用产生抗菌效应。

所述第一次搅拌的时间为10min；超声脱气时间为30min。

所述静电纺丝电压为5kV-30kV，推进速率为0.1-3mL/h，接收距离为10-20cm，空气湿度控制在35％以下。

所述聚环氧乙烯、β-环糊精和去离子水的质量比为：6：9：100。

所述的平板收集法是利用两种材料接受纤维膜，分别为锡箔纸和牛皮纸，经3h后得到纳米纤维膜。

所述灭菌指放置于紫外灯下灭菌处理2h。

冷等离子体处理采用氮气保护，氮气流量为100sccm，冷等离子体处理时间为4～5min，处理功率为400～500W。

附图说明

图1 聚环氧乙烯纤维膜和β-环糊精纳米纤维膜。

图2 β-环糊精纳米纤维抗菌膜抗大肠杆菌图。注：PEO:聚环氧乙烯；NM：纳米纤维膜；β-CD：β-环糊精；Plasma:冷等离子体；PVA：聚乙烯醇。

图3 锡箔纸上β-环糊精纳米纤维抗菌膜抗金黄色葡萄球菌图；注：PEO:聚环氧乙烯；NM：纳米纤维膜；β-CD：β-环糊精；Plasma:冷等离子体。